高階思維流程圖在初中科學深度學習中的應用分析

作者簡介：陳凱（1983～），男，漢族，浙江杭州人，杭州市文海啟源中學，研究方向：初中科學課堂的概念教學。

摘? 要：隨著社會發展和科技進步，人們對教育要求也越來越高。初中科學教育作為培養學生科學素養和創新能力的重要環節，亟須引入新教學方法來提升學生的學習效果。高階思維流程圖作為一種新穎的學習工具，具有潛在應用前景。文章對高階思維流程圖在初中科學深度學習中的應用進行分析，旨在為教育者提供相關策略和思路。

關鍵詞：高階思維流程圖；初中科學深度學習；問題解決能力

中圖分類號：G633.41??? 文獻標識碼：A??? 文章編號：1673-8918（2024）16-0013-05

科學知識展現形式涵蓋了科學事實、概念、原理、規律、模型和理論，具有高度抽象性和嚴謹性。而高階思維流程圖則是一種基于分析、評價和創造等高階思維有效解決策略和認識思路圖文表達的系統，其呈現嚴密邏輯，與科學知識特點和思維方法相契合，能夠有效促進初中科學深度學習。

一、 高階思維流程圖價值

高階思維流程圖是一種圖形化思維工具，它能夠幫助學生將知識點串聯起來，構建知識體系。通過制作高階思維流程圖，學生可以將各個知識點之間聯系和依賴關系清晰地呈現出來，形成一個完整知識框架。這種整體性理解有助于學生更好地掌握知識，提高學習效果。在制作流程圖過程中，學生需要對知識點進行分析、歸納和總結，這要求他們具備較高思維能力和邏輯思維能力。同時，流程圖制作過程也需要學生進行問題分析和解決，培養了他們問題解決的能力。通過不斷思考和探索，學生可以培養創新思維和批判性思維，為未來學習和工作打下堅實基礎。在制作流程圖過程中，學生需要運用想象力和創造力，將知識點進行重新組織和整合，形成獨特思維模式。這種創新思維培養對學生終身發展具有重要意義，可以幫助他們在面對復雜問題時能夠靈活應對，找到更好的解決方案。

二、 初中科學深度學習主要問題

（一）知識理解不牢固

學生在學習過程中容易忘記已學知識。由于學科知識復雜和學習任務繁重，學生往往需要記憶大量知識點和概念。因缺乏有效記憶方法和技巧，許多學生在一段時間后就會遺忘之前學過的知識，不僅影響了學習效果，也限制了對知識深入理解和應用能力的發展。學生對知識的理解常常存在錯誤或片面情況。由于學科知識復雜和抽象，學生在學習過程中往往會陷入表面理解或機械記憶誤區。可能只關注于記住知識點表面意義，而忽視了知識背后的深層次原理和邏輯關系。這種片面理解容易導致學生在解決問題時出現錯誤思路和方法，限制了他們創新能力和問題解決能力的發展。初中學生正處于認知發展初級階段，思維方式相對簡單和直觀。對一些抽象和復雜的科學知識，學生往往難以理解和掌握。可能會陷入思維定式，無法從多個角度去思考和分析問題，導致學生對知識的理解停留在表層。

（二）學生參與度不高

初中科學深度學習的一個主要問題是學生參與度不高。傳統教學方法將教師置于中心地位，而學生在課堂上缺乏積極參與和思考的機會。這一問題可以從教學模式和學生心理兩方面來深入剖析。傳統教學模式強調教師灌輸式講解，而學生則被動接受知識。這種單向傳遞的教學方式沒有充分激發學生自主學習的興趣和積極性，導致學生對學科知識投入和參與度不高。教師往往過于注重知識傳授和考試成績，而忽視了學生的主體性和思維能力培養。這種教師導向教學模式限制了學生在課堂上表現出主動性和創造性。在初中階段，學生正處于身心發展關鍵時期，心智成熟水平不同，個體差異明顯。部分學生可能面臨自身能力與任務要求不匹配，容易產生學習焦慮和自卑情緒，從而導致他們對參與學習有所抵觸。學生可能面臨著來自同伴壓力或自身動機問題，對學習產生了興趣不高或者消極態度。

（三）難以培養創新能力

現有教學模式往往過于注重知識灌輸和應試成績，忽視學生創新思維和創造力培養。這一問題的根源可以從教學目標和教學方法兩方面進行深入剖析。教學目標設定往往偏重于知識掌握與記憶，而忽視了學生創新能力的培養。當前教育評價體系普遍偏向標準化考試形式，對學生創新能力考察相對較少。這種情況下，學生往往更注重臨時記憶和機械運用，而缺乏對知識深度的理解和創新應用能力培養。傳統教學方法往往限制了學生創新能力的發展。傳統教學模式通常是教師為中心，學生被動接受知識灌輸。忽視了學生主體性和創新思維的培養，學生缺乏探究和解決問題的機會。傳統評估方式偏向套用標準答案，對學生創新性和獨立思考能力缺乏有效考察和激勵。

（四）知識與實際應用脫節

學生在學習過程中往往只注重理論知識學習，忽視了知識與實際應用的聯系。他們可能只是機械地記憶和理解知識點，沒有深入思考這些知識在實際生活中的應用價值。導致學生對知識掌握停留在表層，無法將所學知識應用到實際問題中去。學生缺乏實踐機會和實踐經驗，難以將所學知識與實際應用相結合。由于學校教學資源限制和學習任務的壓力，學生缺乏實踐的機會和時間。可能只是在課堂上聽講、做練習題，沒有參與實驗、觀察和探究。學生難以將所學知識與實際應用相連接，限制了他們創新能力和問題解決能力的發展。

學生對知識與實際應用之間聯系的認識也受到自身思維方式和認知能力的限制。初中學生正處于認知發展初級階段，思維方式相對簡單和直觀。他們往往難以從抽象理論知識中聯想到具體實際應用情境，無法將所學知識與實際問題相聯系，限制了對知識的理解和應用。

（五）評估方式不充分

傳統考試評估方式過于注重對知識點的記憶和理解，忽視了學生高階思維能力的培養。在這種評估方式下，學生往往只追求記住知識點，忽略了對知識的理解和應用。他們可能只是機械地背誦和重復，沒有深入思考和探索知識內在聯系與邏輯結構。無法全面評價學生思維能力和創新能力的發展。傳統考試評估方式往往只關注結果，忽視了學習過程的重要性。學生往往只追求得到一個好成績，忽略了學習過程中的思考、探究和實踐。可能只是為了應對考試而死記硬背，沒有真正理解和掌握知識。無法全面評價學生學習態度和學習方法的改進。傳統考試評估方式限制了學生創新思維和問題解決能力的發展。學生往往只追求標準答案，而不敢有獨立思考和創新想法，只是按照老師的要求去回答問題，沒有培養批判性思維和創造性思維，無法激發創新潛能和解決問題的能力。

三、 高階思維流程圖在初中科學深度學習中應用策略

（一）引導學生思考

教師可以提出一個具有挑戰性的問題或情境，激發學生思考的欲望。然后，教師可以指導學生使用高階思維流程圖來梳理知識，將問題分解為更小的問題，找出解決問題的方法和步驟。在制作高階思維流程圖的過程中，教師應注重培養學生的批判性思維和創造性思維。教師可以鼓勵學生提出不同觀點和解決方案，引導他們進行深入討論和辯論。教師還可以提供一些啟發性的問題，引導學生思考問題的多個方面和可能的結果。可以設計一些實際的問題，要求學生運用所學知識和技能來解決。在解決問題過程中，教師可以引導學生使用高階思維流程圖來分析問題、制訂解決方案，進行反思和評估。

例如，在學習化學反應課程時，教師設計了一個實驗活動，讓學生通過實驗觀察和分析不同物質之間的化學反應。教師向學生介紹了實驗目和步驟，然后提供了所需實驗材料，如硫酸、氫氧化鈉、酚酞等。接下來，學生分組進行實驗操作，觀察反應過程中的現象，并記錄實驗數據。在實驗結束后，教師引導學生使用高階思維流程圖來分析和展示研究成果。學生需要確定實驗目和假設，“硫酸和氫氧化鈉反應會產生什么物質？”學生需要收集實驗數據，如反應物質量、生成物質量等。學生需要根據實驗數據進行分析，找出反應過程的規律和特點。將分析結果整理成高階思維流程圖（如下圖1），清晰地展示實驗過程和結論。在這個案例中，學生通過使用高階思維流程圖來分析和展示研究成果，使得他們思考更加系統和有條理。學生通過參與實驗操作，培養了觀察力、分析能力和動手能力，更加深入地理解了化學反應原理和應用。

圖1? 高階思維流程圖（二）激發學生興趣

設計有趣的學習任務和活動是關鍵。學生會對那些能夠引起他們興趣的活動更感興趣和投入。教師應該選擇具有吸引力的學習任務，例如實驗、觀察和模擬活動，以激發學生好奇心。例如，在學習物質性質和變化時，學生可以參與實驗，以及觀察不同物質之間的化學反應。這將讓學生逐漸形成對科學濃厚的興趣。用高階思維流程圖來促進學生深入研究和呈現相關知識。高階思維流程圖是一種強大的工具，可以幫助學生組織和展示思路。教師可以引導學生使用高階思維流程圖來探索感興趣的科學主題。例如，學生可以選擇研究太陽系的組成和行星的運動，然后使用高階思維流程圖來分析和展示研究成果（如圖2）。這樣深入研究將讓學生對科學產生更大興趣。鼓勵學生進行科學實踐和探索也是重要策略。通過實踐和探索，學生可以親身體驗科學的樂趣和挑戰。教師可以設計一系列實驗和探究活動，讓學生主動參與。學生可以通過實驗了解光折射原理，或者通過設計并制作簡單電路來探索電流和電壓的關系。這樣實踐和探索將培養學生科學思維和解決問題能力，同時激發他們對科學的興趣。

圖2? 高階思維流程圖

（三）組織合作學習

學習合作是指學生在小組中共同合作，共同完成學習任務。在制作高階思維流程圖過程中，鼓勵學生進行小組合作，能夠增強學習效果，同時也能夠培養學生團隊合作和溝通的能力。在小組中，學生可以相互學習、分享思考，共同解決問題。這種學習方式讓學生相互理解和信任，有助于學生縮小認知差距，更好地理解學科知識。在組織學生學習合作時，應該明確任務和目標，以確保學生明確自己的職責和任務內容。鼓勵學生相互協調、配合，共同解決問題。教師可以定期組織小組內部討論，鼓勵學生根據自己的思考和理解，對他人的意見提出質疑和建議。這樣交流和討論將幫助學生更好地理解和掌握學科知識。教師可以進行一些信息交流和資源共享活動，幫助學生更好地學習和掌握知識，同時培養學生的合作精神和團隊協作能力。

例如，在學習生態系統的課程時，教師組織學生進行小組合作學習。將學生分成若干個小組，每個小組由4～5名學生組成。教師向學生介紹生態系統基本概念和組成部分，以及如何制作高階思維流程圖來分析和展示生態系統的結構和功能。教師為每個小組分配了一個具體生態系統主題，如森林生態系統、草原生態系統等。在小組合作學習過程中，學生需要共同完成任務，收集與所選生態系統主題相關的資料，如物種多樣性、食物鏈、能量流動等方面的信息。對收集到的資料進行分析，找出生態系統中的關鍵環節和相互關系。學生需要根據分析結果，使用高階思維流程圖來展示所選生態系統的結構和功能（如圖3）。每個小組需要在課堂上展示研究成果，包括高階思維流程圖和相關解釋說明。

圖3? 高階思維流程圖

（四）個性化拓展

在初中科學深度學習中，教師可以根據高階思維流程圖，提供個性化拓展學習任務。教師可以通過評估學生的學習能力和興趣，了解他們的學習需求和潛力。教師可以根據這些信息，為每個學生設計適合他們能力水平的拓展學習任務。對學習能力較強的學生，教師可以要求他們制作更復雜和綜合性的高階思維流程圖。這可以包括更多子問題和解決方案，以及更深入分析和評估。教師可以鼓勵學生運用高級思維技能，如批判性思維和創造性思維，來解決問題和提出新觀點。教師還可以為學生提供一些挑戰性的拓展學習任務，以激發他們學習的興趣和動力。例如，教師可以引導學生進行科學研究或實驗設計，并要求他們使用高階思維流程圖來整理和分析研究結果。這樣的任務可以幫助學生將所學知識應用到實際情境中，培養他們的實踐能力和創新思維。

例如，初中科學課上，教師通過評估學生的學習能力和興趣，發現某同學對生物學特別感興趣并且具有較強的學習能力。教師想幫助某同學深入了解細胞的結構和功能，運用高級思維技能進行綜合分析和評估。教師為該同學設計了一個個性化的拓展學習任務。任務要求某同學使用高階思維流程圖，制作一個關于細胞結構和功能的綜合性思維導圖。某同學需要將細胞分為植物細胞和動物細胞，并進一步探究它們的結構特征和功能差異。可以進一步拓展，將細胞結構與其功能聯系起來，探索細胞膜、細胞器和細胞核等組成部分之間的相互作用與適應關系。某同學還可以加入關于細胞分裂和細胞特化等高級概念，以及與環境和遺傳相關的因素。通過這個任務，教師引導某同學應用高級思維技能，如批判性思維和創造性思維，來解決問題和提出新觀點。通過制作綜合性思維導圖（如圖4），某同學不僅僅是記憶和理解細胞的結構和功能，而是進行更深入的分析和評估。他將不同細胞組成部分之間的聯系整理出來，可以更好地理解細胞是如何運作的。同時，這個任務也促使某同學將所學知識應用到實際情境中，培養了實踐能力和創新思維。

圖4? 綜合性思維導圖

（五）評估方式創新

在評估學生學習成果時，教師可以采用綜合性評價和思維能力考察方式。首先，教師可以要求學生展示他們制作高階思維流程圖，并進行討論和交流。通過觀察學生的展示和交流，教師可以評估他們對知識的理解和應用能力，以及他們的問題解決能力和思維邏輯。教師可以評估學生對知識深入理解和綜合運用的能力。通過觀察學生制作高階思維流程圖，教師可以了解學生是否能夠將所學知識進行整合和應用，以及他們是否能夠提出創新解決方案。通過觀察學生展示和交流中的表現，教師可以了解學生是否能夠分析問題、制定解決方案，并能夠清晰地表達自己思路和推理過程。教師還可以評估學生的批判性思維能力，即他們是否能夠對問題進行深入思考和分析，并提出合理質疑和改進意見。除了觀察學生的展示和交流外，教師還可以結合作業、小組討論、實驗報告等方式進行評估。通過綜合運用多種評估方式，教師可以更全面地了解學生的學習和能力發展情況，為他們提供有針對性的指導和支持。

例如，在學習化學反應的課程中，教師要求學生進行實驗并制作高階思維流程圖來展示研究成果。在評估學生的學習成果時，教師采用了綜合性評價和思維能力考察方式。教師組織了一個小組討論，讓學生展示他們制作的高階思維流程圖，并進行討論和交流。在討論過程中，教師觀察學生的表現，評估了他們對知識的理解和應用能力，以及問題解決的能力和思維邏輯。當一個學生提出一個新的解決方案時，教師會詢問他如何得出這個方案，以及他的推理過程是否合理。通過這樣的評估方式，教師可以了解學生是否能夠將所學知識進行整合和應用，以及他們是否能夠提出創新解決方案。教師結合作業、實驗報告等方式進行評估。在作業中，教師要求學生根據實驗結果撰寫一份實驗報告，并在報告中使用高階思維流程圖來展示實驗過程和結論。通過閱讀學生的實驗報告和高階思維流程圖，教師可以評估學生對知識深入理解和綜合運用的能力。

四、 結論

高階思維流程圖能夠幫助學生提高思維能力和問題解決能力，培養創新思維和批判性思維。值得注意的是，高階思維流程圖不僅適用于科學教育，對其他學科深度學習也具有參考價值。未來，應進一步研究和探索高階思維流程圖在不同學科和教育階段中的應用，并結合新技術手段，進一步優化和完善教學方法和策略。

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