例談高階思維五步教學法的建構

摘 要：教育教學改革的主戰場是課堂，課堂教學的本質就是促進學生思維發展.“高階思維五步教學法”源自天津市中小學“未來教育家奠基工程”第四期學員定位定型，本文從實施程序出發，以初中物理“密度”教學設計為案例，分別對設問、探究、建構、遷移、評價五步教學進行具體闡述，有意識地將教學目標中“低階思維”訓練提升到“高階思維”的培養層面，構建有效的高階思維課堂.

關鍵詞：高階思維;五步教學法;建構;“密度”教學

中圖分類號：G633.7???? 文獻標識碼：B???? 文章編號：1008-4134（2021）24-0009-03

基金項目：天津市教育科學學會“十三五”教科研課題“高階思維五步教學法的研究與實踐”（項目編號：JKW4135081）.

作者簡介：曹煥京（1979-），男，天津寶坻人，本科，中學高級教師，研究方向：基礎教育與物理教學.

“高階思維”是指在課堂教學活動中基于某種具體情境產生，為完成某項任務或達到某種既定目標而進行的分析、評價和創造等高水平的認知能力或心智活動.在課堂教學過程中發展學生的高階思維，是指發展學生的分析、解決、評價、批判與創造能力.“五步教學法”是指教師能夠通過立身低階思維平臺來發展高階思維的五步教學，即“設問—探究—建構—遷移—評價”.“高階思維五步教學法”源自第四期天津市中小學“未來教育家奠基工程”學員定位定型，后經中科院于發友副院長和基礎教育研究所張熙所長的指導進行修訂與完善.

1 設問（主要是教師行為）

學起于思，思始于疑，疑源于情境變化的刺激.初中學生雖然是社會生活中的個體，但還是缺乏發現問題的感性經驗，并且認知水平發展相對滯后，很難憑空提出有一定研究價值的問題.教師在課堂教學中，有必要將所學知識轉化為真實問題情境激活學生已有的認知和經驗，讓學生建立更加豐富、復雜、高度關聯的記憶表征，從而促使學生發現并提出預設問題.

根據實施策略，我們可以將“設問”細化為：

（1）學習是由淺入深、循序漸進的成長過程，教師可以設置階梯性問題，實現思維由低級向高階發展;

（2）“思維固化”具有靜態、唯一的特征，是影響學生思維發展的主要原因，教師可以設置開放性問題，實現思維由單一向多維發展;

（3）加工過的問題環境較為孤立，不利于學生將所學知識與現實生活相關聯解決真實存在的問題，教師可以設置真實性問題，實現知識技能的關聯與遷移;

（4）具有一定探索性、操作性和綜合性的問題，能夠獲得多樣化、綜合性或是創造性的答案，教師可以設置探究性問題，實現高階思維與方法的融合;

（5）思考是學習的重要方式，反思是對思考的評價，辯論會使評價更科學有效，教師可以設置思辨性問題，實現批判性評價思維的發展.

比如“密度”教學“設問”環節：

互動1.出示顏色、外形相同的真蘋果和塑料蘋果，讓學生進行區分.

互動2.請一位學生上臺，戴上眼罩，用手托起一個托盤，先后將不同質量的大木塊和小鋁塊放在托盤上，讓該學生區分木塊和鋁塊，最后請大家來評判.并追問：為什么臺上這位同學的回答錯誤？

互動3.在黑板上畫一個1kg的鐵球示意圖，然后邀請一位學生畫出一個5kg的鐵球示意圖.并提問：物體的質量和體積之間存在著什么樣的“對應關系”？是否有更準確、可以進行量化的經驗依據？

互動4.進行“堆硬幣”游戲，引導學生猜想與假設.

“密度”概念的引入回避鑒別物質，防止學生思維發散到顏色、氣味等方面對新課引入造成干擾，從區分兩個不同物體入手引發“區分物質要用到前面學過的質量知識”.然后教師要引導學生在矛盾中自然生成新的認知，即“只憑質量大小不一定能夠區分物質”，啟發學生將質量與體積聯系到一起，預示著我們將要探究的問題.最后“堆硬幣”游戲是為了尋找上面問題的答案而做的經驗鋪墊.教師通過這樣創設情境，可以引導學生在矛盾中發現問題，在依據下作出猜想，由淺入深的切入符合學生的認知特點，便于開啟探究之門，培養學生的分析、批判等思維能力.

2 探究（主要是學生行為）

探究學習是指學生針對需要探究的問題，通過提出假設、實驗取證、驗證解釋以及交流總結等活動，從而獲得知識、提高能力的一種學習手段.學生在生成定向問題的基礎上進行探究，其形式可以是做實驗，也可以是科學推理，還可以是一問一答等.

2.1 針對問題進行猜想與假設

初中生對于日常生活出現的科學現象往往熟視無睹，缺乏深入細致的觀察與思考.教師應該引導學生結合已有認知經驗，有針對性地提出需要研究的對象和問題，再結合問題進行初步猜想與合理假設，明確將要研究的方向和目標.

2.2 設計方案進行實驗取證與檢驗假設

對于猜想和假設，學生需要采用一定的方法進行甄別與判斷，最為科學的方法就是進行實驗驗證或實踐檢驗.其對于培養學生解決問題的能力、實驗設計和動手操作能力都有一定幫助.

2.3 分析論證與歸因解釋

根據實驗數據和相關信息，采用假設討論法進行分析、比較和評價，所得結論可能與假設一致，也可能不相符，此時，教師要注意引導學生對檢驗結果進行歸因分析，以保證結論的正確性和普遍性.

2.4 評估交流與反思總結

在交流中，學生對各自的數據和結論進行討論，可以了解自身在探究過程中出現的問題，學生通過進行反思與調整，使自身結論更加完善.這樣可以培養學生的合作意識與辯證思維.

比如“密度”教學“探究”環節：

（1）教師提問：我們可以采用什么方式驗證猜想？如何進行設計？

（2）教師引導學生圍繞下述問題對所設計的方案進行反思與修正：

①為什么要這樣設計？②這樣設計得到的關系是否可靠？③如何證明關系具有普遍性？

（3）教師提供器材，學生分組進行探究實驗，并做好實驗記錄.教師巡視并隨時解決出現的其他問題.

（4）教師要幫助學生對表格數據進行分析、論證與評估，并嘗試歸納出同種物質質量和體積的比例關系.然后適時提問：當物體的質量或體積變大或變小了，這個比值是否改變？

（5）教師繼續引導學生分析比較不同物質的實驗數據，還能得到什么結論？

通過自由討論和實驗設計，使學生認識“比值方法”的思想與條件.同時，在不斷修改與完善方案的過程中，學生的分析、決策、探究等能力也得到培養與提高.

3 建構（主要是學生行為）

建構是高階學習的主要特征之一，屬于程序性知識范疇.高階思維是在人腦內進行的操作程序和方式，其生理基礎是人的大腦，必須通過訓練才能得以強化.在知識建構過程中，學生除了要訓練諸如分析、綜合、抽象、概括、判斷、推理、比較、評價等直接思維，還要注意訓練一些間接思維方法，比如：定義概念時的比值定義法、乘積定義法、理想化方法等;總結規律時的控制變量法、建立模型法、假說方法、等效替代法等;實驗設計時的控制變量法、轉換法等.這些間接思維方法可以作為認知結構之一“安裝”在大腦中，輔助并接受大腦的控制與操作，從而使問題得以解決.教師可以按照一定的程序或邏輯順序，對實驗現象或探究數據進行加工建構，明確這些思維方法的內涵、意義、條件和步驟，揭示出它們的本質，并逐步引導學生發現、體驗和掌握.

比如“密度”教學“建構”環節：

（1）教師提問：對于同一種物質來說，質量與體積的比值是不變的、相同的或者一定的;而對于不同種物質來說，這個比值一般不同.下面請同學們想一想：是什么因素決定了這個比值相同或者不同？

（2）教師引導學生觀察比較不同物質的“比值”大小與日常生活中對物體“輕”“重”認識的定性關系.

（3）建立概念：正因為質量與體積的比值可以區別這種物質與其他物質，而且比值大小與生活實際相符，所以這個比值是物質的一種特性，在物理學中將其命名為“密度”.師生合作共同總結出密度的定義、公式、單位等，邊總結邊進行板書.

通過教師啟發性、有針對性的提問，學生直接參與物理概念的提煉過程，可以有效建構知識體系，學習“比值定義”等思想方法，比起單純的說教呈現更符合學生的認知特點和思維規律.學生體驗感悟概念及相關內容的建構過程，可培養學生的分析、評價、批判和創造等能力.

4 遷移（主要是學生行為）

遷移是以發展學生高階思維為目標，以多方面知識整合為手段，以靈活運用解決問題為途徑，讓學生能夠深層次地參與學習過程、深度掌握學習內容的學習，可以挖掘出知識所涉及的思想方法、邏輯、意義、價值等.教師可以借助信息技術輔助工具創設問題情境，讓問題情境取材于自然界或社會生活、生產中的客觀存在，盡量減少對問題環境的加工改造，使其暴露出復雜而又動態變化等特點，然后引導學生進入陌生的真實情境中，將所學知識和方法與現實生活或科技前沿進行關聯，處理實際問題，具體學習流程如圖1所示.

可以看出，基于問題的學習便于學生進行深度思考和分析，學生學習到的是知識背后隱藏的方法、思路、策略等，對于知識不再只是停留在記憶層面，而是真正的辨析、探究、運用、決策甚至可以創新，可以實現高階思維活動的進階與構建.

比如“密度”教學“遷移”環節：

請同學們思考：學習密度知識有什么應用？

例題1（幻燈展示——教材P115例題）.

例題2（幻燈展示——取材科技前沿信息）.要求：學生先獨立思考進行解答，然后進行組內交流達成一致觀點，最后各組代表利用視頻展臺展示并講評各組的成果.

在學生通過測量密度進行物質鑒別，或者根據密度計算出不便直接測量物體的質量與體積時，教師要引導學生進入陌生情境中發展高階思維能力，培養學生分析、解決、評價、批判和創造等思維能力.

5 評價（主要是學生行為）

“高階思維”高于“低階思維”，是因為高階思維能夠對思維進行監控、評價與反思，評價的基礎是分析，評價的手段是鑒別和批判，評價的結果趨向于創新.教師指導學生對整個學習過程進行交流、反思、質疑、批判與總結，是課堂教學中發展學生高階思維的核心環節.將評價過程演變成為思辨性的學習活動，對原有的學習思維進行批判性的評價，修正、彌補甚至重構原有的思維結構，這是高階思維發展的關鍵，對于學生內化成觀念或思維方式起著重要作用.

比如“密度”教學“評價”環節：

要求學生：（1）將本節課內容繪制成思維導圖，呈現出學習過程的脈絡、來源和走向，找出相應的關聯知識、知識本身的工具性價值以及實踐應用等;（2）結合思維導圖進行自我反思、小組交流、創新展示等.

最后教師進行點評總結.

在思維導圖繪制過程中可以使學生的思維時而發散、時而收斂，引導學生對外顯的知識與內隱的思維進行批判性評價，從而突破舊的思維套路，改變“思維復制”的現狀，可培養學生的分析、評價、批判和創造等能力.

總之，學生思維進階的過程就是深化課堂教學改革的過程，就是發展學生核心素養的過程.教師在課堂教學中，可以根據不同的學習內容與要求，采取相應的學習模式或教學策略，有意識地將教學目標中“低階思維”訓練提升到“高階思維”的培養層面，構建有效的高階思維課堂，培育出適應新時代發展的高素質人才.

參考文獻：

[1]林勤.思維的躍遷：高階思維能力的培養及教學方式[M].上海：華東師范大學出版社，2016.

[2]劉川.淺析數學課堂“五步教學法”培養學生高階思維能力[J].安徽教育科研，2021（01）：118-119.

[3]林勤.物理教學中良構問題的劣構化——再談學生高階思維能力的培養[J].物理教學探討，2020，38（09）：55-60.

[4]田德久，曹煥京.初中物理教學中控制變量法與比值定義[J].物理通報，2014（03）：52-56.

[5]陳清梅，邢紅軍.物理教學中主要科學方法教育內容的研究[J].中學物理教學參考，2006（07）：2-4.

[6]羅培雄.物理教學中高階思維能力的培養[J].高中數理化，2018（18）：38.

[7]曾志旺.物理教學中基于問題的高階思維培養策略[J].湖南中學物理，2017，32（02）：7-9.

[8]林勤.物理教學中培養高中生高階思維能力的思考[J].物理教學探討，2014，32（11）：1-5.

（收稿日期：2021-07-21）