學生高階思維能力在初中科學教學中的培養策略

唐松韜

（杭州師范大學附屬乍浦實驗學校，浙江 平湖 314201）

一、引言

提升學生科學素養，培養學生的思維能力，特別是培養學生的高階思維能力，是每一個科學教師的責任。《初中科學課程標準》明確提出：“科學課程以提高每個學生的科學素養為總目標。教師在科學教學中要重視學生思維的培養，特別是培養學生的創新意識和實踐能力。”想要培養學生的創新意識和實踐能力，就必須培養學生的高階思維。

二、高階思維的內涵

什么是高階思維？美國教育家布魯姆將教育目標分為六個類目：記記、理解、應用、分析、評價和創造。其中，記憶、理解、應用是低階思維，分析、評價和創造屬于高階思維。培養學生的高階思維就是要在教學中注重學生在分析、評價和創造等能力方面的培養。

三、初中科學教學中學生高階思維能力培養現狀

在日常的科學教學中，由于受到應試教育的影響，教師更多關注的是學生的升學問題，只要升學率高，學生高階思維的培養不是他們關心的事情。課堂教學中，大部分教師為了完成既定的教學任務，很少會運用高階思維來指導自己的教學活動，直接將教學內容灌輸給學生，不重視學生是否真的已經掌握。在這樣的課堂教學中，根本沒有突出學生的主體地位，學生也只是被動接受，根本沒有學習的主動權，充其量就是對書本知識的死記硬背，至于提出問題、分析問題、解決問題的能力，以及創新意識和實踐能力根本沒有得到發展。在教學活動設計上，教師也大多數是通過讓學生加強記憶和題海戰術來強化對知識的理解，這樣的課堂教學大多停留在低階思維能力層面上，沒有促進學生高階思維能力的發展。因此，如何在科學課堂教學中有效地促進學生高階思維能力的發展，培養學生的高階思維能力，是每一個科學老師值得深思的問題。

四、初中科學教學中學生高階思維能力培養策略

（一）創設真實情境，激發學生高階思維。

心理學認為，良好的情境有助于激發學生思維。合理的情境教學，有利于學生對知識的理解。在教學中教師可以根據學生已有的知識、生活經驗，有目的創設一定的場景，讓學生融入一定的情境中，用以激活學生的思維，使學生主動識別、分析已有知識與未知之間的關聯，形成解決問題的方案，從而幫助學生理解目標知識。

案例：二氧化碳的性質

筆者在教授《二氧化碳性質》這一內容時，做完書本二氧化碳傾倒實驗演示后，創設了這樣一個情境。取兩支長短不同的蠟燭放在講臺上，讓學生思考，如果將蠟燭點燃后，再用一個透明玻璃罩罩住，哪支蠟燭會先熄滅？大部分的學生會認為短的先熄滅。因為有了前面的傾倒實驗，這部分學生對二氧化碳的性質有了初步的認識，先入為主，認為二氧化碳不能夠燃燒且不支持燃燒，而且二氧化碳的密度比空氣要大，會下沉到底部，所以短的會先熄滅。事實是不是真的如這部分學生想的一樣呢？見證奇跡的時刻到了。筆者讓學生把蠟燭點燃，再罩上玻璃罩觀察，一會兒只見長的蠟燭先熄滅了。這下子，班級里面瞬間炸開了鍋。學生們的討論聲此起彼伏。怎么會是這樣的結果？難道是我眼花了？還是另有玄機？筆者順勢引導學生小組合作，進行分析與討論。小組匯報當中，大多數的學生都堅持認為二氧化碳的密度比空氣大，應該是下沉的，長的蠟燭先熄滅是因為上面沒有氧氣了。筆者笑而不答，乘勢給學生出示了一張火災發生時，濃煙滾滾，人們彎腰疏散的圖片。筆者讓學生再次分析與討論，學生們經過一番分析討論后終于明白了原因。二氧化碳氣體的密度受到溫度的影響，蠟燭燃燒時放出大量熱，使產生的二氧化碳氣體的溫度很高，體積膨脹，密度變小而上升，這就導致了長的蠟燭先熄滅。至此，學生對于二氧化碳的性質和日常生活中看到的熱氣球上升的知識都能理解了，分析問題也就不再盲目想當然了。真實性教學情境的設置，深化了學生對所學知識的理解，激發了學生的高階思維活動，在解決真實問題過程中實現了新的知識構建。

（二）創新教學形式，拓展學生高階思維。

科學課堂教學方法有很多，常見的方法有“問題教學法”，“探究式教學法”，“任務驅動教學法”等等。想要讓學生將科學書本中原本抽象生硬的知識內化為自己的語言并表達出來，能夠靈活運用到日常生活中，這就需要教師在科學教學中重視對學生高階思維能力的培養。在科學課堂教學中，教師應依據教學大綱，善于處理教材內容，以教學內容作為基礎，合理創新教學形式，充分發揮學生的主體地位，調動學生積極參與到課堂教學活動中來。

案例：食物的消化與吸收

在日常的教學中，對于《食物的消化與吸收》這樣的教學內容，大多數的教師為了趕進度，往往采取學生自己閱讀外加教師講解，課后加強記憶背誦就完成了。筆者在上這部分內容時，課前先將學生分成七個小組，每個小組負責一個消化道器官的資料收集工作。教學時，每個小組推薦一個同學戴上各自所扮演角色的圖標（消化器官的頭飾），七位同學依次排開分別扮演口腔、咽、食道、胃、小腸、大腸、肛門。七位同學生動形象，繪聲繪色地進行表演，在此過程中，每個小組的其他同學還可以協助本組成員進行相關信息的補充，同時也可以對其他小組進行評價。筆者同時鼓勵學生根據自己掌握的資料充分發表自己的意見。本節課基于生活經驗，以學生為主體，合作探究，化抽象為形象，給學生足夠的空間去發揮、去創造。這種將小組合作，角色扮演的教學模式融合在一起的教學形式極大地調動了學生的學習興趣，在討論中每一個學生都能夠參與其中，有效拓展了學生的高階思維。把食物如何被消化吸收這一抽象的知識形象直觀化易于學生接受。這節課在時間安排上比常規課更花時間，但是卻給學生留下了很深刻的印象。這不僅是對目標知識點的落實，更使學生的思維得到了訓練。

（三）巧用思維導圖，啟發學生高階思維。

思維導圖又稱心智圖，是一種表達發散性思維的有效的圖形思維工具。它靈活地通過圖形和文字相結合的方式，對信息進行加工處理，使知識結構化和可視化。認知科學證明，結構有助于長時間記憶，有助于概括理解，有助于難題的解決。在教學中利用好思維導圖，能很好地啟發學生的高階思維能力。

案例：地球的自轉

《地球的自轉》這一部分內容的教學核心是地球的自轉、自轉方向、以及自轉引起的晝夜交替現象。由于在地球上是無法感受到地球運動的，因此對學生來說還是有一定難度的。大多數老師按照常規的教學思路，往往會給學生觀看相關的視頻或動畫，然后再帶著學生閱讀書本內容，最后讓學生記住結論。其實對于學生而言，記住結論不難，但一到實際應用時就會出現問題。筆者在教授這部分內容時，利用板書，先給出如下的思維導圖（圖一），抓住“地球自轉”這一主題，展示出第一層次關鍵詞“方向”、“周期”、“地理意義”。接著以啟迪學生自主思維為核心，以學生為主體，發揮小組合作的優勢，讓學生利用地球儀這一模型，以演示地球自轉為主線，通過演示地球自轉，引導學生從不同方位去觀察地球自轉方向。學生通過側視、俯視觀察地球自轉，加深了對地球自轉的直觀認識和理解，逐步建立起地球自轉的空間概念。然后讓學生在小組合作的基礎上，抓住目標知識關鍵詞，繼續創作思維導圖，并進行小組展示互相評價。最后展示修改后大家都比較滿意的思維導圖（圖二）。學生在筆者的步步啟發引導下去分析、判斷、歸納出相關結論，在問題解決過程中，充分調動了學生的思維積極性。教學中采用思維導圖的方法，不僅可以幫助學生理清思路，使得抽象的科學知識更加直觀化，而且促使學生思維進一步的擴展，讓學生充分發揮想象力，將所學的科學知識構建成為網絡，形成適合于自己的知識結構體系，從而挖掘出學生的高階思維能力。

圖一

圖二

（四）尊重思維差異，培養學生高階思維。

孔子曾提出育人要“深其深，淺其淺，益其益，尊其尊”，即主張“因材施教，因人而異”，從現在角度來看，其意就是承認差異、進行有差別有層次的教學。不同學生的思維是存在明顯差異的，這種差異體現在思維方法上、速度上以及思維的獨立性和靈活性等方面。教師想要在科學課堂教學中讓每一位學生的思維都能得到發展，形成高階思維的能力，那么在進行教學設計時就要充分考慮到不同學生的思維差異。

案例：水的浮力（第一課時）

《水的浮力（第一課時）》主要讓學生體驗浮力的存在。筆者在進行教學設計時，根據班級學生的個體思維差異設計了幾個不同能力層次的學習問題，讓學生根據自己的實際水平來解決能力范圍內的問題。筆者設計的問題如下：①生活中哪些物體可以浮在水面上？②乒乓球可以浮在水面上，把它壓入水中松手后，為什么又浮上來了？（學生課堂可以體驗）③石塊扔到水中會下沉，它會受到水的浮力嗎？（課堂演示：將石塊懸掛在彈簧秤下面浸沒到水中，觀察彈簧秤示數變化）④把一塊橡皮泥放入水中，下沉，把它捏成碗狀，再把它放在水面上，可以看到浮在水面上，為什么？（課堂演示）對于第一個問題，學生根據日常的生活經驗，回答起來是比較容易的。第二個問題，需要學生在體驗的基礎上，對前面所學知識作一個回顧，需要用到受力分析這部分知識，從而引出浮力的概念，是在第一個問題的基礎上高一個層次的提問。第三問、第四問需要學生在初步理解浮力的基礎上，通過對實驗現象與本質的思考，加深了思維的深度，極大地促進了學生分析，評價、創造等高階思維能力的發展。設計不同能力層次的學習問題，一方面可以讓那些學習能力較弱，基礎較差的學生對浮力有初步的理解，另一方面可以使那些思維敏捷，能力較強，基礎較好的的學生開闊眼界的機會，促使他們對浮力的相關知識進行更深一步的探究，從而使其思維能力不斷得到提高。這四個問題的設計，既基于一定的基礎，又呈現出一定的思維梯度，能喚醒學生的思維潛能，有效利用了學生的個體思維差異，使學生在相互探討交流過程中，思維不斷地進行升級。

結束語

總之，在科學教學中，教師要根據本班學生的實際，依據教學內容的特點，選擇合適的教學方法來培養學生的高階思維能力。教師在教學實踐中要將培養學生的高階思維能力和具體的教學內容有機的結合起來。在課堂教學中，要突出學生的主體地位，鼓勵學生大膽嘗試，不斷質疑，勇于創新，培養學生的創新意識和實踐能力，真正培養學生的高階思維能力。