摘要：高階思維是指發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動或認(rèn)知能力， 在教學(xué)目標(biāo)分類中表現(xiàn)為分析、評價和創(chuàng)造.布盧姆的認(rèn)知目標(biāo)分類思想為教師在教學(xué)實踐中促進(jìn)學(xué)生高階思維能力發(fā)展提供了一種可操作的圖式.為了實現(xiàn)學(xué)生高階思維的發(fā)展，需要在教學(xué)設(shè)計時細(xì)化教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計典型任務(wù)，驅(qū)動學(xué)生主動解決真實情景下的高水平問題，本文以機械能單元教學(xué)為例，從目標(biāo)的確定、資源的整合、任務(wù)的設(shè)計角度例談初中科學(xué)高階思維培養(yǎng)的策略.

關(guān)鍵詞：初中科學(xué);典型任務(wù);高階思維

作者簡介：葛元鐘（1975 - ），男，浙江杭州人，碩士，中學(xué)高級教師，研究方向：初中課堂典型任務(wù)范式的研究.

北師大在中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)研究成果發(fā)布會上對學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的內(nèi)涵、表現(xiàn)、落實途徑等做了詳細(xì)闡釋.中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)以培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為核心，分為文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會參與三個方面.科學(xué)精神是一項重要素養(yǎng)之一，是學(xué)生在學(xué)習(xí)、理解、運用科學(xué)知識和技能等方面所形成的價值標(biāo)準(zhǔn)、思維方式和行為表現(xiàn).可見，思維方式是科學(xué)精神的重要組成部分.

1初中科學(xué)課堂中思維能力培養(yǎng)現(xiàn)狀

1.1知識的分類

教育學(xué)家們曾經(jīng)從不同的研究視角、及其對知識的不同認(rèn)識程度，對知識進(jìn)行的分類.如在2001出版的《面向?qū)W習(xí)、教學(xué)和評價的分類學(xué)—布盧姆教育目標(biāo)分類學(xué)的修訂》一書中將知識分為以下四種.

（1） 事實性知識.是學(xué)習(xí)者在掌握某一學(xué)科或解決問題時必須知道的基本要素.具體包括以下兩個方面：術(shù)語知識、具體細(xì)節(jié)和要素的知識.

（2） 概念性知識.指一個整體結(jié)構(gòu)中基本要素之間的關(guān)系，表明某一個學(xué)科領(lǐng)域的知識是如何加以組織的，如何發(fā)生內(nèi)在聯(lián)系的，如何體現(xiàn)出系統(tǒng)一致的方式.

（3） 程序性知識.是“如何做事的知識”.具體包括以下幾個方面：具體學(xué)科技能和算法的知識、具體學(xué)科技巧和方法的知識、確定何時運用適當(dāng)程序的知識.

（4） 元認(rèn)知知識.是關(guān)于一般的認(rèn)知知識和自我認(rèn)知的知識.

學(xué)生學(xué)習(xí)不同的知識需要用到不同的思維方式.

1.2思維的分類

布盧姆新的教育目標(biāo)分類學(xué)采用了“知識”和“認(rèn)知過程”二維框架.見表1可得知：知識是指學(xué)習(xí)時涉及的相關(guān)內(nèi)容，包括了從具體到抽象四個類別：事實、概念、程序和元認(rèn)知.認(rèn)知過程涉及學(xué)習(xí)時的思維能力，包括了六個類別：記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)造.

高階思維是指發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動或認(rèn)知能力， 它在教學(xué)目標(biāo)分類中表現(xiàn)為分析、評價和創(chuàng)造，見表 2. 布盧姆的認(rèn)知目標(biāo)分類思想為教師在教學(xué)實踐中促進(jìn)學(xué)生高階思維能力發(fā)展提供了一種可操作的圖式.

1.3制定更合適的教學(xué)目標(biāo)

下面用認(rèn)知目標(biāo)分類學(xué)來研究“動勢能的轉(zhuǎn)化”的教育目標(biāo)并進(jìn)行細(xì)化.

首先要考慮到這一學(xué)習(xí)任務(wù)所包括的知識類型有：

事實性知識：知道動能大小與什么因素有關(guān)，勢能大小與什么因素有關(guān);

概念性知識：如“二力平衡”“運動和力之間的關(guān)系”;

程序性知識：能操作動能大小與什么因素有關(guān)的實驗，會對物體進(jìn)行受力分析;

元認(rèn)知知識：確定采用什么樣的分析方式和理解方式.

而后加入行為動詞，制定以下教學(xué)目標(biāo)：

（1）回憶動能大小與什么因素有關(guān)，回憶勢能大小與什么因素有關(guān)，回憶動能勢能是可以互相轉(zhuǎn)化的;

（2）區(qū)分“二力平衡”與“作用力與反作用力”，分析得出何時動勢能如何轉(zhuǎn)化時機械能守恒，分析“運動和力之間的關(guān)系”;

（3）評判動能大小與什么因素有關(guān)的實驗;

（4）討論生成在體育比賽中如何跳得更高，更遠(yuǎn)的辦法.

對應(yīng)布盧姆認(rèn)知目標(biāo)修訂二維分類表，我們在相應(yīng)的空格上打勾，見表3.

分析上表可以得出：這一堂課記憶的內(nèi)容很少，理解運用的知識相對提高，大部分教學(xué)目標(biāo)是要培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行分析、評價，創(chuàng)造等高階思維能力.

1.4思維能力的培養(yǎng)現(xiàn)狀

在初中升學(xué)壓力之下，不管社會家長，還是學(xué)校教師，都十分看重考試分?jǐn)?shù).因此，大部分教師認(rèn)同考高分必須運用題海戰(zhàn)術(shù)，除了教材配套的練習(xí)要求學(xué)生全做以外，還布置許多額外的練習(xí).但是，從認(rèn)知目標(biāo)修訂二維分類表可以看出：在復(fù)習(xí)課中如果以回憶、記憶為主，以對知識點的理解和運用為主，將不能很好 地達(dá)到提高學(xué)生核心素養(yǎng)的要求，學(xué)生應(yīng)對中考題目也一樣會為不從心.

因此，我們必須尋找并構(gòu)建新的復(fù)習(xí)模式，以提高學(xué)生高階思維能力.

2初中科學(xué)基于典型任務(wù)的課堂范式

2.1任務(wù)驅(qū)動教學(xué)的特點

（1）任務(wù)驅(qū)動教學(xué)應(yīng)以學(xué)生為主體.任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法最顯著的特點是以學(xué)生為主體， 改變了以往“教師講， 學(xué)生聽”， 以“教”定“學(xué)”的被動教學(xué)局面，學(xué)生主動參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型學(xué)習(xí)方式.

（2）任務(wù)驅(qū)動教學(xué)注重激發(fā)興趣.任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法把學(xué)生的學(xué)習(xí)活動與任務(wù)相結(jié)合，以探索問題來激發(fā)和維持學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和動機，讓學(xué)生帶著任務(wù)去學(xué)習(xí)，這有利于實現(xiàn)學(xué)生對知識的自我構(gòu)建.

（3）任務(wù)驅(qū)動教學(xué)應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力.自主學(xué)習(xí)與任務(wù)型教學(xué)法有著共同的目標(biāo)，二者相輔相成.

2.2任務(wù)驅(qū)動教學(xué)的理論依據(jù)

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法是建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的一種教學(xué)方法，是建構(gòu)主義理論在教育教學(xué)中的一種具體應(yīng)用.建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)活動必須與任務(wù)或問題相結(jié)合，創(chuàng)建真實的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生帶著真實的任務(wù)學(xué)習(xí)，以探索問題來引導(dǎo)和維持學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和動機.

梅瑞爾所提出了五項首要教學(xué)原理，他認(rèn)為，“學(xué)習(xí)只有在學(xué)習(xí)者從事解決真實世界里發(fā)生的問題時，只有當(dāng)學(xué)習(xí)者能夠通過論證或應(yīng)用而激活已知知識、并將其作為理解新知識的基礎(chǔ)時，新知識才會被整合到學(xué)習(xí)者的世界當(dāng)中”.

其中，呈現(xiàn)“真實的任務(wù)情境”是首要教學(xué)原理的核心.因此，在初中課堂教學(xué)中，比較有效的做法是：學(xué)生通過完成教師為其專門設(shè)計的典型任務(wù)，解決真實世界里發(fā)生的問題，在解決問題的過程中激活已知知識，獲得新知識[4].

3布置典型任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力

在典型任務(wù)的課堂中，利用實驗將學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)較好地結(jié)合起來.學(xué)生在課堂上通過實驗完成教師布置的任務(wù)，提升自己的高階思維能力.下面就結(jié)合中考復(fù)習(xí)“動勢能轉(zhuǎn)化”這一堂課為例進(jìn)行說明.

動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化有著廣泛的應(yīng)用.撐桿跳高運動員在起跳前進(jìn)行一段助跑，獲得大量的動能.起跳后，他的身體不斷上升，撐桿劇烈彎曲，動能轉(zhuǎn)化為運動員的重力勢能和撐桿的彈性勢能.當(dāng)上升到一定高度時，動能減小到最小值.此后，彈性勢能不斷釋放，促使運動員不斷上升，同時重力勢能不斷增加，如圖1 所示.當(dāng)運動員越過橫桿下落的過程中，他的重力勢能又被轉(zhuǎn)化為動能.

這是浙教版九年級上冊第三章第二節(jié)“機械能”中的一段，撐桿跳高運動員在這個運動過程中既有豎直方向上的速度變化，也有水平方向上的速度變化;既有動能和重力勢能之間的轉(zhuǎn)化，也有動能和彈性勢能之間的變化.學(xué)生理解這個過程中的能量轉(zhuǎn)化有一定的難度.

但是在這個例子里有很好的動勢能轉(zhuǎn)化素材，我們可以圍繞這個例子進(jìn)行深度學(xué)習(xí).經(jīng)過研究，筆者認(rèn)為如果進(jìn)行知識和能力的充分鋪墊，學(xué)生是可以完成這個學(xué)習(xí)任務(wù)的.

在課堂上設(shè)計了一系列典型任務(wù)：從分析蹦極、蹦床這一類相似但有比較簡單的能量轉(zhuǎn)化開始分析，復(fù)習(xí)受力分析，復(fù)習(xí)二力平衡條件，對復(fù)雜動作采用根據(jù)特殊點進(jìn)行分段分析的方法，總結(jié)分析研究的策略，而后利用這些策略一起研究撐桿跳高.最后對立定跳遠(yuǎn)的能量轉(zhuǎn)化分析，并討論如何提高運動成績.

3.1營造真實情境，提升對科學(xué)現(xiàn)象的分析能力

當(dāng)人體落到離地面一定距離時，橡皮繩被拉開、繃緊、阻止人體繼續(xù)下落，當(dāng)?shù)竭_(dá)最低點時橡皮再次彈起，人被拉起，隨后，又落下，這樣反復(fù)多次直到橡皮繩的彈性消失為止，這就是蹦極的全過程.

典型任務(wù)一：分析蹦極運動中人體動能最大點

在蹦極的全過程中，最難判斷的運動員在哪一點的動能最大.關(guān)鍵是不容易弄清運動員在哪一點的速度最大.是C點么？顯然不是，因為C點的速度是0;是A點么？也不像，因為A點一開始的時候速度還在增加.為什么物體過了A 點速度還會增加呢？那就要對物體進(jìn)行受力分析，并根據(jù)運動和力之間的關(guān)系進(jìn)行判斷.

分析步驟：

對物體受力分析——判斷物體運動狀態(tài)——判斷物體動能

根據(jù)步驟對四個特殊點O、A、B、C.進(jìn)行分析，如圖2所示.

分析完成后，把分析結(jié)果匯成表，見表4：

3.2通過比較研究，提升對研究過程的歸納水平

在課堂上還布置了第二個任務(wù)，讓學(xué)生加深理解，能夠舉一反三.

典型任務(wù)二：蹦床運動中物體能量轉(zhuǎn)化的分析

蹦床是借助彈力床的彈力將人體彈向空中，在空中做各種體操動作和翻筋斗的競技運動.用類比的方法對蹦床過程進(jìn)行分析，幾個關(guān)鍵點分析如圖3：

蹦床過程關(guān)鍵點分析見表5：

根據(jù)以上表格，我們會帶領(lǐng)學(xué)生嘗試歸納物體能量轉(zhuǎn)化分析的步驟：

（1）確定研究對象;

（2）明確過程的起點、終點，;

（3）對物體受力分析，分析;

（4）結(jié)合運動狀態(tài)，推斷;

（5）推斷物體能量的變化.

3.3通過比較研究，提升對研究結(jié)論的評價水平

通過這二個任務(wù)的鋪墊，再去考慮書本中的例子，學(xué)生會更容易接受.因此，第三個任務(wù)就是根據(jù)教師提供的撐桿跳高過程示意圖進(jìn)行分析.在示意圖中，撐桿用一根細(xì)線表示，運動員用一段較粗的半圓形線段表示，如圖4所示：

典型任務(wù)三：撐桿跳高時的能量轉(zhuǎn)化分析，見表6：

在這張表中，A是起跳點，B是撐桿形變最大點，C是最高點.當(dāng)然，在B和C之間，在豎直方向還可以有一個二力平衡點，對學(xué)有余力的同學(xué)可以再細(xì)化分析.

3.4通過討論研究，提升對理論應(yīng)用的創(chuàng)新能力

通過對蹦極，蹦床，撐桿跳的分析，著力培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)受力分析，二力平衡，運動和力等知識過程中所需要的高階思維能力.最后，用提高立定跳遠(yuǎn)這項體育運動成績這個情境來激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維.從而可以比較順利地解決課本后的例題.

典型任務(wù)四：立定跳遠(yuǎn)時的能量轉(zhuǎn)化分析，如圖5所示.

最后，要求學(xué)生根據(jù)分析，討論怎樣提高跳遠(yuǎn)成績.學(xué)生通過討論，對所學(xué)知識，方法，過程進(jìn)行梳理和應(yīng)用，以達(dá)到鞏固和提高學(xué)生創(chuàng)造思維能力的目的.

總之，高階思維能力的培養(yǎng)要有好的素材，在實際教學(xué)過程中最好能將核心知識，核心素養(yǎng)，思維能力等培養(yǎng)統(tǒng)一起來，做到一舉多得;在培養(yǎng)高階思維能力時，最好創(chuàng)建一個真實而且有趣的情境，激發(fā)學(xué)生的思維、討論、研究的興趣;高階思維能力的形成比較慢，但這些能力的培養(yǎng)將提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，最終建立學(xué)生的科學(xué)精神，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).

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