蒋建纲

随着科技的发展，智能化时代的到来，高阶思维能力已成为未来人才必备的核心能力。如今，科学思维能力已被列入《小學科学课程标准》（以下简称《课程标准》）六大能力培养之一。无论从理论视角还是从实践视角，对人类思维进行解释，其内涵都离不开“认知”。而高阶思维，一般是指发生在较高认知层次上的心智活动或认知能力。小学科学学习中的“高阶思维”，是指学生对新知识的构建、迁移，新项目的设计、优化，新问题的实践和解决等认知过程及能力。当然，思维的发展需要一个从低阶向高阶的飞跃过程。在小学科学教学中，如何有效引导学生的思维发生“飞跃”呢？

一、任务挑战，让思维飞“跃”

高阶思维，只有当学生积极主动深入学习活动中才有可能发生。创设学生喜爱的学习方式，是把学生思维引向高阶的前提。《课程标准》指出：探究式学习是指在教师的指导、组织和支持下，让学生主动参与、动手动脑、积极体验，经历科学探究的过程。所以，教师创设有意义的、开放的、充满挑战性的项目式学习，学生通过不断实践、质疑、反思，运用已有的知识与经验，进行分析、推理、归纳、阐述、创造，让思维在探究式学习过程中飞跃。

执教教科版六年级上册《抵抗弯曲》一课，教师通常按照既定的流程有序地组织教学。“教师提出问题：抵抗弯曲与什么因素有关？学生做出假设：在跨度相同时，提出横梁的宽度、厚度等因素会影响抗弯曲能力。然后，根据提出的假设设计实验，实验操作、收集分析数据，得出结果。”这样的学习方式，只包含单一的学习内容和学习目标，学习的内容只有知识，学习的目标只为了验证。显然，学生的思维是被“牵”着行走在看似热闹的探究过程中，缺少“比较、概括、求解”的高阶思维活动过程。如果，创设一个项目式的挑战任务，引导学生在挑战任务的过程中学习，思维的参与度会更具高阶性。

科学知识构建是一个复杂的过程，特别是在科学探究过程中，学生要解决教师提出的一系列有层次的任务时，就要不断启动思维从环境收集信息、从大脑中抽取元认知，在探究过程中不停地进行“分析、假设、解释”等高阶思维活动，由此不断激发高层次思维，更好地实现思维的跃迁，从而促进深入探究和有效构建概念。

二、高阶情境，让思维愉“跃”

高阶的学习情境创设，是将教学中抽象、间接的科学概念及科学原理，还原到真实的情境中，呈现知识的真实面目，给学生提供认知的起始点，同时能让学生发挥信息处理能力、问题解决能力、创新能力，而这些就是高阶思维能力的体现和展示。如果说，在挑战任务过程中，教师只是学习过程的旁观者、促进者，学生自主经历一个开放的、真实的挑战任务的学习过程，那么挑战过程中真实有趣的情境，则是学生思维愉“跃”的催化剂。

学习情境创设是实现有效教学的重要部分，只有在有价值的学习情境中，学生才会启用“分析、评论、判断、创造”等高阶思维，在环境中将收集到的信息，在认知活动中实现“假设、规划、设计、创作”的目标，进行科学概念和科学规律的个性化生成与建构。高阶的学习情境要遵循紧扣学习内容、具有真实性、能有效引发思考的特点，让学生引发共鸣、激活思维，在高阶的学习情境中使思维愉“跃”纵深。例如，教科版五年级下册《空气的热胀冷缩》一课，教材中设计的问题情境，直接以图和文字提示的方式，引导学生下一步该怎么做。如果把问题情境换成这样：

教师：出示三个圆底烧瓶，一个装满红水，一个装半瓶红水，一个装四分之一瓶红水，将带橡胶塞的玻璃管分别插到烧瓶底部。请学生猜测：把三个烧瓶同时放入一个盛满热水的大水槽中，可能会看到什么现象？

猜测结果：一部分学生认为，三个烧瓶连接的玻璃管内红色液面不一样高，红色水越多的烧瓶连接的玻璃管内红色液面更高，红色水越少的烧瓶连接的玻璃管内红色液面越低;一部分学生认为，三个烧瓶连接的玻璃管内红色液面一样高;少数几个学生认为，红色水越少的烧瓶连接的玻璃管内的红色液面越高。

面对这样的问题情境，学生出现不同的猜测，是基于他们前面学习水的热胀冷缩的经验刺激，引发猜测：水越多膨胀得越多。瓶内空气的存在根本没有进入学生的思考范围。只有一小部分思维比较活跃、开放的同学，才把空气纳入猜测思考范围。所以，他们猜测的实验现象是：与装满红水烧瓶连接的玻璃管内红色液面最低，装少量红水烧瓶连接的玻璃管红色液面迅速上升，喷出玻璃管。这与其他大多数同学猜测的结果形成了鲜明的对比，认知思维产生强烈的冲突，为后续进一步探究实验的设计埋下伏笔，使学生的思维异常愉“跃”起来。学生在频繁启用“分析、创造、评价”等认知方式，深度完成自主、合作、探究、展示的学习过程中，分析性思维、逻辑性思维、创造性思维、综合性思维等高阶思维积极地运行，同时实现自主建构科学概念和科学规律的教学目标。

三、高阶问题，让思维跨“跃”

教育学家杜威认为，思维一定是由“难题和疑问”或“一些困惑混淆或怀疑”引发的。简单的问题，更多关注的是科学知识的学习，而轻视思维动态的提升，学生只需要通过观察、简单猜想就能得到答案，达不到培养学生高阶思维能力的目的。在探究过程中，“问题”的思维含量，很大程度上决定了学生认知思维跨“跃”的程度。

例如，教科版五年级下册《热是怎样传递的》一课中，教材中设计的问题：“用酒精灯给金属条一端加热，金属条一会儿就变得很热，热是怎样传递的呢？”实验装置是：一根直铁丝上用凡士林隔一定距离粘上一根火柴，在铁丝的一端用酒精灯加热，观察火柴掉落的顺序。很明显，这个问题设计是简单的、孤立的、封闭的、结构良好的，不能引发学生分析、判断、创新等高阶思维活动。学生仅凭生活中的经验就能正确回答，不利于思维的进一步发散。如果材料形式更多元一点，问题更开放一点，就可以引发不同的思维效果。把一根直铁丝改成更具发散性的形状，提问：“热在这些金属物体上会怎样传递呢？”这多元材料形式引导下的问题，无疑让学生的思维聚焦后续实验现象的多元化，聚焦核心概念：热从物体温度低的部分向温度高的部分传递，而且可以多个方向同时传递，避免了“热只能朝一个方向传递”的窄化认识，让思维更具开放性和跳跃性。

“开放性、挑战性、层次性”是高阶思维能力培养的着力点。高阶的问题，决定了学生思维技能的选择和运用。因此，为促进学生高级思维能力的提升，研究的问题不能简单设计成针对知识点的问题，而要设计成指向学科核心的基本概念、能揭示科学规律和科学原理的高阶问题，通过推论、分析、归纳等思维活动，让学生进入信息接收、判断、鉴别的过程，实现科学概念、科学规律的生成与建构。

四、过程递进，让思维超“跃”

思维发展建立在一个个螺旋上升的学习活动过程中，学习活动又依赖于学习的载体，即某个科学概念的建构。有些概念建构过程，只需要通过一项任务驱动，就可以把思维引向跃迁，而有些概念建构，需要几个任务，层层递进地把思维引向高阶。例如，执教教科版六年级下册《小苏打和白醋的变化》一课，就需要三个递进式的学习任务，使学生的高阶思维超“跃”。

小苏打和白醋混合后会产生一种不知名气体。是什么气体呢？基于小学生对氧气、二氧化碳、氮气三种气体特性的已有认知，引导学生根根据三种气体的特性，设计三个层层递进的探究实验，根据实验现象，逐步分析、判断，得出小苏打遇到白醋产生的是二氧化碳气体这一结论。

学生的元认知不断有目的、有层次地提供相关任务，引领学生逐渐走向深入的探究过程。三级任务设计如下：

第一级探究任务：根据表1提供的信息，设计实验，探究可能是什么气体。

给学生提供的每一张表格信息，都能引发学生一系列的思考：我要获取什么信息？我要怎么做实验，才能获取我要的信息？如果获取我要的信息，可以做出什么样的判断？这一系列“自我提问”，是在教师巧妙设计的信息表的刺激下产生的，不是教师“要我这样做”，而是学生自己“我想这样做”。这正是高阶思维起“跃”所需要的过程。而在三个探究活動递进过程中，隐含着学生分析综合、逻辑判断的思维过程，使探究过程产生活力。活跃的思维有效地唤醒了学生元认知，在交流讨论中有效地表达自己的观点、推测和想法，促进高阶思维品质的发展，实现科学概念更细致、更深层次的构建。

总之，在小学科学教学中，培养学生问题求解、批判思维、创新思维等高阶思维能力是时代发展的需求，是对课程改革的积极回应，是落实《小学科学课程标准》的必要行动。教师要有意识地将高级思维的发展融合在具体的教学活动中巧设任务、创设情境、优化问题、递进过程，促进学生高阶思维能力的发展，为学生终身高效学习打下坚实的基础。