[专题]基于思维型教学理论的科学高阶思维教学过程设计

科学高阶思维是科学核心素养的关键成分，也是科学教育的重要目标，以科学探究的形式培养高阶思维已得到科学教育研究者、决策者的重视。高阶思维已融合进不同的教学模式、教育理念、教学方法、教学流程之中，以培养学生在不同情境下的问题解决能力、批判性分析能力和创新能力等。

本文基于思维型教学理论，通过构建科学高阶思维结构模型，建立为高阶思维而教的科学教学过程，并对其教学过程进行案例展示。

科学高阶思维的结构模型

高阶思维的核心是创造性思维和批判性思维，基于高阶思维与科学知识、科学探究之间的关系，构建科学学科高阶思维结构模型如图1所示。

图1 科学学科高阶思维结构模型

为高阶思维而教的小学科学教学环节

思维型教学理论强调学习中的动机激发、认知冲突、自主建构、自我监控、反思与迁移等过程。基于思维型科学探究教学过程，构建了“为高阶思维而教的合作探究教学”过程，二者的关系如图2所示。

图2 思维型教学理论指导下的科学高阶思维合作探究过程

根据思维型教学理论，结合科学高阶思维的教学目标，为高阶思维而教的合作探究教学环节设计可归纳如下（如图3）。

图3 为高阶思维而教的科学教学环节设计

单元案例

下面以湘教版小学《科学》5年级上册第2单元“简单机械”为例，展示如何基于原有科学教学内容融入科学概念、科学探究、科学问题解决3种教学过程，培养学生的科学高阶思维。

第1课“生活的好帮手”是让学生了解各种工具，适合采用科学概念教学模式，其教学环节及要素设计如下。

● 创设情境，引出概念

情境：观看视频，如何解决生活中的这些难题？

冲突：寻找生活中的好帮手

● 合作探究，构建概念

概念精细化：我找到的生活好帮手：螺丝刀，它能⋯⋯

概括：人们为了提高工作效率，减少体力支配，不断在制造和改进工具

● 概念理解，交流反思

理解：工具在哪些情况下适用，如螺丝刀可以拧开所有螺丝吗？由此理解工具的局限性和多样性

反思：交流、讨论工具对我们生活的影响

● 概念迁移，解决问题

迁移：寻找更多的生活好帮手，想一想它们有相同的科学原理吗？

第2课“他能撬动地球吗”是让学生学习杠杆原理，适合采用科学探究教学模式，其教学环节及要素设计如下。

● 创设情境，提出问题

情境：科学史导入，阿基米德撬动地球的观点

问题：杠杆是如何工作的？其中有什么原理？

● 猜想假设，设计实验

假设：杠杆支点的位置影响撬动效果，什么因素决定了杠杆是否省力？

设计：寻找杠杆的秘密（支点、动力点、阻力点）

● 合作探究，寻找证据

合作：在1根标有刻度的直尺上的不同位置放置钩码，利用实验记录表理解平衡时钩码数量与刻度之间的关系

证据：平衡时两边钩码数量与刻度值的乘积相等

● 解释结果，交流反思

解释：当动力点到支点的距离大于支点到助力点的距离时，杠杆省力

反思：观察生活中的杠杆原理的应用，了解人体的杠杆结构

第3课“轮轴”、第4课“滑轮兄弟”、第5课“在斜坡上”和第6课“有趣的传动”其教学环节及要素设计见原文（点击下方“阅读原文”）。

高阶思维的培养必须与科学探究教学结合起来，使思维的培养沉浸在课程内容学习过程中。高阶思维的培养是一个系统工程，除了建立有针对性的教学模式实施教学，还要注意课堂氛围的引导，若教师一味只是照搬教学模式和教学程序，没有理解合作探究过程中的师生行为，不注重逐渐开放学生的思维，课堂就会显得太过于操作化，学生没有学习的主体感。因此，教师要不断提高自我专业素质，理解合作探究、高阶思维学习的教学理念，结合自己的教学经验进行高阶思维教学，这才是实施高阶思维教学最基本的保证。

原文刊载于《中国科技教育》2021年第9期专题“思维型教学理论的课堂实践”，作者：首新（重庆师范大学科技教育与传播研究中心）、胡卫平（陕西师范大学现代教学技术教育部重点实验室）。本文有删减，中国青辅协会员点击阅读原文可登录《中国科技教育》杂志官网免费浏览全文。

（来源：“中国科技教育”公众号，作者首新、胡卫平）

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原标题：《[专题]基于思维型教学理论的科学高阶思维教学过程设计》

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