小學科學課程中培養學生高階思維能力的方法

肖元花

在開展思維啟發式教學活動時，教師要引導學生自行探究科學現象、分析科學知識、實踐科學技能，發展學生的辨析思維、分析思維、創造思維等多種高階思維能力，幫助學生掌握更加高效的科學思維認知方式，形成正確的科學認知觀念和良好的學習意識，進而提高科學課程的學習質量。為了進一步增強科學課程的教學實效性，筆者在本文中闡述了高階思維的內涵，分析了在小學科學課程中培養學生高階思維能力的意義，從問題教學和活動教學兩方面出發，提出了在小學科學課程中培養學生高階思維能力的措施。

一、高階思維內涵解析

高階思維指的是一個人在較高認知層次上所表現出來的心智活動與認知水平。在哲學領域，高階思維主要體現在批判性認知活動中；在心理學領域，高階思維用于分析問題、作出決策和解決問題；在教育學領域，高階思維的培養是促進學生認知水平發展的重要途徑。對教育學而言，教師需要引導學生在探索知識的過程中進行思考、辨析、實踐，提高學生的認知水平，并將其上升到分析、評價和創造等高階層次，使學生自覺研究學科知識、實踐學科技能、反思所學內容，進而提高學生的高階思維能力。

在小學科學課程中，要想啟發學生的高階思維，提高學生課程學習的質量，教師就要開展自主思考、自主分析、自主實踐類授課活動，幫助學生在深度探知和實踐創造的過程中，加深對科學現象與科學知識的認識，增強學生的認知效果。

二、小學科學課程中培養學生高階思維能力的意義

（一）有助于掌握科學思維方式

科學教師培養學生的高階思維能力，能夠讓學生從不同的角度出發，分析和研究科學知識，使學生對看到的科學現象提出合理的問題，對科學實驗提出合理的假設，正確運用多種思維分析實驗數據、辨別科學信息、研究科學原理，從而真正理解科學知識，提高學習效率。同時，學生可以在問題式、探究類科學認知活動中，形成良好的高階思維能力，掌握高效的科學思維方式。

（二）有助于培養科學觀念

在高階思維能力培養過程中，教師引導學生深入研究科學現象、科學原理、科學理論、科學實驗等內容，鼓勵學生深度分析探索型、遞進型等多種類型的問題，能夠使學生在問題思考和問題解答過程中形成良好的質疑、求真、實證等科學精神。另外，教師引導學生參與多樣化的科學實踐活動，能夠加深學生對科學知識的認識，從而形成正確的科學觀念。

（三）有助于提升課程學習質量

教師在授課過程中滲透高階思維，引導學生運用多種高階思維能力探究科學知識，能夠提高學生的學習效率與質量。在高階思維運用過程中，學生能夠打破傳統認知思維的束縛，主動從多角度出發，研究科學原理或科學現象，快速理解科學內涵，從而改善課堂認知的效果。

三、小學科學課程中培養學生高階思維能力的措施

（一）巧設串聯問題，啟發高階思維

科學教師可以設計形式不同的串聯性探知問題，引導學生從多角度思考科學知識，使學生在解答探究型問題、遞進式問題過程中受到高階思維的啟發，在提高課程學習質量的同時，提高學生的高階思維能力。

1.設計探究型問題串。探究型問題串的設計是為了讓學生在發現問題、思考問題的過程中，加深對科學現象的理解，構建合理的科學知識體系，在解答問題的過程中找到正確的科學知識探究方式，啟發高階思維，形成正確的科學理念。在課程教學過程中，教師要引導學生深度挖掘日常生活中與科學知識有關的元素，提出相應的探究問題。教師還要鼓勵學生從多角度出發，運用發散思維探索問題的多種答案，以培養學生的高階思維能力。

例如，在講解教科版小學科學四年級上冊第一單元“聲音”第六節“聲音的高與低”時，教師可以利用尺子設計探究型問題串。教師可以把尺子擺放在講臺的邊緣，撥動尺子，同時改變尺子伸出桌面的長度，使尺子在震動時能發出高低不同的聲音，從而引發學生對聲音的深度思考，并鼓勵學生大膽表達內心的疑惑，如“為什么同一把尺子能夠發出不同的音調？”“音調的高低變化與尺子的擺放位置有關嗎？”“音調高低變化的原因是什么？”等。針對學生的問題，教師可以設計以下探究型問題串：一是讓學生仔細傾聽尺子移動到不同位置所發出的聲音，思考尺子伸出桌面的長度較長時發出的音調高，還是較短時的音調高；二是讓學生用不同力度彈撥相同長度的尺子，觀察尺子的波動狀態，傾聽發出的聲音，分析是力度大時尺子所發出的音調高，還是力度小時所發出的音調高；三是當不同長度的尺子伸出桌面長度相同時，用相同的力度分別彈撥兩個尺子，判斷是長尺子發出的音調低還是短尺子發出的音調低。然后，教師可以讓學生總結上述問題的答案，得出影響聲音高低變化的正確結論，加深學生對音調知識的理解，從而培養學生從多角度思考問題的意識，提高學生的推理能力，培養學生的分析思維、推理思維、發散思維等高階思維能力。

2.設計遞進式問題串。遞進式問題串是合理拆分復雜的科學知識，讓學生通過解答由淺入深、層層遞進的探究問題，逐漸加深對科學原理、科學理論等知識的理解與認識，引導學生在逐步解答過程中形成良好的邏輯思維、推理思維等多種高階思維能力。因此，教師可以設計遞進式自主探究問題串，培養學生的邏輯思維、推理思維、聯想思維等高階思維能力，增強學生課堂學習的效果。

例如，在講解教科版小學科學四年級下冊第一單元“植物的生長變化”第八節“鳳仙花的一生”時，教師可以根據單元知識點設計遞進式問題串，讓學生通過解答問題的方式，理解植物生長的相關知識，提高學生的高階思維能力。在教學過程中，教師可以設計以下遞進式問題，如“鳳仙花的一生會經歷多少個時期，分別是什么？”“鳳仙花的生命周期一般為多少天？”“在不同的生長時期，鳳仙花會分別發育出哪些器官？”“每個生長發育階段，鳳仙花有著怎樣的生長規律？”“成熟的鳳仙花植株包括哪幾個部分，每部分有著怎樣的作用？”“影響鳳仙花生長的因素有哪些？”“如何讓鳳仙花健康地生長？”“植物生長與自然環境之間有著怎樣的關系？”等。針對上述問題，學生可以在“鳳仙花的一生”的延時視頻和學習材料中找尋答案，也可以結合上一個問題的答案對下一個問題進行探究，思考兩者之間的關系，從而推理出正確的結論。由此可見，科學教師設計遞進式問題串，不僅能夠激發學生自主探知的興趣，增強學生自主學習的信心，使學生在解答問題的過程中理解科學知識，扎實掌握與之相關的科學理論，還能培養學生的推理思維、發散思維、邏輯思維等高階思維能力。

（二）利用多元活動，發展高階思維

要想發展學生的高階思維，增強學生的課程學習效果，教師就要結合教材內容開展豐富多樣的課堂探究活動，如觀察活動、實驗活動、制作活動等，讓學生通過現象觀察、技能實踐、動手操作等方式，理解科學知識，明確科學現象的原理。

1.創設觀察活動。科學現象中蘊含著豐富的科學知識，而觀察是學生認知科學的主要方法之一。對此，教師可以結合單元知識點開展科學觀察探究活動，引導學生細致觀察科學現象，指導學生深入探究現象中所包含的各種科學知識，鼓勵學生條理清晰地描述科學現象、講解科學原理，培養學生的分析思維、辨析思維、質疑思維，進而提高學生的學習質量。

例如，在講解教科版小學科學三年級上冊第一單元“水”第五節“水能溶解多少物質”時，筆者開展了觀察認知科學實驗活動，讓學生通過觀察白糖、奶粉、面粉、果汁粉、咖啡粉、味精、沙子在水中發生的科學現象，加深學生對水溶解知識的理解。筆者鼓勵學生描述自己所看到的現象，并讓學生根據自己的理解講述科學原理，以提高學生的高階思維能力。比如，有的學生通過觀察實驗現象，發現了不同物質與水混合之后會形成不同形態的溶液，如偏透明且水中物質均勻穩定的溶液、物質顏色較為均勻的溶液、物質與水出現分層的溶液等。在學生發現這些現象之后，筆者鼓勵學生提出自己的看法或觀點，如水與物質分層的溶液表明該物質并沒有被水溶解等，并讓學生思考了“無色溶液中的物質是否得到了充分溶解？”“有色溶液是否表明該物質沒有被充分溶解？”等問題。之后，筆者指導學生運用辨析思維，結合學習材料分析上述問題，讓學生反復觀察實驗視頻中不同物質的溶解過程，根據實際情況尋找能夠佐證觀點的資料，最終得出了結論。

2.創設實驗活動。科學實驗是學生探尋科學現象原理，了解各變量與最終結果之間因果關系的主要方式之一，也是促使學生掌握科學技能，理解科學知識的重要方法之一。對此，教師要結合單元知識開展科學實驗活動，將高階思維啟發融入實驗探知，讓學生在參與實驗活動的過程中，提高學生的實驗認知水平和思維運用能力。

例如，在講解教科版小學科學四年級下冊第二單元“電路”第四節“電路出故障了”時，教師可以利用實驗操作活動啟發學生的比較思維、分析思維、推導思維和邏輯思維，提高學生運用高階思維的能力。在教學過程中，教師可以將學生分成多個合作小組，每組提供一個出現故障的電路，讓各組自行選擇故障檢測方法進行電路檢測，并完整填寫電路故障排查表（表1）。在實驗過程中，各組學生可以交流討論，根據實際情況合理選擇檢查法、替換法、檢測法等不同的電路故障排查方法，并運用推導思維、分析思維，科學推測電路故障出現的原因，用比較思維和邏輯思維探討電路故障的排查過程，通過實驗檢測找到故障原因，并排除電路故障。

教師開展科學實驗活動，讓學生以小組互動的方式進行知識探究與技能應用，這不僅能夠增強學生合作學習和技能運用的能力，還能夠提高學生邏輯推導、對比分析的學習水平。

3.創設實踐活動。科學制作是培養學生創造思維能力的方式之一。因此，教師可以根據教材內容開展技能實踐學習活動，鼓勵學生結合科學理論，運用科學技能制作與單元知識有關的實際物品，以提高學生的創造思維能力。教師還可以引導學生展示和評價自己制作的作品，從而培養學生的評價思維。

以教科版小學科學五年級下冊第二單元“船的研究”第七節“制作與測試我們的小船”為例，在教學過程中，學生要先按照之前制定的設計方案制作小船，然后將小船放入水中進行測試，發現存在的問題，并進行修改，從而使小船得到優化。比如，有的小組設計了一艘樣式新穎的小船，但是在下水測試時發現，該小船并沒有達到載重量200克的標準。對此，該小組需要優化小船邊沿的裝飾物，減少小船本身的重量，擴大船艙的承載范圍，使其達到載重量200克的標準。在測試與改進完成之后，筆者引導學生對他人的小船進行了客觀評價，鼓勵學生提出了合理的改進建議。比如，有的學生評價某組設計的小船船身小巧玲瓏，外形也比較美觀，但在水中行駛的距離較短，推測可能是動力系統的問題，并提出了改進動力系統、加大馬力的建議。由此可見，教師開展科學實踐與評價活動，既能提高學生技能運用和動手實踐的能力，又能夠培養學生的創新思維和評價思維，使學生在實踐與點評過程中形成較強的創新精神和務實精神。

結語

要想提高課程教學的質量，培養學生的高階思維能力，教師就要合理開展多樣化的高階思維活動，有意識地引導學生運用邏輯思維、分析思維、推理思維、評價思維等多種思維能力探究科學原理，幫助學生在問題解答、活動實踐過程中掌握科學知識和技能。

（作者單位：徐州市銅山區張集鎮魏集實驗小學）