在STEAM教學(xué)中引入高階思維活動(dòng)

吳國(guó)榮

〔摘? ? 要〕? 高階思維是指分析綜合思維、批判性思維和創(chuàng)新思維等高品質(zhì)思維能力。指向高階思維的STEAM教學(xué)活動(dòng)，采用全景實(shí)驗(yàn)場(chǎng)，構(gòu)建綜合性思維的“廣域多向探究”策略；多維協(xié)同場(chǎng)，孕育批判性思維的“深度定向辨析”策略；融創(chuàng)共生場(chǎng)，生成創(chuàng)新性思維的“圓式正向遷移”策略。提升學(xué)生思維的深度、廣度和創(chuàng)新度，實(shí)現(xiàn)學(xué)生高階思維能力的生成，培養(yǎng)其學(xué)科核心素養(yǎng)。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；高階思維；STEAM教學(xué)；策略

〔中圖分類號(hào)〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號(hào)〕? 1674-6317? ? （2024）? 14? ? 010-012

STEAM是學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性、開(kāi)放性的學(xué)習(xí)主題，進(jìn)行自主探究和創(chuàng)造的學(xué)習(xí)活動(dòng)，通過(guò)STEAM學(xué)習(xí)活動(dòng)，能夠培養(yǎng)包括分析綜合思維、批判性思維與創(chuàng)造性思維等高階思維能力。教育部在《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中提出了開(kāi)展跨學(xué)科學(xué)習(xí)（STEAM教育）的探索，2022年版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》更是倡導(dǎo)跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式，要求將STEAM理念運(yùn)用于教學(xué)實(shí)踐，發(fā)展學(xué)生的高階思維。目前的小學(xué)科學(xué)STEAM學(xué)習(xí)中，缺乏分析思維、評(píng)價(jià)思維和創(chuàng)新思維等高階思維含量，達(dá)不到提高學(xué)生核心素養(yǎng)、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目標(biāo)。

一、探究活動(dòng)中“高階思維”缺失現(xiàn)象的審視

在目前階段，STEAM課程仍是一個(gè)新生事物，客觀上造成了STEAM教學(xué)活動(dòng)重形式輕內(nèi)涵，缺少分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造等高階思維含量。

（一）教學(xué)內(nèi)容缺少深刻分析

目前的STEAM課堂教學(xué)，習(xí)慣于跳過(guò)對(duì)問(wèn)題的深入分析研究，錯(cuò)誤地認(rèn)為“STEAM=動(dòng)手操作”，將學(xué)生探究發(fā)現(xiàn)過(guò)程變成了流失深刻分析思維營(yíng)養(yǎng)的流水線程序，缺少了深入探索和分析。

（二）教學(xué)環(huán)節(jié)缺少綜合評(píng)價(jià)

由于受到應(yīng)試教育影響，STEAM的教學(xué)評(píng)價(jià)更多地體現(xiàn)在了結(jié)果性的指標(biāo)上。教師對(duì)作品本身進(jìn)行靜態(tài)單一的評(píng)價(jià)，缺少了師生和生生間的互動(dòng)交流和評(píng)價(jià)，不利于學(xué)生評(píng)價(jià)批判性思維的發(fā)展。

（三）教學(xué)實(shí)踐缺少靈活創(chuàng)造

STEAM教學(xué)實(shí)踐忽視了學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的自主創(chuàng)造，教師習(xí)慣用流程圖或步驟演示代替學(xué)生的自主設(shè)計(jì)和創(chuàng)造，讓學(xué)生間的交流變成了被動(dòng)式的看圖說(shuō)話的?“說(shuō)過(guò)程”“說(shuō)結(jié)果”。因此，缺少創(chuàng)新意識(shí)的STEAM活動(dòng)，并不能真正發(fā)展學(xué)生的心智，激發(fā)其創(chuàng)造能力。

二、指向高階思維的STEAM探究原則

教師在STEAM教學(xué)活動(dòng)中，應(yīng)深入分析學(xué)習(xí)內(nèi)容，以發(fā)展學(xué)生分析綜合能力、批判性能力、創(chuàng)造能力等高階思維作為目標(biāo)，設(shè)計(jì)指向高階思維的STEAM課堂教學(xué)活動(dòng)。

（一）深刻性原則，提升分析性思維能力

維果茨基認(rèn)為，在成人的適當(dāng)幫助下，兒童常常可以完成他獨(dú)自無(wú)法完成的任務(wù)。所以，以培養(yǎng)學(xué)生高階思維為目標(biāo)的STEAM教學(xué)活動(dòng)要根據(jù)其思維水平和生理特點(diǎn)制定相關(guān)原則，幫助他們養(yǎng)成深刻分析的習(xí)慣，提高解決問(wèn)題的能力。

（二）綜合性原則，發(fā)展評(píng)價(jià)思維能力

指向高階思維的STEAM探究活動(dòng)是一種創(chuàng)新思維占重要地位的活動(dòng)，要營(yíng)造靈活、自由、開(kāi)放的課堂氛圍，使學(xué)生敢于表達(dá)，善于表達(dá)，培養(yǎng)求異求新的思維。

（三）靈活性原則，激發(fā)創(chuàng)造性思維能力

指向高階思維的探究活動(dòng)是一種創(chuàng)新思維占重要地位的活動(dòng)，要讓學(xué)生敢于表達(dá)，善于表達(dá)，培養(yǎng)求異求新的思維，激發(fā)認(rèn)知沖突，促使他們積極思考。

三、指向高階思維的STEAM課堂支持策略

在現(xiàn)階段，應(yīng)從學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律出發(fā)，以指向高階思維的STEAM教學(xué)活動(dòng)為載體，融入多學(xué)科內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)，深度構(gòu)建更深層次的教學(xué)活動(dòng)。采用全景實(shí)驗(yàn)場(chǎng)、多維協(xié)同場(chǎng)、融創(chuàng)共生場(chǎng)三大策略，提升學(xué)生思維的深度、廣度和創(chuàng)新度，使探究過(guò)程和教學(xué)結(jié)果可量化、可監(jiān)測(cè)、可調(diào)控，實(shí)現(xiàn)學(xué)生分析綜合能力、批判性能力、創(chuàng)造能力等高階思維能力的提高，促進(jìn)學(xué)生高階思維的培養(yǎng)和生成。

（一）全景實(shí)驗(yàn)場(chǎng)：構(gòu)建綜合性思維的“廣域多向探究”策略

STEAM活動(dòng)是以學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究為主，利用活動(dòng)產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)，進(jìn)行全面、充分的對(duì)比與關(guān)聯(lián)，建構(gòu)起廣域活動(dòng)數(shù)據(jù)鏈，通過(guò)聚焦本質(zhì)、凸顯規(guī)律、深刻分析實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)精準(zhǔn)分析，從而走向科學(xué)探究，促進(jìn)學(xué)生分析性思維發(fā)展。

1.數(shù)據(jù)解構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生深入思維

通過(guò)分析數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)表面下各部分之間的關(guān)系，揭示內(nèi)在規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注探究中的數(shù)據(jù)變化，聚焦本質(zhì)。例如，在進(jìn)行“探索小桿秤秘密”這一STEAM活動(dòng)時(shí)，匯總所有探究結(jié)果的大數(shù)據(jù)后，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注到數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，仔細(xì)分析其中的數(shù)量關(guān)系，這時(shí)，結(jié)果就清晰起來(lái)了（如表1）。

顯然，匯總大數(shù)據(jù)后，清晰地發(fā)現(xiàn)兩側(cè)鉤碼數(shù)量與支點(diǎn)到用力點(diǎn)距離和支點(diǎn)到阻力點(diǎn)距離存在著反比關(guān)系。

2.圖表呈現(xiàn)，凸顯學(xué)生思維規(guī)律

心理學(xué)告訴我們，兒童從感知周圍的事物開(kāi)始認(rèn)識(shí)世界，逐漸形成形象思維，再?gòu)男蜗笳J(rèn)知發(fā)展到抽象認(rèn)知。在STEAM教學(xué)中，教師有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生利用圖表進(jìn)行信息比較，能有效地幫助學(xué)生簡(jiǎn)化思維，找準(zhǔn)分析問(wèn)題的支架。

3.數(shù)字建模，推動(dòng)學(xué)生思維進(jìn)階

在STEAM活動(dòng)產(chǎn)生的大量信息中，相當(dāng)部分都是無(wú)效信息，這些信息會(huì)干擾學(xué)生對(duì)事物本質(zhì)的探尋。例如，在進(jìn)行學(xué)習(xí)“月相變化”這一教學(xué)活動(dòng)時(shí)，教師可聚焦學(xué)生學(xué)習(xí)這一課的難點(diǎn)（如圖1）。

由圖1統(tǒng)計(jì)所見(jiàn)，學(xué)生問(wèn)題集中在“月相變化”的原因和規(guī)律上，究其原因主要還是觀察手段缺乏導(dǎo)致的。因此，找準(zhǔn)了主要難點(diǎn)后，就可在課堂上利用攝像頭拍攝投屏的方法，將月相一個(gè)整月的變化過(guò)程在幾分鐘內(nèi)加以演示，從而引領(lǐng)學(xué)生精準(zhǔn)地判斷和分析。

（二）多維協(xié)同場(chǎng)：孕育批判性思維的“深度定向辨析”策略

在STEAM活動(dòng)中，生生和師生間的互動(dòng)，讓學(xué)生從中認(rèn)識(shí)各種現(xiàn)象和錯(cuò)誤，這些構(gòu)成了整個(gè)活動(dòng)多維多重協(xié)同場(chǎng)。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生批判性質(zhì)疑，打破常規(guī)束縛，從不同的角度、層次思考，走向深度辨析。

1.多元組合，激活學(xué)生高階思維學(xué)習(xí)需求

在STEAM教學(xué)活動(dòng)中，應(yīng)盡可能呈現(xiàn)學(xué)生不同的觀點(diǎn)或方案，制造不同觀點(diǎn)間的碰撞，組織學(xué)生做出合理的評(píng)價(jià)，完善自己的想法，支持批判性思維的生成。

例如，在開(kāi)展“使下沉物體浮上來(lái)”活動(dòng)時(shí)，教師回收學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄單，對(duì)學(xué)生的分析性思維和創(chuàng)造性思維進(jìn)行星級(jí)評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)班級(jí)學(xué)生的分析思維狀態(tài)總體上一般（如圖2）。

針對(duì)這個(gè)現(xiàn)象，可精準(zhǔn)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)小組，依照創(chuàng)造力和分析能力進(jìn)行多元組合，促進(jìn)不同類型學(xué)生間的思維碰撞，質(zhì)疑批判，從而實(shí)現(xiàn)取長(zhǎng)補(bǔ)短，發(fā)展評(píng)價(jià)思維能力。

2.異常診斷，拓寬學(xué)生深度認(rèn)知視角

在一次STEAM探究教學(xué)活動(dòng)結(jié)束后，常常會(huì)出現(xiàn)異常的數(shù)據(jù)和結(jié)果。例如，在探究“水在什么情況下會(huì)結(jié)冰？”時(shí)，學(xué)生記錄到了-1℃、-0.5℃、1℃等多個(gè)異常數(shù)據(jù)。

如何正確對(duì)待這些異常現(xiàn)象？這就需要教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)活動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，做出判斷，啟發(fā)反思，讓探究的結(jié)論在此過(guò)程中逐步得到完善，讓學(xué)生的評(píng)價(jià)思維也不斷得到發(fā)展。

3.錯(cuò)誤評(píng)價(jià)，優(yōu)化學(xué)生高階思維

學(xué)生在STEAM活動(dòng)中出現(xiàn)錯(cuò)誤，是常見(jiàn)的現(xiàn)象，教師要善于關(guān)注學(xué)生的錯(cuò)誤，將錯(cuò)誤變成寶貴資源。例如，在探討“物體在水中沉浮的原因”時(shí)，可利用學(xué)生的錯(cuò)誤認(rèn)知設(shè)計(jì)“物體在水中沉浮的原因”探究活動(dòng)，匯總?cè)嗷顒?dòng)數(shù)據(jù)，制成相關(guān)表格（如表2?所示）。

引導(dǎo)學(xué)生評(píng)價(jià)活動(dòng)中的大數(shù)據(jù)，聚焦沉浮成因，尋找認(rèn)知錯(cuò)誤的根源，讓學(xué)生的批判性思維品質(zhì)在評(píng)價(jià)中得到優(yōu)化。

（三）融創(chuàng)共生場(chǎng)：生成創(chuàng)新性思維的“圓式正向遷移”策略

STEAM活動(dòng)是一項(xiàng)跨學(xué)科活動(dòng)，應(yīng)制定有效的精準(zhǔn)教學(xué)策略，融合多種學(xué)科技能和知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生從多個(gè)角度，以活動(dòng)為圓心拓展出圓形思維活動(dòng)面，最終突破原有思維定式，尋找解決之策，激活創(chuàng)造能力，實(shí)現(xiàn)正向遷移。

1.開(kāi)放綜合，發(fā)展學(xué)生的求異思維

開(kāi)放式課題的STEAM活動(dòng)，能給予學(xué)生更多的思考空間，引導(dǎo)其多角度思考。可發(fā)揮STEAM跨學(xué)科優(yōu)勢(shì)，突破原有思維定式，產(chǎn)生發(fā)散思維和逆向思維，從而有利于發(fā)展創(chuàng)造性思維。

2.有序結(jié)構(gòu)，啟發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維

結(jié)構(gòu)性材料能啟發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維，有利于開(kāi)啟學(xué)生的創(chuàng)造靈感，為學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)完成創(chuàng)新任務(wù)提供物質(zhì)保障。

3.深度操作，積累學(xué)生的思維經(jīng)驗(yàn)

全面精細(xì)化的探究活動(dòng)，有利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)科學(xué)現(xiàn)象的各種特點(diǎn)，從而找到內(nèi)在的關(guān)系，激發(fā)創(chuàng)造性思維活動(dòng)。例如，在探究“比較不同材料的隔音效果”的STEAM活動(dòng)中，學(xué)生僅憑聽(tīng)覺(jué)器官無(wú)法精確判斷不同材料的隔音效果。面對(duì)這種情況，利用噪聲測(cè)試儀對(duì)材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在較短的時(shí)間內(nèi)，獲取了準(zhǔn)確數(shù)據(jù)；學(xué)生也快速精準(zhǔn)地找到了問(wèn)題焦點(diǎn)，聯(lián)系到了減小聲音的效果與塑料盒中的材料相關(guān)聯(lián)，進(jìn)而較為容易地設(shè)計(jì)并制作出了隔音塑料盒，激發(fā)了創(chuàng)造性思維。

著名心理學(xué)家布魯姆把學(xué)習(xí)活動(dòng)分為記憶、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造，并認(rèn)為分析、綜合、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造是發(fā)生在較高認(rèn)知水平之上的心智活動(dòng)或認(rèn)知能力，屬于高階思維能力。應(yīng)在STEAM教學(xué)中引入高階思維活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生聚焦事物本質(zhì)，發(fā)展其批判性思維，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造能力，培養(yǎng)他們的核心素養(yǎng)，最終有效提升學(xué)生的思維品質(zhì)。

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