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用數(shù)據(jù)呈現(xiàn)科學課堂上學生高階思維可視化的初探
用數(shù)據(jù)呈現(xiàn)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(shù)據(jù)是科學課主要的學習部分，也是科學探究的重要方法。在數(shù)據(jù)的記錄中，既體現(xiàn)出學生思維呈現(xiàn)，也是教師評價學生學習的依據(jù)。教學中利用數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)，來培養(yǎng)學生的"思考、自主學習和創(chuàng)新"能力高階思維。
【關鍵詞】數(shù)據(jù)；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(qū)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(fā)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(fā)現(xiàn)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(fā)展學的高階思維能力。尤其是發(fā)現(xiàn)學習，能有效地促進學習者高階思維能力發(fā)展。
一、用數(shù)據(jù)呈現(xiàn)高階思維教學，創(chuàng)設可視化教學環(huán)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(jié)論等學習的活動，而交流活動貫穿科學探究的始終。但是現(xiàn)實的科學課中的交流活動往往浮于表面，教師只注重結(jié)論的得出而忽視培養(yǎng)學生高階思維能力的培養(yǎng)。小學生在互相研討分析問題時，他們的注意力大多數(shù)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(shù)據(jù)后開始進行分析研討，這是最適合思維培養(yǎng)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(yǎng)學生高階思維的最有效手段。開放性的、挑戰(zhàn)性的、沒有現(xiàn)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(fā)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(zhuǎn)化為具象的圖示形式，知識之間的邏輯聯(lián)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(xiàn)思維從抽象到具象的橋梁。
為此，筆者在用數(shù)據(jù)呈現(xiàn)課堂上高階思維可視化的教學中，利用它創(chuàng)設一種形象化和可視化的教學環(huán)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(jié)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(jù)轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)證據(jù)
如"擺的研究", 實驗驗證改變擺擺動的快慢與擺結(jié)構那些因素有關呢？引導學生用表格來記錄實驗數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)記錄整理成表格就能讓人觀察得更加清晰與直觀。
2.數(shù)據(jù)證據(jù)轉(zhuǎn)化為統(tǒng)計圖
表格式數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換成各種統(tǒng)計圖。如將"擺的研究"活動后收集到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成折線統(tǒng)計圖，學生就更容易得出解釋。
從數(shù)據(jù)折線圖情況來看，原來數(shù)據(jù)表格記錄的抽象化實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的可視化的目的。圖1和圖2的數(shù)據(jù)可以讓學生清晰地知道：擺的快慢與擺重無關。從圖2的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(jié)論，并能促進學生高階思維能力的培養(yǎng)。
3.掌握圖形化的數(shù)據(jù)，提升思維能力
教師要引導學生分析數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，仔細觀察數(shù)據(jù)：橫向比較，你有什么發(fā)現(xiàn)？縱向比較，你有什么發(fā)現(xiàn)？哪幾次的數(shù)據(jù)是一樣的？數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間差別大嗎？影響準確度的原因是什么？如果再繼續(xù)做實驗的話，你估計會是怎樣的數(shù)據(jù)？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(shù)據(jù)的能力才能一步步得到提升。
二、整理分析可視化的數(shù)據(jù)，提高高階思維的能力
1.篩選有用的數(shù)據(jù)
對于學生記錄的數(shù)據(jù)表格或圖形數(shù)據(jù)，都要學生將這些數(shù)據(jù)進行分析、整理。篩選出有用的數(shù)據(jù)，把無用的數(shù)據(jù)去掉，按要求整理好并進行推理分析，得出結(jié)論。因為科學的最高權威就是事實，用真實的數(shù)據(jù)說話，追求真理是我們應有的對待科學的態(tài)度。如：從數(shù)據(jù)情況來看，由表1的數(shù)據(jù)可以得出：擺的快慢與擺重無關；從表2的數(shù)據(jù)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(shù)的發(fā)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(jù)以往的經(jīng)驗，說出自己的估計。假設的思維過程，主要是讓學生調(diào)動已有的經(jīng)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(fā)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(jù)日常生活的經(jīng)驗，說出自己的假設。擺的快慢可能會與擺的結(jié)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(jié)論，應讓學生通過實驗數(shù)據(jù)去驗證答案。
數(shù)據(jù)圖形的記錄呈現(xiàn)，就是學生動手實驗得出的結(jié)論，對實驗的結(jié)果進行觀察比較，以此來驗證假設的結(jié)論是否正確的思維過程。數(shù)據(jù)記錄是學生獲得真知，解決問題的關鍵。數(shù)據(jù)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(yǎng)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(chuàng)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(shù)據(jù)后的研討活動，不要只浮于表面。研討的內(nèi)容要求一定要沿著基于數(shù)據(jù)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(fā)展、提升學生高階思維的科學素養(yǎng)等目標引導研討活動。
參考文獻：
[1]黎加厚。教育信息化環(huán)境中的學生高級思維能力培養(yǎng)[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(fā)展[J].電化教育研究，2004,（11）。
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