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用數(shù)據(jù)呈現(xiàn)科學(xué)課堂上學(xué)生高階思維可視化的初探
用數(shù)據(jù)呈現(xiàn)科學(xué)課堂上學(xué)生高階思維可視化的初探
梁瑞紅
【摘要】在科學(xué)課上記錄科學(xué)數(shù)據(jù)是科學(xué)課主要的學(xué)習(xí)部分，也是科學(xué)探究的重要方法。在數(shù)據(jù)的記錄中，既體現(xiàn)出學(xué)生思維呈現(xiàn)，也是教師評價學(xué)生學(xué)習(xí)的依據(jù)。教學(xué)中利用數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)，來培養(yǎng)學(xué)生的"思考、自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新"能力高階思維。
【關(guān)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(xué)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(yīng)該是在美國教育學(xué)家布盧姆的教育目標分類學(xué)的基礎(chǔ)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(dǎo)的學(xué)習(xí)目標分成六類：知識、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評價，其中知識、理解、應(yīng)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(xué)需要高階學(xué)習(xí)模式的支持。高階學(xué)習(xí)是一種需要學(xué)習(xí)者運用高階思維的學(xué)習(xí)活動。而運用探究、發(fā)現(xiàn)和研究型學(xué)習(xí)的模式——合作小組學(xué)習(xí)、討論、案例學(xué)習(xí)、角色扮演、項目研究、模擬性決策和問題求解學(xué)習(xí)活動等，有利于發(fā)展學(xué)的高階思維能力。尤其是發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)，能有效地促進學(xué)習(xí)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(xué)，創(chuàng)設(shè)可視化教學(xué)環(huán)境
在科學(xué)課堂教學(xué)模式基本都是以小組合作、實驗觀察分析、驗證結(jié)論等學(xué)習(xí)的活動，而交流活動貫穿科學(xué)探究的始終。但是現(xiàn)實的科學(xué)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(xué)生高階思維能力的培養(yǎng)。小學(xué)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(xué)實驗課上，教師都是引導(dǎo)學(xué)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(xué)習(xí)，是以思維為基礎(chǔ)的問答策略。也就是說，教師教學(xué)問題的設(shè)計（包括口頭和書面問題） 是教學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)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(xué)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(xué)生的高級思維技能的最好方法。但一些抽象的概念學(xué)生難以理解時，可以利用可視化技術(shù)，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(guān)系，而是顯而易見的表征。思維可視化的過程中，圖示技術(shù)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(xué)中，利用它創(chuàng)設(shè)一種形象化和可視化的教學(xué)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(xué)習(xí)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(gòu)那些因素有關(guān)呢？引導(dǎo)學(xué)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(xué)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(xué)生清晰地知道：擺的快慢與擺重?zé)o關(guān)。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(guān)。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(xué)生去思考、表達、理解新知，幫助學(xué)生在頭腦中形成結(jié)論，并能促進學(xué)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(dǎo)學(xué)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(dǎo)學(xué)生思考、討論，各抒己見，就會促進學(xué)生思維火花的碰撞，而正是有了這樣的討論和分析，學(xué)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(xué)生記錄的數(shù)據(jù)表格或圖形數(shù)據(jù)，都要學(xué)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(xué)的最高權(quán)威就是事實，用真實的數(shù)據(jù)說話，追求真理是我們應(yīng)有的對待科學(xué)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?zé)o關(guān)；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(guān)。
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(xué)家大膽的猜測。如在科學(xué)課的教學(xué)中，教師應(yīng)當鼓勵學(xué)生圍繞問題，根據(jù)以往的經(jīng)驗，說出自己的估計。假設(shè)的思維過程，主要是讓學(xué)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(yù)測。在這過程中，教師不要粗暴地干預(yù)學(xué)生的假設(shè)，應(yīng)當讓學(xué)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(xué)時，讓學(xué)生擺動擺的過程中，許多學(xué)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(yīng)當鼓勵學(xué)生根據(jù)日常生活的經(jīng)驗，說出自己的假設(shè)。擺的快慢可能會與擺的結(jié)構(gòu)因素有關(guān)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(yīng)讓學(xué)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(xué)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(shè)的結(jié)論是否正確的思維過程。數(shù)據(jù)記錄是學(xué)生獲得真知，解決問題的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)更是學(xué)生運用所學(xué)的知識技能，親自去尋找答案的過程，它是培養(yǎng)學(xué)生各種能力的有效手段。所以，這一過程中學(xué)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(xué)科學(xué)課中，學(xué)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(xué)生科學(xué)思維發(fā)展、提升學(xué)生高階思維的科學(xué)素養(yǎng)等目標引導(dǎo)研討活動。
參考文獻：
[1]黎加厚。教育信息化環(huán)境中的學(xué)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(xué)設(shè)計的宗旨：促進學(xué)習(xí)者高階能力發(fā)展[J].電化教育研究，2004,（11）。
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