小学科学课程中培养学生高阶思维能力的方法

肖元花

在开展思维启发式教学活动时，教师要引导学生自行探究科学现象、分析科学知识、实践科学技能，发展学生的辨析思维、分析思维、创造思维等多种高阶思维能力，帮助学生掌握更加高效的科学思维认知方式，形成正确的科学认知观念和良好的学习意识，进而提高科学课程的学习质量。为了进一步增强科学课程的教学实效性，笔者在本文中阐述了高阶思维的内涵，分析了在小学科学课程中培养学生高阶思维能力的意义，从问题教学和活动教学两方面出发，提出了在小学科学课程中培养学生高阶思维能力的措施。

一、高阶思维内涵解析

高阶思维指的是一个人在较高认知层次上所表现出来的心智活动与认知水平。在哲学领域，高阶思维主要体现在批判性认知活动中；在心理学领域，高阶思维用于分析问题、作出决策和解决问题；在教育学领域，高阶思维的培养是促进学生认知水平发展的重要途径。对教育学而言，教师需要引导学生在探索知识的过程中进行思考、辨析、实践，提高学生的认知水平，并将其上升到分析、评价和创造等高阶层次，使学生自觉研究学科知识、实践学科技能、反思所学内容，进而提高学生的高阶思维能力。

在小学科学课程中，要想启发学生的高阶思维，提高学生课程学习的质量，教师就要开展自主思考、自主分析、自主实践类授课活动，帮助学生在深度探知和实践创造的过程中，加深对科学现象与科学知识的认识，增强学生的认知效果。

二、小学科学课程中培养学生高阶思维能力的意义

（一）有助于掌握科学思维方式

科学教师培养学生的高阶思维能力，能够让学生从不同的角度出发，分析和研究科学知识，使学生对看到的科学现象提出合理的问题，对科学实验提出合理的假设，正确运用多种思维分析实验数据、辨别科学信息、研究科学原理，从而真正理解科学知识，提高学习效率。同时，学生可以在问题式、探究类科学认知活动中，形成良好的高阶思维能力，掌握高效的科学思维方式。

（二）有助于培养科学观念

在高阶思维能力培养过程中，教师引导学生深入研究科学现象、科学原理、科学理论、科学实验等内容，鼓励学生深度分析探索型、递进型等多种类型的问题，能够使学生在问题思考和问题解答过程中形成良好的质疑、求真、实证等科学精神。另外，教师引导学生参与多样化的科学实践活动，能够加深学生对科学知识的认识，从而形成正确的科学观念。

（三）有助于提升课程学习质量

教师在授课过程中渗透高阶思维，引导学生运用多种高阶思维能力探究科学知识，能够提高学生的学习效率与质量。在高阶思维运用过程中，学生能够打破传统认知思维的束缚，主动从多角度出发，研究科学原理或科学现象，快速理解科学内涵，从而改善课堂认知的效果。

三、小学科学课程中培养学生高阶思维能力的措施

（一）巧设串联问题，启发高阶思维

科学教师可以设计形式不同的串联性探知问题，引导学生从多角度思考科学知识，使学生在解答探究型问题、递进式问题过程中受到高阶思维的启发，在提高课程学习质量的同时，提高学生的高阶思维能力。

1.设计探究型问题串。探究型问题串的设计是为了让学生在发现问题、思考问题的过程中，加深对科学现象的理解，构建合理的科学知识体系，在解答问题的过程中找到正确的科学知识探究方式，启发高阶思维，形成正确的科学理念。在课程教学过程中，教师要引导学生深度挖掘日常生活中与科学知识有关的元素，提出相应的探究问题。教师还要鼓励学生从多角度出发，运用发散思维探索问题的多种答案，以培养学生的高阶思维能力。

例如，在讲解教科版小學科学四年级上册第一单元“声音”第六节“声音的高与低”时，教师可以利用尺子设计探究型问题串。教师可以把尺子摆放在讲台的边缘，拨动尺子，同时改变尺子伸出桌面的长度，使尺子在震动时能发出高低不同的声音，从而引发学生对声音的深度思考，并鼓励学生大胆表达内心的疑惑，如“为什么同一把尺子能够发出不同的音调？”“音调的高低变化与尺子的摆放位置有关吗？”“音调高低变化的原因是什么？”等。针对学生的问题，教师可以设计以下探究型问题串：一是让学生仔细倾听尺子移动到不同位置所发出的声音，思考尺子伸出桌面的长度较长时发出的音调高，还是较短时的音调高；二是让学生用不同力度弹拨相同长度的尺子，观察尺子的波动状态，倾听发出的声音，分析是力度大时尺子所发出的音调高，还是力度小时所发出的音调高；三是当不同长度的尺子伸出桌面长度相同时，用相同的力度分别弹拨两个尺子，判断是长尺子发出的音调低还是短尺子发出的音调低。然后，教师可以让学生总结上述问题的答案，得出影响声音高低变化的正确结论，加深学生对音调知识的理解，从而培养学生从多角度思考问题的意识，提高学生的推理能力，培养学生的分析思维、推理思维、发散思维等高阶思维能力。

2.设计递进式问题串。递进式问题串是合理拆分复杂的科学知识，让学生通过解答由浅入深、层层递进的探究问题，逐渐加深对科学原理、科学理论等知识的理解与认识，引导学生在逐步解答过程中形成良好的逻辑思维、推理思维等多种高阶思维能力。因此，教师可以设计递进式自主探究问题串，培养学生的逻辑思维、推理思维、联想思维等高阶思维能力，增强学生课堂学习的效果。

例如，在讲解教科版小学科学四年级下册第一单元“植物的生长变化”第八节“凤仙花的一生”时，教师可以根据单元知识点设计递进式问题串，让学生通过解答问题的方式，理解植物生长的相关知识，提高学生的高阶思维能力。在教学过程中，教师可以设计以下递进式问题，如“凤仙花的一生会经历多少个时期，分别是什么？”“凤仙花的生命周期一般为多少天？”“在不同的生长时期，凤仙花会分别发育出哪些器官？”“每个生长发育阶段，凤仙花有着怎样的生长规律？”“成熟的凤仙花植株包括哪几个部分，每部分有着怎样的作用？”“影响凤仙花生长的因素有哪些？”“如何让凤仙花健康地生长？”“植物生长与自然环境之间有着怎样的关系？”等。针对上述问题，学生可以在“凤仙花的一生”的延时视频和学习材料中找寻答案，也可以结合上一个问题的答案对下一个问题进行探究，思考两者之间的关系，从而推理出正确的结论。由此可见，科学教师设计递进式问题串，不仅能够激发学生自主探知的兴趣，增强学生自主学习的信心，使学生在解答问题的过程中理解科学知识，扎实掌握与之相关的科学理论，还能培养学生的推理思维、发散思维、逻辑思维等高阶思维能力。

（二）利用多元活动，发展高阶思维

要想发展学生的高阶思维，增强学生的课程学习效果，教师就要结合教材内容开展丰富多样的课堂探究活动，如观察活动、实验活动、制作活动等，让学生通过现象观察、技能实践、动手操作等方式，理解科学知识，明确科学现象的原理。

1.创设观察活动。科学现象中蕴含着丰富的科学知识，而观察是学生认知科学的主要方法之一。对此，教师可以结合单元知识点开展科学观察探究活动，引导学生细致观察科学现象，指导学生深入探究现象中所包含的各种科学知识，鼓励学生条理清晰地描述科学现象、讲解科学原理，培养学生的分析思维、辨析思维、质疑思维，进而提高学生的学习质量。

例如，在讲解教科版小学科学三年级上册第一单元“水”第五节“水能溶解多少物质”时，笔者开展了观察认知科学实验活动，让学生通过观察白糖、奶粉、面粉、果汁粉、咖啡粉、味精、沙子在水中发生的科学现象，加深学生对水溶解知识的理解。笔者鼓励学生描述自己所看到的现象，并让学生根据自己的理解讲述科学原理，以提高学生的高阶思维能力。比如，有的学生通过观察实验现象，发现了不同物质与水混合之后会形成不同形态的溶液，如偏透明且水中物质均匀稳定的溶液、物质颜色较为均匀的溶液、物质与水出现分层的溶液等。在学生发现这些现象之后，笔者鼓励学生提出自己的看法或观点，如水与物质分层的溶液表明该物质并没有被水溶解等，并让学生思考了“无色溶液中的物质是否得到了充分溶解？”“有色溶液是否表明该物质没有被充分溶解？”等问题。之后，笔者指导学生运用辨析思维，结合学习材料分析上述问题，让学生反复观察实验视频中不同物质的溶解过程，根据实际情况寻找能够佐证观点的资料，最终得出了结论。

2.创设实验活动。科学实验是学生探寻科学现象原理，了解各变量与最终结果之间因果关系的主要方式之一，也是促使学生掌握科学技能，理解科学知识的重要方法之一。对此，教师要结合单元知识开展科学实验活动，将高阶思维启发融入实验探知，让学生在参与实验活动的过程中，提高学生的实验认知水平和思维运用能力。

例如，在讲解教科版小学科学四年级下册第二单元“电路”第四节“电路出故障了”时，教师可以利用实验操作活动启发学生的比较思维、分析思维、推导思维和逻辑思维，提高学生运用高阶思维的能力。在教学过程中，教师可以将学生分成多个合作小组，每组提供一个出现故障的电路，让各组自行选择故障检测方法进行电路检测，并完整填写电路故障排查表（表1）。在实验过程中，各组学生可以交流讨论，根据实际情况合理选择检查法、替换法、检测法等不同的电路故障排查方法，并运用推导思维、分析思维，科学推测电路故障出现的原因，用比较思维和逻辑思维探讨电路故障的排查过程，通过实验检测找到故障原因，并排除电路故障。

教师开展科学实验活动，让学生以小组互动的方式进行知识探究与技能应用，这不仅能够增强学生合作学习和技能运用的能力，还能够提高学生逻辑推导、对比分析的学习水平。

3.创设实践活动。科学制作是培养学生创造思维能力的方式之一。因此，教师可以根据教材内容开展技能实践学习活动，鼓励学生结合科学理论，运用科学技能制作与单元知识有关的实际物品，以提高学生的创造思维能力。教师还可以引导学生展示和评价自己制作的作品，从而培养学生的评价思维。

以教科版小学科学五年级下册第二单元“船的研究”第七节“制作与测试我们的小船”为例，在教学过程中，学生要先按照之前制定的设计方案制作小船，然后将小船放入水中进行测试，发现存在的问题，并进行修改，从而使小船得到优化。比如，有的小组设计了一艘样式新颖的小船，但是在下水测试时发现，该小船并没有达到载重量200克的标准。对此，该小组需要优化小船边沿的装饰物，减少小船本身的重量，扩大船舱的承载范围，使其达到载重量200克的标准。在测试与改进完成之后，笔者引导学生对他人的小船进行了客观评价，鼓励学生提出了合理的改进建议。比如，有的学生评价某组设计的小船船身小巧玲珑，外形也比较美观，但在水中行驶的距离较短，推测可能是动力系统的问题，并提出了改进动力系统、加大马力的建议。由此可见，教师开展科学实践与评价活动，既能提高学生技能运用和动手实践的能力，又能够培养学生的创新思维和评价思维，使学生在实践与点评过程中形成较强的创新精神和务实精神。

结语

要想提高課程教学的质量，培养学生的高阶思维能力，教师就要合理开展多样化的高阶思维活动，有意识地引导学生运用逻辑思维、分析思维、推理思维、评价思维等多种思维能力探究科学原理，帮助学生在问题解答、活动实践过程中掌握科学知识和技能。

（作者单位：徐州市铜山区张集镇魏集实验小学）