馬水娟

[摘 要]實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要表現(xiàn)方式，也是體現(xiàn)研究結(jié)果的重要證據(jù)，只有進(jìn)行有效處理，才能發(fā)揮其應(yīng)有的價(jià)值。高階思維視域下的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，可以運(yùn)用大數(shù)據(jù)策略處理常態(tài)數(shù)據(jù)，發(fā)展分析思維能力;運(yùn)用反思質(zhì)疑策略分析異常數(shù)據(jù)，發(fā)展評(píng)價(jià)思維能力;運(yùn)用自我迭代策略交流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)展創(chuàng)造性思維能力。

[關(guān)鍵詞]高階思維;策略;大數(shù)據(jù);反思質(zhì)疑;自我迭代

[中圖分類(lèi)號(hào)] G623.6[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1007-9068（2021）18-0087-02

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(dòng)或認(rèn)知能力。小學(xué)科學(xué)高階思維是指在小學(xué)科學(xué)學(xué)科的探究性活動(dòng)中，運(yùn)用分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造思維的能力。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是小學(xué)科學(xué)體現(xiàn)研究結(jié)果的重要證據(jù)。實(shí)驗(yàn)后產(chǎn)生的一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)就像一顆顆珍珠，只有整理有序并串成項(xiàng)鏈，才能發(fā)揮其應(yīng)有的價(jià)值。對(duì)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析是探究過(guò)程的重要一環(huán)，也是發(fā)展學(xué)生高階思維的一個(gè)有效途徑。

一、大數(shù)據(jù)策略——對(duì)比分析常態(tài)數(shù)據(jù)，發(fā)展分析思維能力

“大數(shù)據(jù)”策略指的是教師全面呈現(xiàn)學(xué)生通過(guò)觀察、測(cè)量或?qū)嶒?yàn)等方法獲得的數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)“大數(shù)據(jù)”進(jìn)行全面、充分的對(duì)比與關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)間的關(guān)系。這正是分析思維活動(dòng)的過(guò)程。

1.全面匯總大數(shù)據(jù)

全面匯總學(xué)生記錄的數(shù)據(jù)形成“大數(shù)據(jù)”是大數(shù)據(jù)策略的基礎(chǔ)，為后續(xù)的比較、分析和揭示規(guī)律作好鋪墊。因而教師在對(duì)比實(shí)驗(yàn)后應(yīng)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)匯總?cè)嗟臄?shù)據(jù)，如可以利用EXCEL表格或者實(shí)物投影展示等各種方式，呈現(xiàn)每一個(gè)組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.借助圖表分析數(shù)據(jù)規(guī)律

將匯總的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，找出其異同，這是一個(gè)培養(yǎng)分析能力的過(guò)程。如在教學(xué)五年級(jí)《光和熱》一課時(shí)，教師在全面匯總呈現(xiàn)各組數(shù)據(jù)后隨機(jī)抽取一個(gè)小組的數(shù)據(jù)形成的柱狀圖，說(shuō)明光的強(qiáng)弱與溫度高低之間的關(guān)系。隨后又對(duì)10個(gè)小組的數(shù)據(jù)進(jìn)行了橫向比較，發(fā)現(xiàn)雖然各個(gè)組的數(shù)據(jù)各不相同，但都有共同的變化規(guī)律，即隨著鏡子數(shù)量的增加（光增強(qiáng)），溫度也升高。

把抽象難懂的信息、數(shù)據(jù)、數(shù)量關(guān)系與直觀形象的幾體圖形、位置關(guān)系結(jié)合起來(lái)，通過(guò)抽象思維與形象思維的結(jié)合，可以使相對(duì)復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，抽象的問(wèn)題具體化。圖表，能夠有效地幫助學(xué)生簡(jiǎn)化信息，搭建分析的“腳手架”，便于學(xué)生發(fā)現(xiàn)信息之間的關(guān)系，解構(gòu)信息的內(nèi)在規(guī)律及其成因，提升分析思維能力。

3.設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題引領(lǐng)概念建構(gòu)

仍以《光和熱》一課為例，在借助圖表對(duì)全班的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，教師設(shè)計(jì)了兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：①溫度的變化說(shuō)明了什么？②10個(gè)組的數(shù)據(jù)都有相同的變化規(guī)律說(shuō)明了什么？這兩個(gè)問(wèn)題的設(shè)計(jì)目的在于引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)背后的規(guī)律，并且在教學(xué)中，教師適時(shí)展開(kāi)追問(wèn)，目的在于引導(dǎo)學(xué)生呈現(xiàn)思維的過(guò)程，體會(huì)比較大數(shù)據(jù)對(duì)于發(fā)現(xiàn)事物之間關(guān)系的重要性。

二、反思質(zhì)疑策略——合理處理異常數(shù)據(jù)，發(fā)展評(píng)價(jià)思維能力

數(shù)據(jù)作為一種實(shí)驗(yàn)探究的證據(jù)已經(jīng)越來(lái)越受到一線(xiàn)教師的關(guān)注，但是我們也發(fā)現(xiàn)，幾乎每次課堂教學(xué)都可能出現(xiàn)一些與物理規(guī)律或生活常識(shí)相悖的異常數(shù)據(jù)，這已經(jīng)成為科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一種常態(tài)。

如《擺的研究》一課中關(guān)于“擺的快慢與擺錘輕重”之間的關(guān)系，出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)是一個(gè)普遍的現(xiàn)象，有一位教師在執(zhí)教本課時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程進(jìn)行了細(xì)致的指導(dǎo)，最終出現(xiàn)了以下數(shù)據(jù)：

其中第6組和第8組堅(jiān)持認(rèn)為擺的快慢與擺錘輕重是有關(guān)系的，并且堅(jiān)稱(chēng)他們的實(shí)驗(yàn)過(guò)程非?？茖W(xué)，教師并沒(méi)有輕易否定孩子們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而是耐心引導(dǎo)開(kāi)展反思質(zhì)疑。

師：你們認(rèn)為，擺的快慢與擺錘輕重有怎樣的關(guān)系？

生：擺錘重的擺擺得快。

師：第8組的擺仍舊存在0.5次這樣的計(jì)數(shù)？

生：我們的輕擺錘的擺一次擺了11次，一次擺了12次，平均11.5次。

師：所以你們認(rèn)為，擺的快慢與擺錘輕重有怎樣的關(guān)系？

生：擺錘輕的擺擺得快。

師：看起來(lái)，第6組的擺是重?cái)[錘的擺擺得快，而第8組是輕擺錘的擺擺得快，那你有什么想法嗎？

生：我認(rèn)為不太可能會(huì)有這樣完全不同的結(jié)論，如果擺的快慢與擺錘輕重有關(guān)系，那這個(gè)關(guān)系應(yīng)該有一定的規(guī)律，不會(huì)變來(lái)變?nèi)サ摹?/p>

這時(shí)，教師把第6組的擺拿了上來(lái)，把兩個(gè)不同輕重?cái)[錘的擺一起掛在了一根橫桿上，然后，一起讓這兩個(gè)擺擺動(dòng)起來(lái)。

生：一樣快的，一樣快的……

本課最終是拖堂了，但在這一過(guò)程中，學(xué)生不僅從自己實(shí)驗(yàn)的操作上進(jìn)行了科學(xué)性的反思，而且通過(guò)互動(dòng)，質(zhì)疑，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)，推動(dòng)課堂教學(xué)向縱深發(fā)展。

對(duì)自我開(kāi)展反思，對(duì)他人的研究成果展開(kāi)合理質(zhì)疑，無(wú)疑是推進(jìn)探究活動(dòng)向縱深發(fā)展的一個(gè)有效策略。在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，借異常數(shù)據(jù)的產(chǎn)生這一契機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)幾個(gè)方面反思質(zhì)疑異常數(shù)據(jù)產(chǎn)生的原因，并進(jìn)行合理改進(jìn)，這樣一次思維的過(guò)程，就是一次成長(zhǎng)的過(guò)程。學(xué)生們?cè)诔掷m(xù)的反思質(zhì)疑行為中真正領(lǐng)悟?qū)W習(xí)的思想、方法，優(yōu)化自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，發(fā)展評(píng)價(jià)思維能力。

三、自我迭代策略——分層交流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)展創(chuàng)造思維能力

迭代，最基本的意義是更替，即重復(fù)反饋過(guò)程的活動(dòng)，不斷接近目標(biāo)，但這個(gè)過(guò)程不是一次性完成的，是通過(guò)不斷重復(fù)的，每次重復(fù)又比之前好一點(diǎn)，是一種非線(xiàn)性的進(jìn)程。自我迭代即對(duì)自己進(jìn)行不斷更新，以實(shí)現(xiàn)解決問(wèn)題與自我成長(zhǎng)。

小學(xué)科學(xué)的數(shù)據(jù)交流過(guò)程中采用自我迭代策略，即對(duì)學(xué)生的數(shù)據(jù)交流分析不追求一次完美，允許存在不足，再通過(guò)交流與思辨，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)交流進(jìn)行迭代，不斷完善，持續(xù)提高學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)的分析交流能力，運(yùn)用數(shù)據(jù)形成解釋的能力，從而發(fā)展創(chuàng)造思維能力。

如教科版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)天氣單元《總結(jié)我們的天氣觀察》一課教學(xué)時(shí)，學(xué)生們?cè)趯?duì)家鄉(xiāng)十月的天氣進(jìn)行了持續(xù)一個(gè)月的觀察后，手中積累了大量的數(shù)據(jù)，內(nèi)容涉及氣溫、降水、天氣情況、風(fēng)力等，如何引導(dǎo)學(xué)生分析這些數(shù)據(jù)，從大量的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行合理分析，得出家鄉(xiāng)十月的氣候特點(diǎn)？

具體在教學(xué)中一般可以通過(guò)三個(gè)環(huán)節(jié)開(kāi)展。

1.初次交流

四年級(jí)的孩子由于缺乏相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理手段，數(shù)據(jù)交流方式是比較單一的，例如其中一個(gè)小組的同學(xué)統(tǒng)計(jì)了家鄉(xiāng)三年的天氣數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)我們的家鄉(xiāng)10月份天氣以晴好為主，更多的孩子表現(xiàn)束手無(wú)策。

2.交流思辨

教師在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展了交流思辨活動(dòng)。有學(xué)生認(rèn)為采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的方式說(shuō)明家鄉(xiāng)的天氣特點(diǎn)讓我感覺(jué)可信度更高，但是眾多的數(shù)據(jù)堆在面前比較零亂，在此基礎(chǔ)上教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)課學(xué)過(guò)的柱狀圖、折線(xiàn)圖等圖表來(lái)對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，尋找家鄉(xiāng)的氣候規(guī)律。

3.再次交流

通過(guò)交流思辨后，教師再一次開(kāi)展了交流活動(dòng)，這一次要求每一個(gè)研究小組選擇自己最感興趣的一個(gè)內(nèi)容進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析與處理并作出自己的解釋。孩子們認(rèn)為根據(jù)內(nèi)容選擇合適的圖表交流更能說(shuō)明問(wèn)題。如一個(gè)小組選擇了家鄉(xiāng)每個(gè)季節(jié)的其中一個(gè)月收集氣溫?cái)?shù)據(jù)，用折線(xiàn)圖對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析與比較，并做出解釋?zhuān)何覀兊募亦l(xiāng)一年四季氣溫變化比較明顯，但基本都是零攝氏度以上。另有小組使用柱狀圖分析一個(gè)月的降水情況，使用扇形統(tǒng)計(jì)圖交流一個(gè)月天氣 情況……

顯然，經(jīng)過(guò)這樣一次迭代后，學(xué)生們的數(shù)據(jù)交流質(zhì)量有了明顯的提升，對(duì)數(shù)據(jù)后蘊(yùn)藏的規(guī)律有了更清晰的認(rèn)識(shí)。在這樣的迭代過(guò)程中，學(xué)生必須個(gè)性化考慮自己對(duì)數(shù)據(jù)的表達(dá)交流方式，從而發(fā)展其創(chuàng)造思維能力。當(dāng)然在教學(xué)過(guò)程中，迭代不一定是一次，如果需要，可以再次進(jìn)行，學(xué)生們正是在這樣一次又一次的迭代過(guò)程中思維能力得到提升。

總之，高階思維活動(dòng)，是提升學(xué)生思維品質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的有效途徑。小學(xué)科學(xué)的數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，運(yùn)用大數(shù)據(jù)策略，對(duì)比分析常態(tài)數(shù)據(jù);運(yùn)用反思質(zhì)疑策略，合理處理異常數(shù)據(jù);運(yùn)用自我迭代策略，分層交流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，有助于發(fā)展學(xué)生分析思維能力、評(píng)價(jià)思維能力與創(chuàng)造思維能力，這些能力的發(fā)展體現(xiàn)了知識(shí)時(shí)代對(duì)人才素質(zhì)提出的新要求，是適應(yīng)知識(shí)時(shí)代發(fā)展的關(guān)鍵能力。

（責(zé)編 韋淑紅）