小學科學課堂高階思維培養存在的問題及對策分析

錢秉陽，曾 煥，王欣昀

（深圳市鹽田區云海學校，廣東 深圳 518083）

美國著名的教育家杜威認為，有效教學總是以激發學生的思維作為邏輯的起點，以學生思維發展作為教學的終點，這兩者之間的教學過程便是培養學生的思維。這一教學過程要復雜得多，教學設計應當符合學習者學習和認識科學的過程，也應當使學習者感受到人們認識科學的真實歷程。“為科學思維而教”是科學課堂教學的應有之義，其中包括創新思維、批判性思維等多個要素。在今天的社會中，創新意識和創新能力已成為核心競爭力，其重要性不言而喻，小至個人的長遠發展，大至一個國家乃至一個民族的持續發展。“不僅僅要讓每個學生成為知識的消費者，更要讓每個學生成為知識的創造者。”培養創新能力并不是要把每個學習者都培養成科學家，而是希望能夠通過科學教育喚醒學習者的創新意識，正是這種時時刻刻保持創新意識和培養創新能力的態度使美國在近現代一直保持著科技與經濟領域的領先地位。高階思維是一種發生在較高水平上的心智活動，一般來說是指解決劣構問題、遠潛移以及發散思維的能力等，因此，它的發生需要學習者具備較高的認知水平。與之相對應的則是低階思維，是發生在較低認知水平上的能力，一般用于學習事實性知識或完成簡單任務，如記憶、淺層理解和近潛移等。2017 年，教育部正式頒發修訂版《義務教育小學科學課程標準》，其中已經明確地指出，小學科學課程基礎性、實踐性、綜合性的課程性質應倡導以探究式學習為主的多樣化學習方式。已有研究表明，探究式的學習方法能夠有效幫助學習者發展其高階思維這一能力。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020 年)》（以下簡稱《綱要》）中指出，面向全體學生、促進學生的全面發展，著力提高學生……勇于探索的創新精神和善于解決問題的實踐能力。由此可見，構建一個能夠有效地培養學生高階思維能力的科學課堂，是落實《綱要》的重要行動和重要體現，更是為了實現核心素養追求的必要途徑。

一、小學科學課堂教學存在的問題

當前，小學科學課堂面臨著許多的困境，尤其在學生思維能力的培養上，科學課堂教學大多呈現出了不同程度的簡單化、低階化、淺表化的狀況。對此，一線科學教師也存在諸多的疑惑和迷茫。

（一）認識及理論指導不充分

目前，尚有部分教師仍未轉變認識，科學課堂“一言堂”“滿堂灌”的現象還普遍存在，當出現非考查的知識點時選擇忽略而不是激發學生的興趣和求知欲。絕大部分教師在一節科學課程中的講授時間要大于學生進行科學探究的學習時間。當前，眾多的實踐已經表明，小學科學教師在這方面的意識較薄弱，還有待增強，對于培養學生高階思維能力的認識尚不充分。除此之外，自新一輪課程改革以來，眾多新型的教學模式在中小學遍地開花，涌現出了不少創新的教學模式。部分具備培養學生高階思維能力的教師也開始試圖摸索一些卓有成效的方法，可在實踐當中往往事倍功半，甚至流于形式。事實上，科學課堂教學難以實現啟迪學生思維的目的。大多數一線科學教師認為，理論指導的缺乏是阻礙其在課堂教學中實現對學生高階思維能力培養的重要因素之一。如何正確引導學生產生高階學習活動進而促進高階思維能力的培養，多數教師群體對此尚不明確。

（二）教學方法運用不恰當

學習科學的過程應當符合人類認識科學的過程，二者都是循序漸進的。科學教育應當能夠使學習者充分認識到科學的本質，并且為學習者創造一種自由的、敢于質疑和勇于創新的學習環境，從而促進學習者的批判性思維能力、邏輯思維能力以及創造性地解決問題的能力的發展。

信息化時代下的教育對一線教師提出了更高的要求，需要一線教師提升自身的綜合素養，尤其是信息素養。教師應該保持學習，不斷地夯實、更新自己的專業知識，有效地提升自身的教學技能，積累經驗并總結新的經驗與方法應用到實際的課堂教學實踐中，帶領學生扮演“科學家”的角色，投入“科學探究”的狀態。然而，在實踐推行探究式教學的過程中逐漸出現了“形式化探究”的現象，且當前較普遍。例如，有的教師不重視課堂問題的設置，沒有激起學生學習科學的興趣，課堂氛圍如“一潭死水”；有的教師不了解學生獨立探究的水平，不能在合適的時間和環節介入和引導；有的教師沒有正確地組建活動小組，如不考慮學生的個體差異、小組人數分配不均等。大多數一線教師在設計科學探究教學活動時，僅按照探究過程的要素機械地設計，學生也按部就班地配合教師完成任務。在這個過程中，教師如果沒有做到有效引導學生投入到科學探究的每一個環節當中，對科學探究過程的做法進行分析，學生實際上就很難在這個過程中獲得學習的自主性，這樣的“探究”教學和“探究”學習，學生難以真正認識到科學過程的復雜性和科學探究的本質。從本質上說，這樣的教學還是沒有脫離傳統的“灌輸”框架，只不過是換了一種形式而已，與傳統的“烹飪手冊式”的實驗室活動沒有太大差別，就更不要說這樣的教學活動能夠促進學生的高階思維能力提升。有研究者認為，探究式的科學教學形式可以多樣化。形式不是關鍵，關鍵的是教師是否真正理解了科學探究的本質特征且自身也具有探究的意識，將這種意識代入教學的過程中，才是決定其是否為探究式的科學教學的重要因素，而不在于表面。從這個角度來說，教師這一重要的因素才是決定探究式科學課程改革成功的關鍵。

（三）學習評價方式不合理

已有眾多的研究表明，傳統的課堂教學評價存在很多的弊端，毋庸置疑在一定程度上會對教師與學生的發展造成某些消極、負面的影響。自新一輪基礎教育課程改革以來，我國傳統的課堂教學評價雖已改進了諸多不足之處，但仍然處在曲折發展的階段，也存在一些新的誤區。傳統的課堂教學評價方式較單一，且過分地強調其甄別、選拔的功能，似乎課堂教學評價成為師生證明自己的工具和手段。殊不知，實施評價的目的是促進發展，評人是為了育人，在科學課堂教學中更是如此。科學課堂教學更應當注重對學生學習能力、思維方式、科學素養的發展和培育。因此，科學課堂教學評價最應當強調對學生在發現、探究、實踐等學習過程的評價，應當發揮評價發現不足的重要功能，應當注重現代化，倡導形成性、技術性、過程性的評價方式。然而，在目前科學教學實踐中實施的評價機制卻不夠合理、不夠完善，過程性評價在實踐中難以落到實處，過于單一和結果性導向的評價并不利于學生高階思維和科學素養的形成，更無益于改進課堂教學、提升教學質量。但是，目前在實踐層面，科學教學還缺少相應行之有效的評價機制，有關高階思維能力的評價機制問題更是一個亟待解決的棘手難題。

二、小學科學課堂高階思維培養的對策

基于培養學生面向未來的關鍵能力的時代要求，核心素養理念得到了推廣，“素養本位”在學校課程與教學中的價值取向得到了進一步的明確。在提出問題、做出決策等解決實際問題的教學課堂中，應聚焦學生核心素養的培養，將高階思維能力的培育滲透在課堂環節當中。有效的科學探究的重要體現之一，是學生大腦、思維活動的活躍，從而實現學生高階思維能力的培養與發展的目標，因此小學科學課堂教學也愈發凸顯其在學生高階思維培育上的重要價值，科學教師更應加大對課堂教學的關注，改善現有狀況，發揮課堂培育學生高階思維的重要作用。

（一）設計高階思維導向的教學目標

教學目標統領教與學的全過程，在教學過程中起著十分重要的導向作用。Harvard University 的心理學教授Perkins 認為，人們日常運用的思維能力是與生俱來的，而高階思維能力是后天習得的。前者就如同人們的行走能力一般，后者就如同百米賽跑，是后天學習、訓練掌握的結果。高階思維能力的提升需要練習，也需要為其獲得提供相應的支架。Columbia University 的林曉東教授認為，沒有為學生提供適當的支架，批判性、反思性的思維活動就很難發生。也就是說，教師需要在日常的學習活動中將發展學生的高階思維能力作為科學探究的目標，確立以培養高階思維為導向的教學目標，設計出支持高階思維發展的學習活動并予以行動。與常規的探究活動目標相比，定位高階取向的探究活動目標增加了思維目標，常用的行為動詞有設計、假設、辨別、發現關系等。另外，培養高階思維的教學目標，不僅僅包括了知識和技能的掌握、過程和方法的提升以及情感態度與價值觀的形成，還須特別關注發現問題和解決問題的實際能力、求異思維和發散思維的高階能力的提升。需要注意的是，高階思維的訓練目標是整體性行為，涉及一系列認知和元認知方法，不是某種孤立的認知策略。在以高階思維為導向的教學設計中，應體現出學習進階，以某一個核心概念為例，學生會在其原有的認知基礎之上，通過進一步的學習加深對這一核心概念的理解，認識科學本質。

（二）設計具有針對性的學習資源

有學者曾提出，促進高階思維能力提升的學習資源設計應當遵循以下幾點原則：①技術促進學習的定律原則。學習資源應當是學生感興趣并接受的，且結構簡單清晰，深淺適中，不使學生產生認知負荷。②精選教學材料的原則。學習資源開發重視質量而非數量，應當摒棄“走馬觀花”般的學習方式。③強化知識學習過程中的思維訓練原則。學習資源應當能夠引發學生的思考，活躍學生的思維，并重視在此過程中對其批判性思維和創造性的培育，進而使其高階思維能力得到發展。④提高學生完成教學任務的操作性原則。適當地提高教學過程中師生互動與交流，避免枯燥單一地講授。⑤提供交流功能原則。思維內隱于心，而語言作為思維工具之一，能夠將其外顯于表，有利于教師了解學生的思維，自由的研討氛圍也讓學生在課堂中發展高階思維成為可能。

（三）創設自由自主的學習環境

學習環境，包括但不限于資源、工具、人、活動、師生關系等要件，主要是指促進學習者學習與發展的各種支持性條件的統合，其中教師這一要素在其中起著尤為關鍵的作用。新課標中已明確地指出，突出創設自由自主的學習環境，為學生提供更多學習空間及探究式學習機會。科學探究的過程是一個富含批判性思維和創造性思維的過程，學生是否大膽想象、勇于表達和主動質疑的重要影響因素之一是其所處學習環境的自由自主和開放程度。可見，學習環境對個人高階思維的培養具有重要作用。為了促進培養學習者批判性、創造性思維等高階思維，教師須建立一個自由自主、大膽發言和表達想法的課堂環境，以增強學習者的學習自信。教師須認識到學生是處于發展中的人，犯錯誤不可避免，利用好錯誤有利于進一步學習；教師不可強求學生在學習開始之前就什么都能理解，重視循序漸進地引導教學，因此，教師也需要了解學生的基礎水平，以便有針對性地教學；教師應重視學習者的持續學習的能力，提高其學習質量并持之以恒；是否成功的決定性、關鍵性因素是教師的不懈努力并且實施有效的策略。當然，思維的培養是一個無比漫長的過程，就更不必說培養高階思維。因此，教師在教學中要精心創設問題情境，盡可能地在最大程度上促進學生進行積極的、自主的知識建構。

顯然，教師應當認識到學習者是具有可塑性的，所有的學習者都處于發展中。課程與教學的過程應為學生提供充分運用知識解決問題的機會，以此促進提升高階思維；對于問題求解難度的設置應當既有足夠的激發作用又不至于脫離實際能力范圍，鼓勵學生積極地進行思維交鋒和思想碰撞，適當引導學生主動地表達自己的思考和想法。

（四）形成并善用高階學習活動評價

以學習目標為主要依據，運用調查、測驗、觀察等方式對其學習的效果做出具有一定標準的鑒定和價值判斷，包括學習過程、學習結果等方面，稱之為學習評價。反思和修訂學習目標的活動學習評價對于高階學習活動的每一個環節來說發揮著重要的作用，是有效地開展高階學習活動的保證，因此對學生高階思維的發展具有非常重要的實踐意義和參考價值。從學生的視角出發，科學課堂促進學生的高階思維能力發展的一個重要手段就是反思性的學習評價。這種反思性評價重視學生的主體地位，強調學生在學習活動中的自我監督與自我調控意識和能力，學生主動設計、監控、評價、反思與調節自己的學習活動。在具體的課堂教學實踐中，學生能夠通過科學探究，經歷反思、評價、改進、完善等一系列活動完成自主建構和自我監控，在過程中發展思維，進而促進其科學素養的形成。主要有以下幾點：①評價主體多元。重視學生自評和生生互評，體現學生個人的主體性。②評價方式多元。教師除了采用傳統的量性評價之外，還要重視質性評價發揮的作用。教師應當鼓勵學生多使用言語表述和行為表現的方式進行評價，如學習成果的實物展示、科學探究的思路分享等。除此之外，可充分合理地利用技術性評價，其具有一定的優勢。技術性支持評價就是將信息技術應用到教學評價系統，并在課堂教學中完成形成性評價，以診斷學生已有的認知和思維方式，通過技術工具分析更深層次的學習情況和學習狀態，為改善和指導學生的學習提供科學依據。③評價內容多元。能力比知識更重要，因此，學生的知識掌握情況、學生各方面能力的發展、學生的情感態度、價值觀等等都是教師要多多重視的。

總之，形成并合理地運用促進高階學習活動的評價，能夠提高科學課堂教學的效果，激發和培養學生高階思維發展，有利于促進學生的科學素養。