用數據呈現科學課堂上學生高階思維可視化的初探

　　用數據呈現科學課堂上學生高階思維可視化的初探

　　梁瑞紅

　　【摘要】在科學課上記錄科學數據是科學課主要的學習部分，也是科學探究的重要方法。在數據的記錄中，既體現出學生思維呈現，也是教師評價學生學習的依據。教學中利用數據的呈現，來培養學生的"思考、自主學習和創新"能力高階思維。

　　【關鍵詞】數據；高階思維；可視化；能力

　　中圖分類號：G622.4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568 （2016） S1-0015-02

　　作者簡介：梁瑞紅，廣東省廣州市荔灣區蘆荻西小學教師。

　　"高階思維"這個概念，還沒有公認一致的定義。如果要追溯的話，這個概念應該是在美國教育學家布盧姆的教育目標分類學的基礎上發展起來的。他在1956年進行教育目標分類的時候把以認知為主導的學習目標分成六類：知識、理解、應用、分析、綜合、評價，其中知識、理解、應用被稱為低階思維，分析、綜合、評價被稱為高階思維。高階思維教學需要高階學習模式的支持。高階學習是一種需要學習者運用高階思維的學習活動。而運用探究、發現和研究型學習的模式——合作小組學習、討論、案例學習、角色扮演、項目研究、模擬性決策和問題求解學習活動等，有利于發展學的高階思維能力。尤其是發現學習，能有效地促進學習者高階思維能力發展。

　　一、用數據呈現高階思維教學，創設可視化教學環境

　　在科學課堂教學模式基本都是以小組合作、實驗觀察分析、驗證結論等學習的活動，而交流活動貫穿科學探究的始終。但是現實的科學課中的交流活動往往浮于表面，教師只注重結論的得出而忽視培養學生高階思維能力的培養。小學生在互相研討分析問題時，他們的注意力大多數集中在誰在說，只想著抓住別人說錯的地方進行反駁，而不是去思考別人為什么這樣說。顯然，這樣的研討活動只是處于一種低階思維，流于形式的活動。在科學實驗課上，教師都是引導學生收集實驗數據后開始進行分析研討，這是最適合思維培養的學習，是以思維為基礎的問答策略。也就是說，教師教學問題的設計（包括口頭和書面問題） 是教學能夠培養學生高階思維的最有效手段。開放性的、挑戰性的、沒有現成答案的、具有穿透力的、需要學生運用他們的聰明才智才能夠回答的問題，這類問題很多就是發展學生的高級思維技能的最好方法。但一些抽象的概念學生難以理解時，可以利用可視化技術，可以將抽象的思維轉化為具象的圖示形式，知識之間的邏輯聯系不再是抽象難懂的關系，而是顯而易見的表征。思維可視化的過程中，圖示技術是實現思維從抽象到具象的橋梁。

　　為此，筆者在用數據呈現課堂上高階思維可視化的教學中，利用它創設一種形象化和可視化的教學環境，探尋抽象知識表達的可視化。將形象思維與抽象思維充分結合使用，以此促進知識的理解與吸收，改善知識的學習效果。

　　1.收集文字證據轉化數據證據

　　如"擺的研究", 實驗驗證改變擺擺動的快慢與擺結構那些因素有關呢？引導學生用表格來記錄實驗數據，將數據記錄整理成表格就能讓人觀察得更加清晰與直觀。

　　2.數據證據轉化為統計圖

　　表格式數據可以轉換成各種統計圖。如將"擺的研究"活動后收集到數據轉化成折線統計圖，學生就更容易得出解釋。

　　從數據折線圖情況來看，原來數據表格記錄的抽象化實現了數據的可視化的目的。圖1和圖2的數據可以讓學生清晰地知道：擺的快慢與擺重無關。從圖2的數據變化中可以知道：擺的快慢與擺繩的長度有關。也就是說利用圖形化把實驗的數據可視化出來，把隱性知識顯性化、可視化，方便學生去思考、表達、理解新知，幫助學生在頭腦中形成結論，并能促進學生高階思維能力的培養。

　　3.掌握圖形化的數據，提升思維能力

　　教師要引導學生分析數據，處理數據，仔細觀察數據：橫向比較，你有什么發現？縱向比較，你有什么發現？哪幾次的數據是一樣的？數據與數據之間差別大嗎？影響準確度的原因是什么？如果再繼續做實驗的話，你估計會是怎樣的數據？像這樣一步一步引導學生思考、討論，各抒己見，就會促進學生思維火花的碰撞，而正是有了這樣的討論和分析，學生分析數據的能力才能一步步得到提升。

　　二、整理分析可視化的數據，提高高階思維的能力

　　1.篩選有用的數據

　　對于學生記錄的數據表格或圖形數據，都要學生將這些數據進行分析、整理。篩選出有用的數據，把無用的數據去掉，按要求整理好并進行推理分析，得出結論。因為科學的最高權威就是事實，用真實的數據說話，追求真理是我們應有的對待科學的態度。如：從數據情況來看，由表1的數據可以得出：擺的快慢與擺重無關；從表2的數據變化中可以知道：擺的快慢與擺繩的長度有關。

　　2.通過大膽的猜測，提高高階思維能力的踐行

　　猜測就是大膽的判斷。我們知道，無數的發明都是來源于科學家大膽的猜測。如在科學課的教學中，教師應當鼓勵學生圍繞問題，根據以往的經驗，說出自己的估計。假設的思維過程，主要是讓學生調動已有的經驗，在觀測前對事物的變化趨勢進行預測。在這過程中，教師不要粗暴地干預學生的假設，應當讓學生充分發表自己的意見，這樣他們才會在實驗的過程中有一種更加求實的精神，并渴望通過實驗尋求答案。再如，在進行"擺的快慢"的教學時，讓學生擺動擺的過程中，許多學生都會提出這樣的問題：影響擺的快慢是什么因素呢？對于這樣的問題，教師應當鼓勵學生根據日常生活的經驗，說出自己的假設。擺的快慢可能會與擺的結構因素有關系。諸如"擺的重量，擺輕就擺動快""擺幅大，擺動就慢""擺繩長度不會影響擺動得快慢"的答案，教師不要馬上下結論，應讓學生通過實驗數據去驗證答案。

　　數據圖形的記錄呈現，就是學生動手實驗得出的結論，對實驗的結果進行觀察比較，以此來驗證假設的結論是否正確的思維過程。數據記錄是學生獲得真知，解決問題的關鍵。數據更是學生運用所學的知識技能，親自去尋找答案的過程，它是培養學生各種能力的有效手段。所以，這一過程中學生綜合運用了"分析、綜合、創造",高層次思維能力得到了鍛煉和提升。

　　總之，在小學科學課中，學生通過觀察和實驗收集數據后的研討活動，不要只浮于表面。研討的內容要求一定要沿著基于數據和邏輯、提出種種解釋這條主線進行。而教師則要圍繞促進學生科學思維發展、提升學生高階思維的科學素養等目標引導研討活動。

　　參考文獻：

　　[1]黎加厚。教育信息化環境中的學生高級思維能力培養[J].中國電化教育，2003,（9）。

　　[2]鐘志賢。教學設計的宗旨：促進學習者高階能力發展[J].電化教育研究，2004,（11）。

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