以《我們來做“熱氣球”》教學培養學生高階思維

〔摘" "要〕" 科學思維的培養是科學課程核心素養的重要體現。通過科學項目活動的創新設計，能進一步讓學生在參與實驗活動的同時大膽猜想、客觀分析和實踐檢驗。本文以小學科學項目《我們來做“熱氣球”》為例，通過以特定的項目活動設計，根據生活經驗和認知大膽猜想、提出問題，并通過反復實驗進行猜想驗證，讓學生經歷從認識、實踐到再認識、再實踐的過程，以此促進學生由低階思維不斷朝向高階思維發展，在掌握科學知識和實踐探究能力的同時，培養科學思維。

〔關鍵詞〕" 小學科學；高階思維；培養策略

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）13" " 0040-03

在《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）指導下，對于小學科學課堂的創新設計，要以科學探究為課堂創新點，以素養目標的培養為落腳點，引導學生在探究中思考和實踐，促進學生高階思維發展。因此，我們要對傳統的教學觀念、教學方式方法等進行革新，在打破傳統教學以教材知識為主的教學局限性的同時，讓學生參與創新科學項目活動實施全過程，充分發揮學生在科學探究中的主體地位，幫助學生更深層次地認識科學，激發其對科學知識探究學習的興趣和熱情。

一、小學科學教學培養學生高階思維的意義

調查研究顯示，現階段小學科學教學仍舊存在科學探究與思維培養脫節現象，教師片面認為科學探究就是思維培養，在實際教學中以實驗操作代替思維培養情況屢見不鮮。但其實，科學實驗探究只是思維培養的一部分，重視探究活動的同時還要重視對思維能力的培養，只有在交流和思維碰撞的同時，才能更好地促進高階思維發展。神奇有趣的科學探究和思維碰撞活動，能幫助學生在實踐活動中思考、客觀分析和解決問題，從而培養學生對科學知識的思考和探究興趣。而在這一過程中，對小學生批判性思維、探究思維、創新思維能力的培養，能激發其對科學知識的求知渴望，發展科學質疑、科學探究和科學動手能力，這是擺脫小學科學課程教學困境的途徑之一。教師要引導學生在參與科學實驗過程中不斷突破原有的思維定式，并形成新的認知圖式，深入開展探究式教學，深度發展學生的高階思維，實現由簡單到復雜、由低階向高階的突破，滿足當前新課程改革發展的要求，更好地培育學生科學素養、提升認知水平。

二、小學科學教學培養學生高階思維存在的問題

分析現階段小學科學思維培養存在的問題，主要表現為教學內容缺乏豐富性、教學方式單調等，影響了實際教學成效。從教師認知情況來看，在《課程標準》理念指導下，雖然將學科素養置于教學關鍵位置，但在具體的落實過程中仍有部分教師缺乏對科學思維培養的正確認識，僅僅是復述課本內容或演示科學實驗，這使整個教學環節過于呆板，學生思維難以被調動。而對教學內容存在問題的分析發現，在具體的教學實踐過程中，教師往往更多地將教學重點聚焦于教材知識的講解，忽視了對課外知識的拓展學習，這導致對學生科學思維培養的局限性十分明顯。此外，從教學方式來看，在實際教學過程中，仍以知識的灌輸為主，在教師主導下的課堂，學生交流和思維碰撞的機會較少，課堂缺乏有效互動，使科學思維培養效果不盡如人意。

三、小學科學教學培養學生高階思維的策略

（一）以問題情境引發科學質疑

小學科學教學實施過程中，培養學生的高階思維，需要將批判性思維的培養作為重點。而問題情境的創設，則是引發學生科學質疑和初步思考的關鍵。對此，教師要重視對問題情境的創設，在問題情境設計過程中，強調問題設計的關鍵性和層次性，要確保問題由簡入繁、由易到難，逐步引領學生深入思考，以學生的生活經驗和個體認知水平為基礎，在打破學生常規認知的前提下，以問題驅動學生思考。以《我們來做“熱氣球”》一課的教學為例。教師可先以簡單問題引起學生思考，播放“熱氣球”升空和下降的視頻，提出問題“視頻中‘熱氣球’發生了怎樣的變化？”此時，學生會從“熱氣球”上升和下降的角度思考和回答；緊接著，教師追問“猜一猜‘熱氣球’是怎樣上升呢？”此時，學生考慮回答“有火就能上升”，教師便可以就學生的這一猜想繼續提出問題“又是如何下降的呢？”引發學生的科學質疑，讓學生以小組為單位進行自主思考和合作交流。在上述問題情境的創設過程中，教師基于學生的認知水平提出關聯性問題，引領學生一步一步地思考和探究。這一過程，對于學生高階思維發展有著積極的促進作用，是小學科學教學課堂創新設計的重中之重。

（二）以多維對話實現思想碰撞

為了實現對學生高階思維的培養，教師在創新設計科學課堂教學的同時，可以以多維對話形式推進學生思想碰撞，對話形式可以靈活多變，如辯論賽、小組交互等，這類活動多要求學生以生活經驗、認識水平和知識儲備進行應變和表達，有助于促進學生邏輯思維能力的發展。仍以《我們來做“熱氣球”》一課教學為例。教師可以組織學生開展思辨活動，實現多維對話。思辨主題為“熱氣球的上升受什么因素影響”，在這一課學習之前，學生已經知道空氣具有質量、能占據空間且還可以被壓縮，因此要求學生根據已有知識和經驗對“熱氣球”的升降現象進行具有邏輯性的解釋。此時，學生在圍繞“熱氣球怎樣上升”這一問題進行思辨討論，學生A的觀點是熱氣球的上升與加熱有直接關系；學生B反駁道熱氣球的上升與氣體有關；學生C則從溫度和空氣兩方面闡述，認為溫度上升，空氣體積變大，溫度高的空氣比溫度低的空氣輕。這一思辨過程中，學生根據所學知識各抒己見，在語言交流和思維碰撞的同時，不斷增進對“熱氣球上升”原理的認識，促使學生思辨思維能力不斷發展。

（三）以觀察沖突激發探索熱情

為實現對小學生科學探究思維的培養，在科學教學實施過程中，教師可以設計觀察課堂，以感官觀察促使學生在描述中引發觀察沖突、認識沖突，進而不斷增強學生的探索熱情，培養學生細致入微的觀察能力。例如，在模擬熱氣球中，運用微視頻出示實驗材料和實驗方法，如擺放桿子、點燃蠟燭、罩住塑料袋等，此時要求學生用手、眼睛等感覺器官觀察并記錄“熱氣球”加熱、上升、下降時的現象，并就實驗觀察現象進行匯報。對實驗現象“熱”的部位和“鼓”的部位，學生提出了不同觀點：有學生認為，熱（中間）、鼓（全部）、上升，冷、癟、下降；而其他學生提出反對意見，認為熱的是頂部，鼓起來的是中間部位。此時，教師可指導學生對這一問題進行再實驗和再認識，不斷加深學生對“熱氣球”上升的思考，鍛煉動手能力的同時促進學生探究思維能力不斷發展。

（四）以項目任務設計深度分析

在培養小學生科學高階思維的過程中，教師可以靈活應用項目式教學法，以項目任務的設計，確保學生理解并參與項目活動。以上述《我們來做“熱氣球”》一課教學為例，教師在以問題情境的設計激發學生學習動機的情況下，可以明確項目學習任務。任務一：標出測溫桿中高處的溫度；任務二：在最先鼓起來的地方打圈。此時，學生在模擬“熱氣球”的同時，觀察教師出示的課件中測溫紙讀數方法，并觀察和記錄數據，學生可以根據所觀察的數據對“熱”和“鼓”的規律進行歸納總結，而在完成任務二時，學生通過對圈劃的最先“鼓”起來的位置進行觀察對比分析，嘗試將“熱”和“鼓”等現象聯系起來，解釋為什么大塑料袋會上升。通過參與項目任務的過程，能更好地幫助學生梳理“熱氣球”的工作原理，將“熱”和“鼓”等現象聯系起來，解釋為什么大塑料袋會上升，引領學生探索數據背后的規律，在將科學現象建立關聯的同時幫助學生更好地構建科學概念，親身經歷科學知識形成過程，促進學生科學思維發展。

（五）以特色方案制定激勵創新

在明確項目任務的同時，便需要開展進一步的實驗操作進行驗證。這一過程，可以鼓勵學生以小組為單位制定具有特色的實驗方案，在對“熱氣球”制作方案進行創新的同時，對于學生創新思維的培養有所助益。在開展實驗探究的同時，某組學生應用準備好的彩色紙、牛皮紙、膠水、剪刀、透明膠帶、鉛筆、彩色細線、熱膠槍等實驗器具，在教師示范操作的指導下，對實驗方案進行創新。首先，將彩紙剪成長方形并卷成圓筒形狀固定，再將剪好的“熱氣球”頂部和底部與紙筒兩端相連接，以彩色細線制作吊籃并固定到紙筒上，這一過程是對“熱氣球”特色制作方案的創新。在完成上述操作后，該組又發揮創意想法，對“熱氣球”的表面進行裝飾，以各種圖案和花紋裝飾“熱氣球”。在完成“熱氣球”制作后，該組進行了上升的實驗，結果發現上升效果不佳，經過組內討論和研究，做出“可能紙筒口徑太小影響空氣流動”的猜想。為了對這一猜想進行驗證，他們對紙筒的兩端口徑大小進行了調整，發現在紙筒口徑調大后上升效果有所提升，進而對本組的實驗方案進行了調整和完善。這一過程，正是學生從認識、實踐到再認識再實踐的過程。實踐表明，學生通過參與實驗操作，并對實驗過程中的問題開展小組合作探究，對實驗方案不斷創新完善，有助于其創新思維的發展。

（六）以成果展示加強深層認識

在小學科學教學中對學生高階思維的培養，還可以以成果展示的方式進行，讓學生在分享科學探究成果的同時，以學生自評、小組間互評等形式，就實驗想法、實驗過程和實驗心得進行溝通和交流，而這一過程能促進學生反思，在獲取他人創意想法的同時，不斷就實驗方案進行完善，取長補短，從而發展學生的高階思維。上述《我們來做“熱氣球”》這一科學實驗教學，各組在完成“熱氣球”的制作后，教師可以組織開展一場“‘熱氣球’展覽會”，邀請家長參觀作品展示，并由各組派出一名代表進行創意想法的講解，在為家長和其他學生進行創意制作想法、制作原理的分享時，對家長或其他學生提出的問題給予解答。如“為什么要以鋁箔袋作為實驗材料？”此時學生能從隔熱、安全的角度進行解答；又如“‘熱氣球’紙筒口徑設計有什么想法？”此時學生能從優化加熱等角度著手進行分享。這一過程，是以特色成果展示為代表的課堂教學模式創新，為學生進行合作交流、成果分享提供了全新的學習平臺，促使學生在探究和交流過程中對“熱氣球”的工作原理有更深層次的認識，能促進學生反思思維和能力的提升。

綜上所述，為在小學科學教學中實現對學生高階思維的培養，就要對傳統的教學觀念、教學手段進行創新，在為學生打造全新學習環境的同時，促進學生思辨思維、邏輯思維、批判性思維和創新思維能力不斷發展，鼓勵學生在科學探究中進行思想碰撞，在反復實驗的同時加深對科學現象和原理的認識，幫助學生更好地強化思維發展，逐步實現從低階思維到高階思維的過渡。

參考文獻

[1]曹春燕，丁紅明.指向高階思維培養的項目式教學策略分析：以小學科學“揭秘蜂巢”為例[J].教育觀察，2023（35）：72-75.

[2]周情緣.以高階思維為主導的小學科學教學實踐研究[J].炫動漫，2023（17）：91-93.

[3]王婷.如何在科學探究中培養學生高階思維：以“簡單機械”教學為例[J].成才，2023（4）：59-61.

[4]陳花.基于“問題提出”模型培養學生高階思維：以《導體和絕緣體》教學為例[J].湖北教育，2023（28）：18-20.

[5]吳景嬋.基于思維發展的科學實驗創新與教學實踐：以“聲音的強弱”一課為例[J].實驗教學與儀器，2024（3）：93-95.

[6]蘇玉華.高階思維視角下小學美術校本課程的開發與實踐：以紙藝校本課程建設為例研討[J].教育界，2024（12）：122-124.