李云海

(江蘇省科學(xué)技術(shù)館，江蘇 南京 210013)

一、初解高階思維概念

雖然高階思維沒(méi)有公認(rèn)一致的定義，但學(xué)界普遍認(rèn)為，人們的思維過(guò)程分為記憶、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評(píng)價(jià)與創(chuàng)造。其中記憶、理解、應(yīng)用可劃分為低階思維，而高階思維則是在低階思維基礎(chǔ)上的分析、綜合、評(píng)價(jià)與創(chuàng)造。分析是把復(fù)雜的知識(shí)整體材料分解成各部分并且理解各部分間聯(lián)系的能力，包括對(duì)部分的鑒別，以及分析部分之間的關(guān)系和認(rèn)識(shí)其中的組織原理。綜合是在分析上的晉級(jí)。它將所學(xué)知識(shí)的各部分重新組合，形成一個(gè)新的知識(shí)整體，強(qiáng)調(diào)的是創(chuàng)造能力，是形成新的模式或結(jié)構(gòu)的能力。評(píng)價(jià)是對(duì)材料做價(jià)值判斷的能力，是最高水平的認(rèn)知結(jié)果。它要求超越原先的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并需要基于明確標(biāo)準(zhǔn)的價(jià)值判斷[1]。由此可見(jiàn)，高階思維核心是辯證思維和創(chuàng)新思維，主要涵蓋創(chuàng)新能力、問(wèn)題求解能力和批判性思維能力等較高的思維能力。因此，高階思維是科學(xué)核心素養(yǎng)的關(guān)鍵部分，也是科學(xué)教育的重要目標(biāo)[2]。

二、科技館科學(xué)探究活動(dòng)與高階思維培養(yǎng)

(一)科技館探究活動(dòng)特點(diǎn)

當(dāng)前，科技館正開展形式多樣、內(nèi)容豐富的科學(xué)教育活動(dòng)。這些科學(xué)教育活動(dòng)包括面對(duì)展品的科普講解、科學(xué)講座、科學(xué)探究課、科學(xué)表演(科普劇)、動(dòng)手類STEM拼裝等?；陴^內(nèi)展品開發(fā)的科學(xué)探究課程，通過(guò)操作、演示展品呈現(xiàn)出的各種現(xiàn)象，闡述展品所包含的科學(xué)原理，同時(shí)，設(shè)計(jì)相關(guān)的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，幫助參與者經(jīng)過(guò)手腦參與，真正理解、掌握所涉及的科學(xué)概念、原理。這類科學(xué)探究活動(dòng)越來(lái)越受到參與者的青睞，愈發(fā)獲得科技館界的重視。與學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)展示相比，科技館演示的展品外觀相對(duì)大型，有的配備相應(yīng)輔助結(jié)構(gòu)(如聲、光控制輔助)，具有展示效果明顯、科學(xué)現(xiàn)象突出、便于向參與者闡釋相應(yīng)科學(xué)原理等優(yōu)點(diǎn)。另外，由于科技館展品演示往往更具趣味性和視覺(jué)效果，對(duì)學(xué)生更有吸引力，能夠幫助學(xué)生產(chǎn)生探究其中科學(xué)原理的熱情。由此可見(jiàn)，基于科技館展品展項(xiàng)設(shè)計(jì)開發(fā)的科學(xué)探究課程能夠充分發(fā)揮展品資源優(yōu)勢(shì)，促使學(xué)生樂(lè)意參與相應(yīng)的探究活動(dòng)。

(二)科技館探究活動(dòng)與思維的聯(lián)系

學(xué)校的教學(xué)過(guò)程通常是教師指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)書本、黑板文字(板書)、PPT展示等提供的科學(xué)定理、公式，之后，學(xué)生利用已學(xué)的定理、公式進(jìn)行練習(xí)解題。在學(xué)校，學(xué)生學(xué)習(xí)定理、公式推導(dǎo)過(guò)程，進(jìn)而在習(xí)題練習(xí)中形成對(duì)公式的記憶和運(yùn)用，體現(xiàn)的是演繹學(xué)習(xí)的方法[3]。因此，課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容是抽象的定理和公式，學(xué)習(xí)者獲得的是間接經(jīng)驗(yàn)而非直接經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中通過(guò)做習(xí)題增加熟練程度，提高解題速度。相比之下，科技館科學(xué)探究活動(dòng)則先從觀察事物的現(xiàn)象出發(fā)，參與活動(dòng)的學(xué)生進(jìn)行初步假設(shè)，通過(guò)探究手段，在驗(yàn)證假設(shè)的過(guò)程中不斷修正、完善最初的假設(shè)，最終形成自己的結(jié)論，獲得直接經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用的是歸納學(xué)習(xí)法。學(xué)生在探究過(guò)程中需要從具體的體驗(yàn)認(rèn)知中自己歸納出抽象的科學(xué)概念，這一探究過(guò)程涉及深入的思考過(guò)程和持久的思維活動(dòng)。如果將學(xué)校正規(guī)教育和科技館科學(xué)探究活動(dòng)之間差異，通過(guò)學(xué)校課程與科技館探究課對(duì)比表(表1)進(jìn)行比較，從中可以清晰地看出科技館的探究活動(dòng)學(xué)習(xí)效果，最終會(huì)影響并促進(jìn)思維能力的發(fā)展。

表1 學(xué)校課程與科技館探究課比較

(三)科技館探究活動(dòng)促進(jìn)高階思維發(fā)展

在科技館開展的科學(xué)探究活動(dòng)中，學(xué)生面對(duì)具體的探究對(duì)象進(jìn)行探究實(shí)踐。由于學(xué)生不是從已知抽象的定理結(jié)論開始，而是從具體、真實(shí)的，可觀可感、能體驗(yàn)的現(xiàn)象入手，在探究的過(guò)程中主動(dòng)地獲取生動(dòng)真實(shí)的探索結(jié)果，這一探究過(guò)程強(qiáng)調(diào)直接經(jīng)驗(yàn)的積累及其與間接經(jīng)驗(yàn)的有效銜接。在獲得直接經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程中，參與學(xué)生根據(jù)對(duì)探究現(xiàn)象的分析，綜合自己原有的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而形成自己的判斷并得出結(jié)論。這樣的分析、綜合、評(píng)價(jià)判斷和創(chuàng)造是高階思維重要的組成與體現(xiàn)。學(xué)生在不斷探索、改進(jìn)、優(yōu)化、完善實(shí)驗(yàn)方法的探究步驟中形成深刻的思考，養(yǎng)成正確的科學(xué)方法和思維習(xí)慣，逐步產(chǎn)生解決問(wèn)題的能力，進(jìn)而推動(dòng)創(chuàng)造性思維、求異思維、發(fā)散思維的培養(yǎng)和形成。在具體的探究實(shí)踐中，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生多次參加科學(xué)探究活動(dòng)后，會(huì)逐漸學(xué)會(huì)通過(guò)觀察、記錄、對(duì)比實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，分析、綜合、概括探究現(xiàn)象，進(jìn)而運(yùn)用假設(shè)、類比、推理等方法解決問(wèn)題，得出探究結(jié)論。學(xué)生在多次探究實(shí)踐之后，會(huì)漸漸了解、掌握這些科學(xué)方法和思維過(guò)程，并逐漸形成運(yùn)用這些方法的心理定勢(shì)。這種探究形成的思維特征涵蓋了高階思維的基本要素，因此科學(xué)探究活動(dòng)可有力地凸顯學(xué)生高階思維能力的培養(yǎng)過(guò)程。

三、探究活動(dòng)中高階思維設(shè)計(jì)建議

(一)設(shè)置問(wèn)題情境展開設(shè)計(jì)

展品設(shè)計(jì)科學(xué)探究活動(dòng)可運(yùn)用多種設(shè)計(jì)方法，其中設(shè)置具體的問(wèn)題情境是設(shè)計(jì)探究活動(dòng)多樣化方案中較為行之有效的方法之一。該方法是利用相關(guān)展品，以展示科學(xué)原理或科學(xué)概念為探究目標(biāo)，根據(jù)演示、實(shí)驗(yàn)等探究對(duì)象與探究目標(biāo)設(shè)置出參與者需要完成的探究任務(wù)，而這項(xiàng)探究任務(wù)又隱藏在巧設(shè)的問(wèn)題情境當(dāng)中。學(xué)生面對(duì)設(shè)置的問(wèn)題情境，將通過(guò)動(dòng)手操作、實(shí)驗(yàn)等探究的方式去解決問(wèn)題，逐步解決問(wèn)題的過(guò)程也是科學(xué)探究不斷展開的過(guò)程。學(xué)生在展開的探究進(jìn)程中獲得正確的科學(xué)方法，培養(yǎng)高階思維能力。另外，設(shè)置問(wèn)題情境可以幫助學(xué)生“沉浸”到具體的探究環(huán)境中，使探究目標(biāo)變得具體、鮮活和生動(dòng)，引發(fā)學(xué)生完成探究的興趣和欲望。

學(xué)生在具體的問(wèn)題情境中，會(huì)專注探究展品和相關(guān)實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的真實(shí)現(xiàn)象，面對(duì)問(wèn)題，會(huì)運(yùn)用科學(xué)的探究方法，尋找正確的探究思路，最終加以解決。在解決問(wèn)題的過(guò)程中，科技館輔導(dǎo)人員會(huì)不斷為學(xué)生提供探究工具和探究方法，引導(dǎo)學(xué)生手腦合作去分析、選擇探究工具和探究方法，觀察對(duì)比探究中產(chǎn)生的各種現(xiàn)象，進(jìn)而得出結(jié)論。在這一過(guò)程中，創(chuàng)造性思維、多樣性思維等高階思維的培養(yǎng)水到渠成。由于參與科技館探究活動(dòng)的學(xué)生來(lái)自不同學(xué)校、年級(jí)，因而設(shè)計(jì)探究任務(wù)和設(shè)置問(wèn)題情境要綜合考慮參與者的認(rèn)知水平和探究實(shí)踐過(guò)程的難度，如實(shí)驗(yàn)操作的難度、探究中參與者理解的難度、探究中科學(xué)方法運(yùn)用的難度等。因此，問(wèn)題情境可以采取分層次、分階段、組合嵌套等多種安排設(shè)計(jì)，使參與者能夠有效地完成探究活動(dòng)。

(二)借助“三鏡效應(yīng)”優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.分解探究問(wèn)題

正如棱鏡可將通過(guò)的普通白光分解成美麗的七種色光，科學(xué)教育活動(dòng)在設(shè)計(jì)上也可以采用“棱鏡分解效應(yīng)”，即先選取科技館內(nèi)能展現(xiàn)、可體驗(yàn)明顯現(xiàn)象的展品、實(shí)驗(yàn)，將其變?yōu)榭茖W(xué)探究問(wèn)題，并將探究問(wèn)題分解成若干小任務(wù)，然后將每個(gè)任務(wù)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w的問(wèn)題情境，讓學(xué)生面對(duì)具體情境去分析問(wèn)題并著手解決問(wèn)題。這些問(wèn)題情境設(shè)計(jì)上要避免彼此孤立，要建立一條邏輯主線構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，且能逐層遞進(jìn)。學(xué)生在解決初步問(wèn)題情境后，能進(jìn)一步解決下一個(gè)問(wèn)題情境。如我館有“拱橋”展項(xiàng)，參與者將七塊大小不一的大型積木拼搭成拱橋，并可在拱橋上行走以體驗(yàn)和學(xué)習(xí)拱形的特殊力學(xué)構(gòu)造。我們將原先學(xué)生搭建拱橋的環(huán)節(jié)，按照高階思維角度重新設(shè)計(jì)，巧妙變成問(wèn)題情境：讓參與學(xué)生“化身”為一千年前為中國(guó)趙州橋施工的小工匠。七塊大積木作為建橋的“石料”。小工匠們以小組為單位用這七塊“石料”搭建起“趙州橋”。學(xué)生首先要考慮如何使用工具將最大的“石料”從“山溝”(活動(dòng)特制的塑料凹槽)里取出。通過(guò)輔導(dǎo)員講解展品“大秤”，學(xué)生從杠桿原理受到啟發(fā)，從工具箱中選取長(zhǎng)木棍和小木塊做支點(diǎn)，撬出“石料”。接下來(lái)他們將遇到第二個(gè)問(wèn)題，即如何將“石料”搬運(yùn)到有一定高度的“施工現(xiàn)場(chǎng)”。學(xué)生再通過(guò)體驗(yàn)科技館展品“自己拉自己”，了解到動(dòng)滑輪可以省力，定滑輪可以改變力的方向，包含動(dòng)滑輪和定滑輪的滑輪組既可以省力又可以改變力的方向。于是，經(jīng)過(guò)討論合作，從工具箱中選取滑輪、籃球筐和跳繩，將跳繩拆成繩索繞過(guò)滑輪制成滑輪組，順利地提升起裝有“石料”的籃球筐，成功地完成了拱橋的搭建。這些被分解的問(wèn)題情境不僅將任務(wù)具體化、趣味化，而且生動(dòng)地展示了學(xué)生面對(duì)問(wèn)題的分析能力和應(yīng)變能力，將傳統(tǒng)參觀體驗(yàn)展品展項(xiàng)轉(zhuǎn)化成對(duì)問(wèn)題的綜合分析，把杠桿的定義、杠桿的平衡條件等科學(xué)原理變?yōu)榛喓透軛U在問(wèn)題情境中的靈活運(yùn)用。

分解任務(wù)設(shè)計(jì)的問(wèn)題情境比較適合參加科學(xué)探究活動(dòng)的中低年齡段的學(xué)生。對(duì)于高年級(jí)學(xué)生，可以在搭建“拱橋”的基礎(chǔ)上繼續(xù)探究拱形結(jié)構(gòu)受力原理。針對(duì)低年齡段設(shè)計(jì)的探究活動(dòng)，有時(shí)為了增加問(wèn)題情境設(shè)計(jì)的趣味性，可以事先將問(wèn)題情境描述在一張張任務(wù)卡片上，封裝在檔案袋里，活動(dòng)開始時(shí)由孩子開啟，提高任務(wù)的神秘感和儀式感。需要指出的是，“棱鏡分解效應(yīng)”的目的不是為了分解任務(wù)而分解，而是巧妙利用問(wèn)題情境之間的邏輯和學(xué)生認(rèn)知過(guò)程的規(guī)律，形成一個(gè)有序的科學(xué)探究活動(dòng)結(jié)構(gòu)。

2.“放大”探究體驗(yàn)和思考分析過(guò)程

放大探究體驗(yàn)體現(xiàn)為設(shè)計(jì)中的“放大鏡效應(yīng)”，即設(shè)計(jì)中強(qiáng)調(diào)感官?zèng)_擊和感官體驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生感性認(rèn)識(shí)。人在認(rèn)識(shí)客觀事物時(shí)存在知覺(jué)優(yōu)先的傾向，如果探究設(shè)計(jì)中能提供并巧妙“放大”學(xué)生感性體驗(yàn)和直觀觀察體會(huì)，進(jìn)而有效地“誘發(fā)”思維分析的過(guò)程，可以促進(jìn)學(xué)生在探究中將直觀感受上升到理性概括，彰顯出培養(yǎng)高階思維的過(guò)程。因此，活動(dòng)設(shè)計(jì)上可設(shè)法將解決問(wèn)題所關(guān)聯(lián)的科學(xué)概念、科學(xué)原理與科技館大型的演示展品、專門設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)、制作的探究道具結(jié)合起來(lái)，通過(guò)這些演示、實(shí)驗(yàn)和學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，將活動(dòng)涉及的科學(xué)現(xiàn)象“放大”呈現(xiàn)出來(lái)，使學(xué)生探究體驗(yàn)更深刻。在體驗(yàn)中將辯證思維過(guò)程放大，顯示思辨過(guò)程[5]。許多科技館都有關(guān)于伯努利原理和風(fēng)洞原理的展品，利用這些展品可以開展飛機(jī)飛行方面的科學(xué)探究活動(dòng)。以開展折紙飛機(jī)活動(dòng)為例，設(shè)計(jì)上可以讓學(xué)生扮演未來(lái)飛機(jī)設(shè)計(jì)師的角色，讓學(xué)生解決如何讓紙飛機(jī)飛行更遠(yuǎn)的問(wèn)題。學(xué)生一般會(huì)認(rèn)為紙飛機(jī)的機(jī)翼面積會(huì)影響飛行距離，因而可組織學(xué)生折疊機(jī)翼面積不同的紙飛機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)投擲紙飛機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。學(xué)生試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)有的紙飛機(jī)機(jī)翼大飛得遠(yuǎn)，有的卻飛得近。這時(shí)，科技館輔導(dǎo)老師就要提醒學(xué)生考慮紙飛機(jī)的初始狀態(tài)應(yīng)當(dāng)一致，詢問(wèn)大家有沒(méi)有考慮飛機(jī)的質(zhì)量應(yīng)該一樣，投擲紙飛機(jī)的力度和角度是否大致相同。學(xué)生們經(jīng)過(guò)思考，選擇大小、厚薄相同的紙張重新折疊，并用牛皮筋拉伸大致相等的長(zhǎng)度，以相同角度彈射出去。學(xué)生們?cè)囼?yàn)后又發(fā)現(xiàn)，開始時(shí)紙飛機(jī)機(jī)翼面積越大，飛行距離越遠(yuǎn)，但機(jī)翼增大到一定面積后，面積大反而飛得近了。這時(shí)候，可以順勢(shì)引導(dǎo)學(xué)生思考討論剛剛發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，及時(shí)組織他們觀看展品“風(fēng)洞”的演示，觀察風(fēng)洞中模型戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)翼迎風(fēng)角度增加后，比較機(jī)翼面積的改變與機(jī)翼壓力的變化關(guān)系。學(xué)生從中了解到，開始時(shí)機(jī)翼面積增加會(huì)獲得較大的升力，但是機(jī)翼面積超過(guò)一定數(shù)值后機(jī)翼受到的阻力會(huì)增加得更快，阻力超過(guò)升力，就會(huì)影響紙飛機(jī)飛行。學(xué)生們通過(guò)對(duì)比及思考、分析后，辯證思維能力將獲得提高。

3.過(guò)濾無(wú)關(guān)因素，突出主要信息

探究設(shè)計(jì)可借鑒手機(jī)濾鏡美化拍攝主體的“濾鏡效應(yīng)”。首先，活動(dòng)應(yīng)舍棄各種“灌輸”式講解，避免科學(xué)探究活動(dòng)成為科技館輔導(dǎo)老師“唱主角”式的解說(shuō)和演示活動(dòng)，而應(yīng)突出學(xué)生的活動(dòng)，學(xué)生在這類活動(dòng)中是主動(dòng)思考者、探究親歷者、結(jié)論發(fā)現(xiàn)者、學(xué)習(xí)構(gòu)建者?？萍拣^輔導(dǎo)老師則是活動(dòng)中現(xiàn)象的啟發(fā)者、探究工具的提供者、思考的點(diǎn)撥者、活動(dòng)的陪伴者。高階思維表現(xiàn)為學(xué)習(xí)者對(duì)探究對(duì)象進(jìn)行科學(xué)的抽象與概括，進(jìn)而形成知識(shí)和科學(xué)概念。學(xué)生對(duì)現(xiàn)象的充分感知?jiǎng)t是獲取知識(shí)和科學(xué)概念的前提。因此，活動(dòng)構(gòu)思上應(yīng)有目的地去引導(dǎo)學(xué)生對(duì)現(xiàn)象正確觀察，有意識(shí)地指導(dǎo)學(xué)生探求引發(fā)現(xiàn)象的主要因素，幫助學(xué)生排除探究中各種次要因素甚至是錯(cuò)誤信息的干擾，尋找關(guān)鍵信息。設(shè)計(jì)上應(yīng)突出學(xué)生從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中獲得充分的感知，讓參與學(xué)生在聚焦探究過(guò)程的同時(shí)，聚焦探究中運(yùn)用的科學(xué)方法，進(jìn)而協(xié)助學(xué)生搭建抽象概括的階梯和“腳手架”。其次，高階思維是建立在低階思維基礎(chǔ)之上的，因此活動(dòng)開展可遵循低階思維和高階思維“共建”的方法，從低階思維的角度引入，循序漸進(jìn)地深入?；顒?dòng)中所需完成的探究目標(biāo)不能超過(guò)參與學(xué)生思考和分析能力，活動(dòng)在設(shè)計(jì)上力求和學(xué)生思維能力與背景知識(shí)相匹配，遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，幫助學(xué)生在思考的過(guò)程中不斷聯(lián)系生活經(jīng)驗(yàn)、課堂知識(shí)、書本知識(shí)，引領(lǐng)思維的升華，促進(jìn)分析、綜合、比較、判斷、推理等思維能力的提高[4]。最后，由于活動(dòng)對(duì)象是中小學(xué)生，活動(dòng)導(dǎo)入可加以趣味化，但不能過(guò)于強(qiáng)調(diào)趣味性而使活動(dòng)泛娛樂(lè)化、形式化，有所變味。所以，在活動(dòng)的形式設(shè)計(jì)上只能將趣味性作為“點(diǎn)綴”，過(guò)多的趣味橋段應(yīng)當(dāng)舍去。

四、關(guān)注科學(xué)，引導(dǎo)求異思維

求異思維是創(chuàng)新思維的重要組成部分，鼓勵(lì)學(xué)生提出全新問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造靈感是創(chuàng)新思維發(fā)展的基石。在科學(xué)探究活動(dòng)設(shè)計(jì)上，可啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生從不同角度、不同方向、不同路徑去完成任務(wù)，鼓勵(lì)學(xué)生在探究過(guò)程中尋找到更合理、更便捷的實(shí)驗(yàn)步驟。求異思維不是讓學(xué)生憑空設(shè)想，隨意想象，而是結(jié)合探究過(guò)程中的發(fā)現(xiàn)，基于對(duì)探究中科學(xué)概念的理解，運(yùn)用自己的認(rèn)知和推理去全新設(shè)想。筆者在活動(dòng)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)在啟發(fā)學(xué)生求異思維時(shí)，小學(xué)高年級(jí)學(xué)生思維常表現(xiàn)為直覺(jué)思維，他們思維活躍但常常未對(duì)問(wèn)題進(jìn)行逐步分析，僅依據(jù)內(nèi)因的感知就迅速地對(duì)問(wèn)題答案、選擇方案作出設(shè)想判斷。這時(shí)，學(xué)生的思維、設(shè)想往往比較新穎別致，但缺乏與探究對(duì)象科學(xué)原理的合理聯(lián)系。因此，輔導(dǎo)老師在鼓勵(lì)學(xué)生求異求新思維的同時(shí)，要引導(dǎo)學(xué)生在探究觀察現(xiàn)象與分析問(wèn)題關(guān)聯(lián)屬性的基礎(chǔ)上，尋找新的思考角度[6]。

江蘇省科技館展品“手蓄電池”，參與者將雙手分別接觸銅板與鋁板后，銅板與鋁板之間連接的電流表指針會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，演示電流的形成。根據(jù)該展品設(shè)計(jì)科學(xué)探究活動(dòng)——制作原電池，要求學(xué)生在體驗(yàn)展品“手蓄電池”后，參與“廚房電池發(fā)明家”活動(dòng)，即學(xué)生設(shè)法從家庭冰箱中選擇材料制作簡(jiǎn)易原電池，使小發(fā)光二極管發(fā)光。我們事先在科學(xué)教室放置小冰柜模擬家庭冰箱，里面擺放檸檬、糖水、鹽水、可樂(lè)、咖啡、礦泉水等物品。學(xué)生大多數(shù)選擇檸檬作為實(shí)驗(yàn)材料，插入銅和鋅片后順利完成了任務(wù)。我們啟發(fā)學(xué)生，除了利用水果作電池材料，冰箱里還有哪些也可以用來(lái)制作原電池？有的學(xué)生發(fā)現(xiàn)，在體驗(yàn)展品“手蓄電池”時(shí)，手掌帶有汗液越多，指針偏轉(zhuǎn)角度越大，從中得到啟發(fā)：鹽水可以作為原電池的材料。于是，我們要引導(dǎo)學(xué)生在鹽水實(shí)驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上，繼續(xù)推測(cè)還有哪些材料可以輸導(dǎo)電流？有的學(xué)生認(rèn)為飲料也能導(dǎo)電，比如可樂(lè)、糖水。輔導(dǎo)老師組織學(xué)生用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證推測(cè)，發(fā)現(xiàn)二極管在可樂(lè)中能發(fā)光，而在糖水中不發(fā)光。這時(shí)，輔導(dǎo)老師結(jié)合檸檬、鹽水能導(dǎo)電的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從微觀角度解析原電池的工作原理，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到制作原電池所需材質(zhì)應(yīng)具有導(dǎo)電性能，酸堿鹽成分可以導(dǎo)電。學(xué)生由此推測(cè)出檸檬含有酸性物質(zhì)、可樂(lè)含有碳酸所以能導(dǎo)電，而糖水不含酸堿成分，所以不能導(dǎo)電。輔導(dǎo)老師還可繼續(xù)啟發(fā)學(xué)生思考：“冰箱中咖啡、糖水、礦泉水是不是都不能成為制作原電池的材料？”有的學(xué)生將知識(shí)有效總結(jié)后進(jìn)行發(fā)散思考，創(chuàng)新地提出可以在這些物質(zhì)中添加食醋或者食鹽，就能成為制作原電池的材料。這種思維則從選擇材料的角度轉(zhuǎn)變?yōu)楦淖儾牧系男再|(zhì)，體現(xiàn)出創(chuàng)新思維，輔導(dǎo)老師可及時(shí)予以表?yè)P(yáng)和鼓勵(lì)。

在探究活動(dòng)設(shè)計(jì)上培育求異思維，科技館可以鼓勵(lì)學(xué)生不受既成經(jīng)驗(yàn)和已有知識(shí)的束縛，將各種現(xiàn)象和科學(xué)知識(shí)融合、交叉，引導(dǎo)學(xué)生在探究中合理利用直覺(jué)思維。直覺(jué)思維是一種非線性思維，具有不受“時(shí)間順序”“邏輯順序”束縛的特點(diǎn)。在探究活動(dòng)中，可適當(dāng)運(yùn)用直覺(jué)思維，鼓勵(lì)學(xué)生從新角度思考問(wèn)題，有計(jì)劃、有目的地引導(dǎo)學(xué)生從事物整體聯(lián)系出發(fā)，用發(fā)散、跳躍的思考方式去尋找解決問(wèn)題的答案，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)廣闊的思維空間提供條件，促進(jìn)學(xué)生在科學(xué)探究活動(dòng)中培養(yǎng)、提升自己的高階思維。

五、結(jié)束語(yǔ)

面向青少年開展培養(yǎng)高階思維的科學(xué)探究活動(dòng)，目前在科技館界仍處于探索階段。培養(yǎng)高階思維是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，科技館界對(duì)培養(yǎng)高階思維的認(rèn)識(shí)也是一個(gè)不斷發(fā)展、不斷深入的過(guò)程。這種科學(xué)探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)，沒(méi)有固定模式和方法可循，是一個(gè)不斷創(chuàng)新發(fā)展的過(guò)程，這要求科技館不能固化設(shè)計(jì)形式和結(jié)構(gòu)，要勇于實(shí)踐，善于學(xué)習(xí)，在不斷探索中推陳出新。