在STEAM教学中引入高阶思维活动

吴国荣

〔摘    要〕  高阶思维是指分析综合思维、批判性思维和创新思维等高品质思维能力。指向高阶思维的STEAM教学活动，采用全景实验场，构建综合性思维的“广域多向探究”策略；多维协同场，孕育批判性思维的“深度定向辨析”策略；融创共生场，生成创新性思维的“圆式正向迁移”策略。提升学生思维的深度、广度和创新度，实现学生高阶思维能力的生成，培养其学科核心素养。

〔关键词〕  小学科学；高阶思维；STEAM教学；策略

〔中图分类号〕  G424                〔文献标识码〕  A         〔文章编号〕  1674-6317    （2024）  14    010-012

STEAM是学生围绕具有挑战性、开放性的学习主题，进行自主探究和创造的学习活动，通过STEAM学习活动，能够培养包括分析综合思维、批判性思维与创造性思维等高阶思维能力。教育部在《教育信息化“十三五”规划》中提出了开展跨学科学习（STEAM教育）的探索，2022年版《义务教育科学课程标准》更是倡导跨学科学习方式，要求将STEAM理念运用于教学实践，发展学生的高阶思维。目前的小学科学STEAM学习中，缺乏分析思维、评价思维和创新思维等高阶思维含量，达不到提高学生核心素养、培养创新型人才的目标。

一、探究活动中“高阶思维”缺失现象的审视

在目前阶段，STEAM课程仍是一个新生事物，客观上造成了STEAM教学活动重形式轻内涵，缺少分析、评价、创造等高阶思维含量。

（一）教学内容缺少深刻分析

目前的STEAM课堂教学，习惯于跳过对问题的深入分析研究，错误地认为“STEAM=动手操作”，将学生探究发现过程变成了流失深刻分析思维营养的流水线程序，缺少了深入探索和分析。

（二）教学环节缺少综合评价

由于受到应试教育影响，STEAM的教学评价更多地体现在了结果性的指标上。教师对作品本身进行静态单一的评价，缺少了师生和生生间的互动交流和评价，不利于学生评价批判性思维的发展。

（三）教学实践缺少灵活创造

STEAM教学实践忽视了学生学习过程中的自主创造，教师习惯用流程图或步骤演示代替学生的自主设计和创造，让学生间的交流变成了被动式的看图说话的 “说过程”“说结果”。因此，缺少创新意识的STEAM活动，并不能真正发展学生的心智，激发其创造能力。

二、指向高阶思维的STEAM探究原则

教师在STEAM教学活动中，应深入分析学习内容，以发展学生分析综合能力、批判性能力、创造能力等高阶思维作为目标，设计指向高阶思维的STEAM课堂教学活动。

（一）深刻性原则，提升分析性思维能力

维果茨基认为，在成人的适当帮助下，儿童常常可以完成他独自无法完成的任务。所以，以培养学生高阶思维为目标的STEAM教学活动要根据其思维水平和生理特点制定相关原则，帮助他们养成深刻分析的习惯，提高解决问题的能力。

（二）综合性原则，发展评价思维能力

指向高阶思维的STEAM探究活动是一种创新思维占重要地位的活动，要营造灵活、自由、开放的课堂氛围，使学生敢于表达，善于表达，培养求异求新的思维。

（三）灵活性原则，激发创造性思维能力

指向高阶思维的探究活动是一种创新思维占重要地位的活动，要让学生敢于表达，善于表达，培养求异求新的思维，激发认知冲突，促使他们积极思考。

三、指向高階思维的STEAM课堂支持策略

在现阶段，应从学生认知发展规律出发，以指向高阶思维的STEAM教学活动为载体，融入多学科内容，实现跨学科学习，深度构建更深层次的教学活动。采用全景实验场、多维协同场、融创共生场三大策略，提升学生思维的深度、广度和创新度，使探究过程和教学结果可量化、可监测、可调控，实现学生分析综合能力、批判性能力、创造能力等高阶思维能力的提高，促进学生高阶思维的培养和生成。

（一）全景实验场：构建综合性思维的“广域多向探究”策略

STEAM活动是以学生的实验探究为主，利用活动产生的大数据，进行全面、充分的对比与关联，建构起广域活动数据链，通过聚焦本质、凸显规律、深刻分析实现点对点精准分析，从而走向科学探究，促进学生分析性思维发展。

1.数据解构，引导学生深入思维

通过分析数据，可以发现表面下各部分之间的关系，揭示内在规律，引导学生关注探究中的数据变化，聚焦本质。例如，在进行“探索小杆秤秘密”这一STEAM活动时，汇总所有探究结果的大数据后，引导学生关注到数据之间的联系，仔细分析其中的数量关系，这时，结果就清晰起来了（如表1）。

显然，汇总大数据后，清晰地发现两侧钩码数量与支点到用力点距离和支点到阻力点距离存在着反比关系。

2.图表呈现，凸显学生思维规律

心理学告诉我们，儿童从感知周围的事物开始认识世界，逐渐形成形象思维，再从形象认知发展到抽象认知。在STEAM教学中，教师有意识地引导学生利用图表进行信息比较，能有效地帮助学生简化思维，找准分析问题的支架。

3.数字建模，推动学生思维进阶

在STEAM活动产生的大量信息中，相当部分都是无效信息，这些信息会干扰学生对事物本质的探寻。例如，在进行学习“月相变化”这一教学活动时，教师可聚焦学生学习这一课的难点（如图1）。

由图1统计所见，学生问题集中在“月相变化”的原因和规律上，究其原因主要还是观察手段缺乏导致的。因此，找准了主要难点后，就可在课堂上利用摄像头拍摄投屏的方法，将月相一个整月的变化过程在几分钟内加以演示，从而引领学生精准地判断和分析。

（二）多维协同场：孕育批判性思维的“深度定向辨析”策略

在STEAM活动中，生生和师生间的互动，让学生从中认识各种现象和错误，这些构成了整个活动多维多重协同场。教师应鼓励学生批判性质疑，打破常规束缚，从不同的角度、层次思考，走向深度辨析。

1.多元组合，激活学生高阶思维学习需求

在STEAM教学活动中，应尽可能呈现学生不同的观点或方案，制造不同观点间的碰撞，组织学生做出合理的评价，完善自己的想法，支持批判性思维的生成。

例如，在开展“使下沉物体浮上来”活动时，教师回收学生的学习记录单，对学生的分析性思维和创造性思维进行星级评价，发现班级学生的分析思维状态总体上一般（如图2）。

针对这个现象，可精准设计学习小组，依照创造力和分析能力进行多元组合，促进不同类型学生间的思维碰撞，质疑批判，从而实现取长补短，发展评价思维能力。

2.异常诊断，拓宽学生深度认知视角

在一次STEAM探究教学活动结束后，常常会出现异常的数据和结果。例如，在探究“水在什么情况下会结冰？”时，学生记录到了-1℃、-0.5℃、1℃等多个异常数据。

如何正确对待这些异常现象？这就需要教师引导学生对活动进行检测，做出判断，启发反思，让探究的结论在此过程中逐步得到完善，让学生的评价思维也不断得到发展。

3.错误评价，优化学生高阶思维

学生在STEAM活动中出现错误，是常见的现象，教师要善于关注学生的错误，将错误变成宝贵资源。例如，在探讨“物体在水中沉浮的原因”时，可利用学生的错误认知设计“物体在水中沉浮的原因”探究活动，汇总全班活动数据，制成相关表格（如表2 所示）。

引导学生评价活动中的大数据，聚焦沉浮成因，寻找认知错误的根源，让学生的批判性思维品质在评价中得到优化。

（三）融创共生场：生成创新性思维的“圆式正向迁移”策略

STEAM活动是一项跨学科活动，应制定有效的精准教学策略，融合多种学科技能和知识，引导学生从多个角度，以活动为圆心拓展出圆形思维活动面，最终突破原有思维定式，寻找解决之策，激活创造能力，实现正向迁移。

1.开放综合，发展学生的求异思维

开放式课题的STEAM活动，能给予学生更多的思考空间，引导其多角度思考。可发挥STEAM跨学科优势，突破原有思维定式，产生发散思维和逆向思维，从而有利于发展创造性思维。

2.有序结构，启发学生的发散思维

结构性材料能启发学生的发散思维，有利于开启学生的创造灵感，为学生在有限的时间内完成创新任务提供物质保障。

3.深度操作，积累学生的思维经验

全面精细化的探究活动，有利于学生发现科学现象的各种特点，从而找到内在的关系，激发创造性思维活动。例如，在探究“比较不同材料的隔音效果”的STEAM活动中，学生仅凭听觉器官无法精确判断不同材料的隔音效果。面对这种情况，利用噪声测试仪对材料进行实验，在较短的时间内，获取了准确数据；学生也快速精准地找到了问题焦点，联系到了减小声音的效果与塑料盒中的材料相关联，进而较为容易地设计并制作出了隔音塑料盒，激发了創造性思维。

著名心理学家布鲁姆把学习活动分为记忆、理解、应用、分析、综合、评价和创造，并认为分析、综合、评价和创造是发生在较高认知水平之上的心智活动或认知能力，属于高阶思维能力。应在STEAM教学中引入高阶思维活动，引导学生聚焦事物本质，发展其批判性思维，激发学生的创造能力，培养他们的核心素养，最终有效提升学生的思维品质。

参考文献

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