增強(qiáng)學(xué)生高階認(rèn)知分析能力需要注意的問題

劉春梅

〔摘? ? 要〕? 從認(rèn)知角度看，分析能力屬于高階認(rèn)知能力。教師重視對學(xué)生分析能力的培養(yǎng)，因?yàn)樗菍W(xué)生建立科學(xué)觀念、解釋現(xiàn)象、解決問題的必備能力，但也存在落實(shí)不到位的情況。本文針對這種現(xiàn)象，從材料的準(zhǔn)備、問題的內(nèi)容、分析活動(dòng)的結(jié)果等三方面，提出教學(xué)需要注意的問題，以期更好地增強(qiáng)和發(fā)展學(xué)生的分析能力。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；高階認(rèn)知；分析能力

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕? A? ? ? ? 〔文章編號〕? 1674-6317? （2023）? 20-0031-03

義務(wù)教育科學(xué)課程旨在培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)?？茖W(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)包括科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐和態(tài)度責(zé)任。談到科學(xué)思維，有教師往往又會(huì)談到科學(xué)的高階思維、高階認(rèn)知，認(rèn)為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力包括培養(yǎng)學(xué)生的高階認(rèn)知能力、高階思維能力。在此有必要先對科學(xué)思維、高階思維、高階認(rèn)知的關(guān)系進(jìn)行如下說明。

從心理學(xué)的角度看，認(rèn)知是指人獲得知識或應(yīng)用知識的過程，或信息加工的過程。它包括感覺、知覺、記憶、思維和語言，可見科學(xué)思維隸屬于認(rèn)知領(lǐng)域。布盧姆的教育目標(biāo)分類學(xué)，將認(rèn)知過程按照從簡單到復(fù)雜、從促進(jìn)知識保持到促進(jìn)知識遷移的順序，分成六個(gè)類別：記憶（回憶）、理解、應(yīng)用、分析、評價(jià)、創(chuàng)造。前三個(gè)均屬于知識本身層面，與知識保持的聯(lián)系更為緊密，一般界定為低階認(rèn)知能力；后三個(gè)往往發(fā)生在把知識運(yùn)用到更復(fù)雜的任務(wù)中，超越了知識本身，成為學(xué)生成功解決問題的必備能力，一般界定為高階認(rèn)知。高階思維是發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的認(rèn)知活動(dòng)。從高階思維的內(nèi)涵來看，高階思維能力與高階認(rèn)知能力表意相同，所以我們認(rèn)為，高階思維和高階認(rèn)知能力都包含分析、評價(jià)、創(chuàng)造能力。由此我們得出，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，包括培養(yǎng)學(xué)生的高階認(rèn)知能力，即分析、評價(jià)和創(chuàng)造能力。

分析、評價(jià)和創(chuàng)造這三種高階認(rèn)知能力在我們的科學(xué)課堂上確有落實(shí)，但也存在落實(shí)不到位的情況。教學(xué)中，教師應(yīng)注意哪些問題以確保其落實(shí)到位？因高階認(rèn)知能力涵蓋的范圍相對廣泛，所以筆者進(jìn)行聚焦，以高階認(rèn)知能力中的“分析能力”為例，談一談在科學(xué)探究活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生分析能力這種高階認(rèn)知能力應(yīng)該注意的問題。

一、提供充分的分析材料，讓分析結(jié)果更具說服力

分析的關(guān)鍵詞是“關(guān)系”，即找出觀察對象各個(gè)組成部分之間的關(guān)系，或部分與整體的關(guān)系；或者是找出多個(gè)觀察對象之間存在的關(guān)系；或找出現(xiàn)象與條件之間存在的關(guān)系；等等。找出關(guān)系，就是找到解決問題或解釋現(xiàn)象的證據(jù)，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生應(yīng)用科學(xué)的邏輯思維方法建立科學(xué)概念。找“關(guān)系”要經(jīng)歷怎樣的過程呢？布盧姆認(rèn)為，分析包括區(qū)別、組織、歸因的過程。區(qū)別、組織、歸因的結(jié)果是找到關(guān)系，所以我們也可以說找關(guān)系的過程經(jīng)歷了區(qū)別、組織、歸因的過程。在這里需要指出的是，學(xué)生的分析材料要充足、全面，避免因分析的材料不足或不全面導(dǎo)致分析的結(jié)果不能成為科學(xué)結(jié)論得出的有力佐證。我們來具體舉例說明。

湘科版科學(xué)四年級下冊第4課《導(dǎo)體和絕緣體》，要求指導(dǎo)學(xué)生建立導(dǎo)體和絕緣體的科學(xué)概念。在教學(xué)中，教師向?qū)W生提供紙、鋁片、銅鑰匙、橡皮、塑料尺子、導(dǎo)線的外皮（橡膠）、木頭、回形針、釘子、鐵絲，讓學(xué)生將它們分別連接在簡單電路中，看哪些材料能夠使小電珠亮起來，哪些材料不能，并進(jìn)行記錄。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)：銅鑰匙、回形針、釘子、鐵絲、鋁片能夠使小電珠亮起來；橡皮、塑料尺子、導(dǎo)線的外皮（橡膠）、木頭不能夠使小電珠亮起來。

面對這些豐富的感性材料，教師組織學(xué)生進(jìn)行分析活動(dòng)。

觀察：比較連接在簡單電路中能使小電珠亮起來的材料和不能使小電珠亮起來的材料，你有什么發(fā)現(xiàn)？

學(xué)生經(jīng)歷以下分析活動(dòng)。區(qū)別：觀察連接在簡單電路中能使小電珠亮起來的材料和不能使小電珠亮起來的材料，找出各種材料的共同特征，專注于這些特征。在這一過程中學(xué)生經(jīng)歷了兩次求同，找到了“共同點(diǎn)之間的關(guān)系”。第一次：在不同環(huán)境中，將銅鑰匙、銅絲、回形針、釘子、鐵絲、鋁絲分別安裝在簡單電路中，形成不同的環(huán)境，都有一個(gè)現(xiàn)象存在，即它們都是金屬材料，都產(chǎn)生了相同的現(xiàn)象——小電珠亮起來。第二次：將橡皮、塑料尺子、導(dǎo)線的外皮（橡膠）、木頭、布料、硬紙板連接在簡單電路中，都有一個(gè)因素存在，即它們都是非金屬材料，都產(chǎn)生了相同的現(xiàn)象——小電珠沒有亮起來。將共同特征與小電珠的亮滅產(chǎn)生聯(lián)系，這是組織。在組織過程中，學(xué)生又經(jīng)歷了求異的過程，找到了現(xiàn)象與條件之間的關(guān)系：當(dāng)一個(gè)因素存在的時(shí)候，即連接簡單電路中的材料是金屬材料時(shí)，就能夠使簡單電路中的小電珠亮起來；當(dāng)這個(gè)因素不存在時(shí)，即連接簡單電路中的材料是非金屬材料時(shí)，如橡皮、塑料尺等，簡單電路中的小電珠就不能夠亮起來。結(jié)合組織的結(jié)果進(jìn)行判斷，形成自己的觀點(diǎn)就是歸因。歸因就是找到現(xiàn)象與條件之間最本質(zhì)的原因：電流容易通過金屬材料，不容易通過非金屬材料。

上述分析活動(dòng)的順利進(jìn)行，離不開豐富的證據(jù)支持。如果給學(xué)生提供的金屬材料和非金屬材料是一種或兩種，學(xué)生在分析中也會(huì)發(fā)現(xiàn)金屬材料和非金屬材料連接到簡單電路中，出現(xiàn)了不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但是因?yàn)槔由僖恍?，就?huì)從心理上減弱對“電流容易通過金屬材料，不容易通過非金屬材料”這一分析結(jié)果的可信度。

二、提出與思維特點(diǎn)相適應(yīng)的問題，讓分析活動(dòng)順利展開

科學(xué)概念是客觀事物的特有屬性或本質(zhì)屬性在人們頭腦中的反映，是對科學(xué)事物的抽象，是人們觀察實(shí)驗(yàn)和思維相結(jié)合的產(chǎn)物。觀察和思維之間的橋梁是問題。結(jié)合觀察實(shí)驗(yàn)思考問題，進(jìn)行分析、評價(jià)，最終建立科學(xué)概念。在教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)，有時(shí)教師提出的問題與所教學(xué)生的思維特點(diǎn)不適應(yīng)，導(dǎo)致學(xué)生的分析活動(dòng)受阻。

還是以《導(dǎo)體和絕緣體》一課為例，舉例說明（學(xué)生所做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相同，即將不同材料連接到簡單電路中，觀察小電珠的亮滅情況）。

第一位教師的問題設(shè)計(jì)：為什么有的小電珠亮了？有的小電珠沒有亮？全班學(xué)生沉默。

第二位教師的問題設(shè)計(jì)如下：

問題一：觀察連接在簡單電路中能使小電珠亮起來的材料和不能使小電珠亮起來的材料，你有什么發(fā)現(xiàn)？

學(xué)生發(fā)現(xiàn)能使小電珠亮起來的是金屬材料，不能使小電珠亮起來的是非金屬材料（具體分析過程如上所述）。

問題二（承接上一問題）：在《點(diǎn)亮小燈泡》一課中，我們已經(jīng)知道小燈泡被點(diǎn)亮的原因，結(jié)合這樣的認(rèn)識，你對剛才的發(fā)現(xiàn)有什么進(jìn)一步的想法？

學(xué)生頭腦中進(jìn)行“演繹式”的分析活動(dòng)，將三種情況進(jìn)行區(qū)別。三種情況為：連接到簡單電路中能使小電珠亮起來的金屬材料、連接到簡單電路中不能使小電珠亮起來的非金屬材料、電流經(jīng)過燈絲能夠使小電珠被點(diǎn)亮。組織：建立三種情況之間存在的聯(lián)系。結(jié)合這樣的聯(lián)系進(jìn)行歸因：電流容易通過金屬材料，不容易通過非金屬材料。需要指出的是，組織與區(qū)別這兩種認(rèn)識過程通常同時(shí)存在，即學(xué)生首先辨認(rèn)相關(guān)的要素，然后確定要素之間的聯(lián)系。此外，組織是歸因的基礎(chǔ)。在組織過程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了“聯(lián)系”，結(jié)合聯(lián)系，進(jìn)行判斷，這是歸因。結(jié)合歸因的結(jié)果，教師呈現(xiàn)科學(xué)上對導(dǎo)體和絕緣體的概念界定。不難發(fā)現(xiàn)，此時(shí)教師呈現(xiàn)的導(dǎo)體和絕緣體的概念，是學(xué)生自己分析的結(jié)果，教師只是在此基礎(chǔ)上幫助學(xué)生給“容易讓電流通過的物體和不容易讓電流通過的物體”起了個(gè)名字。

同樣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，面對不同的問題，學(xué)生的反應(yīng)截然相反：面對教師一的問題，學(xué)生沉默；面對教師二的問題，學(xué)生侃侃而談。問題出在哪里？將兩位教師提出的問題進(jìn)行對比，我們發(fā)現(xiàn)，教師二提出的問題與學(xué)生的思維發(fā)展相適應(yīng)，教師一則相反。學(xué)生回答教師一的問題：為什么有的小電珠亮了？有的小電珠沒有亮？學(xué)生需要自己從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中尋找回答這個(gè)問題的答案。這對思維以形象思維為主，思維的敏捷性、靈活性有待提高的小學(xué)三年級學(xué)生來說，有一定的難度。此外，教師二的問題設(shè)計(jì)考慮到學(xué)生的思維特點(diǎn)，所以進(jìn)行遞進(jìn)式的提問，前一個(gè)問題的答案是分析后一個(gè)問題的基礎(chǔ)。這樣遞進(jìn)式的提問，成為學(xué)生分析活動(dòng)的腳手架，引領(lǐng)學(xué)生思考的方向，引導(dǎo)學(xué)生層層深入分析。

基于以上分析可以看出：針對不同年齡段的學(xué)生，教師的問題設(shè)計(jì)要考慮不同年齡學(xué)生的思維特點(diǎn)，讓問題設(shè)計(jì)與學(xué)生的思維特點(diǎn)相適應(yīng)。這樣才能確保分析活動(dòng)的有效落實(shí)，確保學(xué)生的分析能力得到切實(shí)發(fā)展和提高。

三、抓住概念的內(nèi)涵，助推分析能力提高

科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)強(qiáng)調(diào)對知識和原理的深度理解和靈活應(yīng)用。知識和原理的深度理解和靈活應(yīng)用離不開分析活動(dòng)。指向?qū)χR和原理深度理解的分析活動(dòng)，不但能夠推動(dòng)學(xué)生分析能力的提升，而且能助力學(xué)生對知識和原理的靈活應(yīng)用。

指向?qū)χR和原理深度理解的分析活動(dòng)，需要教師首先分析概念的內(nèi)涵，把握概念的內(nèi)涵，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合小學(xué)生的思維特點(diǎn)（形象思維為主）和認(rèn)識特點(diǎn)（形象性和直觀性），確定指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析活動(dòng)的具體內(nèi)容，使分析的結(jié)果指向概念（科學(xué)知識）的內(nèi)涵。

湘科版科學(xué)五年級上冊“熱傳遞”單元，學(xué)生需要建立的科學(xué)概念為：熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射。建立這三個(gè)科學(xué)概念不是最終目的，最終目的是學(xué)生能夠?qū)ι钪械倪@些現(xiàn)象進(jìn)行準(zhǔn)確判斷、解釋，并嘗試?yán)眠@三種熱傳遞的方式解決生活中的實(shí)際問題。為此教材還單獨(dú)設(shè)計(jì)了《制作保溫裝置》一課來考查學(xué)生對這些科學(xué)概念的理解和應(yīng)用情況。這就提醒教師要指導(dǎo)學(xué)生通過分析活動(dòng)把握其中的內(nèi)涵，從而實(shí)現(xiàn)最終目的。

教材對這三個(gè)概念是這樣描述的：熱從物體溫度高的部分傳到溫度低的部分，或者從溫度高的物體傳到溫度低的物體，這種傳熱方式稱為熱傳導(dǎo)；在給水加熱的過程中，熱水會(huì)上升，冷水會(huì)下沉，形成對流，隨著水的流動(dòng)，熱由高溫處傳到低溫處，這種熱的傳遞方式稱為熱對流；物體還能不靠任何介質(zhì)向外發(fā)射出熱輻射。結(jié)合概念表述可以看出：這三個(gè)概念分別描述了各自熱傳遞發(fā)生的過程和條件。這就提醒教師，在分析活動(dòng)中，不但要指導(dǎo)學(xué)生感知其各自的發(fā)生過程，同時(shí)也要指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識它們各自的發(fā)生條件：傳導(dǎo)的發(fā)生過程，要注意物體內(nèi)部傳導(dǎo)是相互接觸的，物體間的傳導(dǎo)也是以接觸為條件的，重點(diǎn)是與后面熱輻射的學(xué)習(xí)相區(qū)別。而與熱對流的區(qū)別，則表現(xiàn)為液體可流動(dòng)的性質(zhì)所導(dǎo)致的一種新的熱傳遞方式。這樣分析的結(jié)果，使學(xué)生展示保溫裝置的設(shè)計(jì)方案時(shí)，侃侃而談，自信滿滿。

通過教學(xué)實(shí)踐我們發(fā)現(xiàn)，指向概念內(nèi)涵的分析活動(dòng)，不但讓學(xué)生對概念的內(nèi)涵有了深刻的理解和把握，同時(shí)也讓學(xué)生的分析與之前相比更深一步。這樣的行為培養(yǎng)也會(huì)逐漸幫助學(xué)生形成一種分析習(xí)慣：自己嘗試找一找所建立概念的內(nèi)涵或與其他相關(guān)概念的本質(zhì)區(qū)別。這種習(xí)慣最終促成學(xué)生分析能力的提升和飛躍。

總之，在培養(yǎng)學(xué)生分析能力這一高階認(rèn)識能力時(shí)，教師要注意給學(xué)生提供充分的分析資料，提升分析結(jié)果的可信度，提出與學(xué)生思維特點(diǎn)相適應(yīng)的問題，確保分析活動(dòng)順利展開，在分析中抓住概念內(nèi)涵，讓學(xué)生的分析更深一步，從而切實(shí)提高和發(fā)展學(xué)生的分析能力。

【本文系北京市教育學(xué)會(huì)小學(xué)科學(xué)教學(xué)專業(yè)委員會(huì)“十四五”教育科研課題2021年度子課題“中年級物質(zhì)科學(xué)高階認(rèn)知的研究”的研究成果，課題編號：XXKXYB2021-001】

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