提升初中科學(xué)分析高階思維能力的策略

伍闊倫

摘 要：高階思維能力是當(dāng)今信息社會(huì)所要求的關(guān)鍵能力之一。高階思維分為分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造。高階思維能力的培養(yǎng)是個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，教師要改變觀念，提高培養(yǎng)意識(shí)。初中科學(xué)分析高階思維能力可以通過(guò)問(wèn)題化學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生分析思維的興趣;繪制流程圖，理清分析思維的邏輯;應(yīng)用優(yōu)質(zhì)提問(wèn)法，搭建分析思維的橋梁;進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，突破分析思維的難點(diǎn)等策略來(lái)提升。

關(guān)鍵詞：高階思維;思維能力;流程圖

高階思維能力是當(dāng)今信息社會(huì)所需，人工智能的飛速發(fā)展，不斷促使人類生產(chǎn)方式、思維方式、學(xué)習(xí)方式的改變，“關(guān)鍵能力”“必備品格”等先進(jìn)的思想理念不斷地改變著我們的學(xué)習(xí)發(fā)展態(tài)勢(shì)。

根據(jù)布魯姆教育目標(biāo)分類法，分析屬于高階思維的第一層級(jí)，它要求的思維層次高，不是一蹴而就的。高階思維能力的培養(yǎng)是個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，需從低階思維能力的培養(yǎng)慢慢過(guò)渡到高階思維能力的培養(yǎng)，從高階思維“分析”能力的培養(yǎng)再過(guò)渡到高階思維“評(píng)價(jià)”能力的培養(yǎng)，再過(guò)渡到高階思維“創(chuàng)造”能力的培養(yǎng)。

引領(lǐng)學(xué)生思維，將有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的深度理解和對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的分析、判斷、決策，更能實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。學(xué)習(xí)過(guò)程是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，在真實(shí)的情境中自主地探索、發(fā)現(xiàn)、分析、嘗試、改進(jìn)和完善解決問(wèn)題的過(guò)程。因此，我們可以通過(guò)以下策略，提升初中科學(xué)分析高階思維能力。

一、問(wèn)題化學(xué)習(xí)，激發(fā)分析思維的興趣

杜威指出：高階思維不是自然發(fā)生的，它是由困惑、混淆和懷疑引發(fā)的。可見(jiàn)，問(wèn)題是開(kāi)發(fā)高階思維的載體。在教學(xué)中教師創(chuàng)設(shè)基于學(xué)情的真問(wèn)題，給學(xué)生高階思維的發(fā)展創(chuàng)造機(jī)會(huì)。

我們可通過(guò)學(xué)生日常生活中經(jīng)常接觸的事物、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、魔術(shù)等來(lái)創(chuàng)設(shè)情境，激活學(xué)生頭腦中的前概念，引發(fā)認(rèn)知沖突，使其頭腦中的舊知識(shí)不斷地與即將學(xué)習(xí)的新知識(shí)發(fā)生聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者自覺(jué)地融入科學(xué)課堂。

[案例1：紙片為什么不掉下來(lái)？]

在一個(gè)玻璃杯中裝滿水，然后把硬紙板蓋上去，用手按住硬紙板，反過(guò)來(lái)，可以看到硬紙板不會(huì)掉下去。我們現(xiàn)在把玻璃杯中的水多倒出一些，杯中只剩一點(diǎn)點(diǎn)水，再蓋上硬紙板，用手按住硬紙板，反過(guò)來(lái)，見(jiàn)證奇跡的時(shí)刻，硬紙板仍然不會(huì)掉下來(lái)。我們把杯中的水全部倒掉，蓋上硬紙板，用手按住硬紙板，反過(guò)來(lái)，我們看到硬紙板掉落了。為什么？

覆杯實(shí)驗(yàn)，學(xué)生非常熟悉，小學(xué)都玩過(guò)，我們進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，學(xué)生就流露出驚訝的眼光，感覺(jué)不可思議，瞬間注意力高度集中，思維非常活躍，積極參與思考。同時(shí)也體會(huì)到了科學(xué)和生活的聯(lián)系，激發(fā)了用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的欲望。

真問(wèn)題、真情境能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)生分析思維的興趣，從而使學(xué)生全身心地投入探究中，真心實(shí)意地解決真問(wèn)題，并在探究中自主地提出子問(wèn)題，形成問(wèn)題鏈，相互合作，不斷討論、修訂、完善解決方案。問(wèn)題化學(xué)習(xí)，解決真問(wèn)題，提升分析思維的積極性，培養(yǎng)高階思維能力。

二、繪制流程圖，理清分析思維的邏輯

流程圖中的流程是指事件順次，流程圖是表示事件順次的圖表。具體地說(shuō)，流程圖是用來(lái)表示解決問(wèn)題的進(jìn)程及個(gè)體所要執(zhí)行的具體操作過(guò)程。

科學(xué)知識(shí)思維流程圖根據(jù)科學(xué)領(lǐng)域事物的發(fā)生、發(fā)展，用關(guān)鍵詞、箭頭、圖標(biāo)，按照一定的邏輯關(guān)系，準(zhǔn)確地表示出其具體步驟之間關(guān)系的圖的思維過(guò)程。

非良構(gòu)問(wèn)題之所以復(fù)雜，有時(shí)是局部問(wèn)題難而深，有時(shí)是各個(gè)變量之間紛繁交錯(cuò)。初中科學(xué)遇到的經(jīng)常是后者，我們只要理清各種深層關(guān)系，問(wèn)題就能迎刃而解。繪制流程圖，明晰各個(gè)變量的層次關(guān)系，理清分析思維的邏輯，將思維可視化，突出問(wèn)題的重難點(diǎn)，可事半功倍。

[案例2：大氣壓強(qiáng)的教學(xué)片段]

現(xiàn)象1：為什么抽氣前，真空壓縮袋沒(méi)有被壓癟;抽氣后馬上被壓癟？

現(xiàn)象2：馬德堡半球抽氣之前可以輕松拉開(kāi);抽氣之后用很 大的力也拉不開(kāi)？

流程圖1：

教師：同學(xué)們按照上面的流程圖，解釋現(xiàn)象1，根據(jù)文本和圖片獲取信息，形成問(wèn)題，抽氣后真空壓縮袋被壓癟？“終點(diǎn)”是壓縮袋變癟。“起點(diǎn)”是壓縮袋鼓的。“怎么做”是抽氣。“為什么”是抽氣后壓縮袋內(nèi)氣壓變小，明顯小于外界大氣壓。

流程圖2：

簡(jiǎn)要作答：真空壓縮袋抽氣后，內(nèi)部氣壓明顯小于外界大氣壓，形成氣壓差，使壓縮袋變癟。

教師：請(qǐng)同學(xué)們繪制流程圖，再根據(jù)流程圖解釋現(xiàn)象2。

在流程圖繪制的過(guò)程中，學(xué)生需要不斷地對(duì)大腦中的科學(xué)知識(shí)進(jìn)行篩選、分層并進(jìn)行合理的編碼、反思、改進(jìn)。流程圖可展示學(xué)生分析、解決問(wèn)題的整個(gè)思維過(guò)程，有利于對(duì)思維進(jìn)行監(jiān)控。可以讓學(xué)生清晰地理解基本概念以及其內(nèi)涵和外延，加深對(duì)基本知識(shí)的理解深度，同時(shí)也促進(jìn)分析能力的發(fā)展。通過(guò)流程圖的繪制，將思維可視化，使學(xué)生的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向教師可見(jiàn)，有利于教師的精準(zhǔn)指導(dǎo)，更有利于學(xué)生分析思維的提升。

三、優(yōu)質(zhì)提問(wèn)法，搭建分析思維的橋梁

美國(guó)教育專家沃爾什博士指出：優(yōu)質(zhì)提問(wèn)法能夠提高學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生思維，提高認(rèn)知水平，增強(qiáng)學(xué)習(xí)欲望。

[案例3：為什么硬紙片還掉不下來(lái)？]

當(dāng)玻璃杯中只剩一點(diǎn)點(diǎn)水時(shí)，蓋上硬紙板，用手按住硬紙板，反過(guò)來(lái)，硬紙板還掉不下來(lái)。這是為什么呢？

這是一個(gè)高水平的優(yōu)質(zhì)問(wèn)題。

同學(xué)們將注射器針筒與液體壓強(qiáng)計(jì)連通，并在針筒中裝入部分水，用“PVC”塑料片緊蓋在針筒上，用手按住塑料片，反過(guò)來(lái)，塑料片沒(méi)有下落，此時(shí)與針筒相連的壓強(qiáng)計(jì)液面明顯高于另一側(cè)。說(shuō)明這時(shí)針筒內(nèi)氣壓確實(shí)低于外界大氣壓。

教師：為什么此時(shí)針筒內(nèi)氣壓低于外界大氣壓呢？

提出這個(gè)問(wèn)題后，教師留出“思考時(shí)間1”，給所有學(xué)生充足的時(shí)間思考，教師心中具備堅(jiān)定的信念所有的學(xué)生都能回答這個(gè)問(wèn)題。

教師請(qǐng)學(xué)生甲回答。學(xué)生甲站起來(lái)，搖搖頭，一時(shí)無(wú)法回答。

教師請(qǐng)學(xué)生甲和所有同學(xué)再次認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)，并口頭提示，針筒反過(guò)來(lái)的瞬間有什么現(xiàn)象？

學(xué)生甲：有少許水流出。

教師提示：這少許水流出，會(huì)使針筒內(nèi)的氣壓如何變化，為什么？

教師留出“思考時(shí)間2”，給甲同學(xué)充足的時(shí)間思考、修正、補(bǔ)充，鼓勵(lì)甲同學(xué)產(chǎn)生聯(lián)想，“冒險(xiǎn)”說(shuō)出答案及思考過(guò)程。

學(xué)生甲：因?yàn)樗芰掀o蓋在針筒上的瞬間，有少部分水流出，使得針筒內(nèi)空氣體積增加，而空氣質(zhì)量、溫度不變，故針筒內(nèi)大氣壓減小。

提問(wèn)、思考、理解，三個(gè)過(guò)程以動(dòng)態(tài)的形式相互作用來(lái)促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)、表現(xiàn)和成就。優(yōu)質(zhì)提問(wèn)法能使一個(gè)傳統(tǒng)的以教師為中心的課堂轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)以學(xué)生為中心、以咨詢?yōu)閷?dǎo)向的學(xué)習(xí)者的團(tuán)體。

優(yōu)質(zhì)提問(wèn)法能調(diào)動(dòng)所有學(xué)生積極參與，能有效激勵(lì)學(xué)生，搭建分析思維的橋梁，促使每個(gè)學(xué)生的分析思維進(jìn)行到底，直至解決問(wèn)題，從而提升高階思維能力。

四、進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，突破分析思維的難點(diǎn)

科學(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)理論的基礎(chǔ)，也是科學(xué)探究的構(gòu)成要素之一，還是科學(xué)探究的主要表現(xiàn)形式。科學(xué)實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)方面有著其他方法無(wú)法替代的作用。

在真問(wèn)題的探究中，分析思維一籌莫展之時(shí)，科學(xué)實(shí)驗(yàn)往往能絕處逢生。

[案例4：科學(xué)實(shí)驗(yàn)解決硬紙板為什么還不下落]

為什么玻璃杯中只剩一點(diǎn)點(diǎn)水，蓋上硬紙板，用手按住硬紙板，反過(guò)來(lái)，硬紙板仍然不會(huì)掉下來(lái)。同學(xué)們想，玻璃杯中有空氣，硬紙板外也有空氣，都有大氣壓，由于硬紙板的重力作用，一定會(huì)掉下來(lái)的。但事實(shí)是硬紙板就不掉下來(lái)。這是為什么呢？難道玻璃杯中的大氣壓小于外界大氣壓，這個(gè)壓力大于硬紙板的重力，故硬紙板不下落？實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。同學(xué)們進(jìn)行了案例3所表述的實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)可以幫助我們達(dá)到文本無(wú)法觸及的深度，是培養(yǎng)分析高階思維的重要方法和途徑。實(shí)驗(yàn)是分析高階思維的助推器，是解決疑難問(wèn)題的“法寶”。

教師還可以通過(guò)主題學(xué)習(xí)、項(xiàng)目化學(xué)習(xí)、綜合實(shí)踐活動(dòng)、家庭實(shí)驗(yàn)等，跨學(xué)科融合，課外拓展，深化分析思維能力的發(fā)展。分析高階思維能力的提升為評(píng)價(jià)和創(chuàng)造高階思維能力的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。評(píng)價(jià)和創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展，可逆向完善和提升分析思維能力。

編輯 溫雪蓮