在观察和比较中培养学生高阶思维

在指向核心素养的教学实践中，教学目标需要从“双基”“三维目标”向核心素养转型，教学过程需要从浅层学习向深度学习转型，教学评价需要从对学习的评价向为了学习的评价、评价即学习转型。[1]发展核心素养的学习方式离不开深度学习，学生主要通过“发现问题、建构问题、解决问题、反思问题、设计问题”五个层次的问题化学习，充分运用分析与综合、抽象与概括、比较与分类、逻辑推理、类比思维等科学思维方法，实现自身科学思维的进阶与发展。[2]

科学课程标准指出，科学思维是从科学的视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，主要包括模型建构、推理论证、创新思维等。因此，科学思维不仅是学生学习科学应该具备的关键能力，也是适应现代社会发展的重要思维方式，而且可以迁移到其他各个领域。

对一年级学生来说，无论是知识水平还是思维发展水平都与高阶思维有一定的差距，但这并不意味着就要忽视或放弃对他们高阶思维的渗透与培养，因为学生要学习的科学知识是由浅入深、循序渐进的，思维的发展过程是螺旋式上升的。也就是说，即使在小学低年级，教师应注重培养学生比较、分析等简单的思维能力，引导他们尝试像科学家一样思考与研究，为促进他们高阶思维的发展奠定基础，以达成“逐步形成适应个人终身发展和社会发展所需要的正确价值观、必备品格和关键能力”的目标。现以一年级《观察水果》一课为例，分析如何在观察和比较中培养一年级学生的高阶思维。

一、教学分析

《观察水果》是一年级“我们的感觉器官”单元中的一课，该单元围绕“观察与描述”主题展开，旨在引导学生通过感官体验，初步学会观察、描述常见物体的特征，为后续的科学学习奠定基础。

《我们怎样知道》一课，主要让学生认识人的五种感觉器官及其功能。在探究“袋子里面有什么”的活动中，学生尝试用不同的感觉器官观察物体，体会五种感觉器官的功能。《观察水果》一课以水果为学习载体，让学生对物体的外部特征，如颜色、形状、气味、味道、表面光滑与粗糙、软硬等，进行有顺序的观察并描述观察结果。在观察和识别物体外部特征的基础上进行比较和分类，初步了解比较、分类的方法。《保护感觉器官》是单元的最后一课，通过感觉器官游戏活动，让学生体会到感觉器官对感知周围世界和日常生活的重要意义。通过蒙眼睛、用身体动作表达想法、戴手套摸东西等一系列游戏活动，让学生体会到感觉器官的重要性：人们一旦失去某些感觉器官就会给生活带来很大的障碍。在此基础上，学生感悟保护感觉器官的重要性，养成自觉保护感觉器官的好习惯。

观察是基本的科学方法之一，感觉器官是观察的生物学基础。在低年级，学生能够识别眼、耳、鼻、舌、皮肤等器官，知道感觉器官的功能及保护方法；中年级进阶为知道呼吸器官和消化器官的功能与保护方法，认识消化和呼吸系统；高年级进阶到认识脑的结构与功能及其保护措施，认识神经系统。从低年级到高年级，以“器官”为主要概念，学生按照从简单到复杂进行学习进阶，逐步建构人体由不同器官构成、由多个系统组成等科学概念，理解结构与功能、系统与模型等跨学科概念。同时，在按照从简单到复杂进行学习进阶的过程中，“观察与比较”在各个阶段、各个领域都有所涉及（如图1）。可以看出，该课是后续学生继续进行观察、比较、分析事物之间相同和不同的基础，这也是培养一年级学生高阶思维的关键。

二、提供具象的研究对象，加强学生观察力的培养

一年级学生的思维尚处于萌芽阶段，认知能力处于具象认知阶段，解决问题的方法应以低阶思维的观察、描述、比较、简单分析等思维技能为主。观察是进行科学探究活动、激活思维的基础，对一年级学生来说，理解科学概念、培养高阶思维要从低阶思维的培养入手，从观察物品的外部特征开始，逐渐从物质的角度认识周围世界。观察是辩证地认识事物的基础，是认识世界的开始，是寻找真理的基本途径之一。通过学习比较和分类，学生可以知道：比较是指确定事物之间差异点和共同点的思维过程；分类是指按照一定标准把物体分门别类。不难发现，比较和分类表达了观察的意义，观察的意义决定了在选择事物时要围绕一个标准展开。

上课伊始，教师选择了两个不同品种的橘子作为观察对象（如图2），它们具有一些相同点，但又有着很大的不同。这样有结构的材料，为培养学生的高阶思维提供了感性素材。教师基于真实的生活情境提出实际问题，引领学生从现实世界走进科学世界。

教学片段

师：有同学的奶奶家在南方，这是当地的两种橘子。如果只种植其中一种，你会怎么选择？为什么？

生：我想选择1号橘子，因为1号橘子更大。

生：我想选择2号橘子，因为我吃过2号橘子，它特别甜。

师：我们可以从哪些方面观察、比较这两种橘子呢？

此时学生判断的依据主要来源于生活经验，主观性较强，对两种橘子特征的认识并不全面。教师追问“从哪些方面观察、比较这两种橘子”可以唤醒学生的已有经验，引导他们主动联系上一课学习到的观察方法及观察顺序进行科学观察，寻找两个不同品种的橘子各自的特征，获得充足的事实依据。

三、运用比较记录单，在比较中发展辩证思维

为了帮助学生在观察的基础上，更加直观、全面地比较物体的相同和不同，教师可以采用比较法。这是一种认识事物的辩证方法，要求对一切事物都采取矛盾分析的方法，同时把握矛盾的两个方面以及双方之间既对立又统一的关系。因此，我们设计了如图3的记录单，为学生的比较和分析提供灵活的思维支架，帮助他们更有目的、更清楚地进行比较，引导他们辩证地认识物品的相同和不同。

在利用比较法观察与比较的过程中，学生逐步从大小、形状等多个不同方面完善对橘子特征的认识。观察后，学生将小组记录单向全班同学进行分享，同时，教师利用不同颜色的板贴形成班级记录单（如图4）。在组间交流和分析的过程中，教师不断完善班级记录单，初步渗透同一类事物既有相同点也有不同点、不同事物中存在着相同点这一辩证思维，突破该课教学重点。

教学片段

师：通过观察，我们发现了橘子这么多的特征。快来看一看、比一比，你有什么发现？

生：我发现，它们有一个不同点，1号橘子比2号橘子大；它们也有一个相同点，都是椭球形的。

师：像这样不一样的地方，在科学上，我们把它称为不同点；而一样的地方，把它称为相同点。今天，我们研究的就是相同和不同。你还发现了这两个橘子有哪些相同点或不同点？

生：我发现，1号橘子比2号橘子硬，2号橘子比1号橘子软。我还发现了一个相同点，就是它们都有一样的橘子味。

师：那硬和软就是它们的——

生：不同点。

师：而一样的橘子味，就是它们的——

生：相同点。

师：谁再来说一说你的发现？

生：它们有一个不同点，就是它们的颜色不一样，1号橘子是绿色的，2号橘子是橙色的；它们还有一个相同点，就是它们都有橘络。

在不断观察、比较的过程中，学生逐渐发现两种橘子既有相同，又有不同。这是学生在观察的基础上，进行比较的思维加工过程，是他们初步体会“相同和不同”的辩证思维过程，突破了该课的教学难点。有了这样的认识后，教师再次带领学生回顾该课最初的问题。

教学片段

师：这次，你想选择哪种橘子进行种植，为什么？

生：我想选择2号橘子，因为2号橘子比1号橘子要小、更软、更好剥皮。

师：你们的想法都和她一样吗？

生：我不同意她的观点。我想选择1号橘子，因为1号橘子比2号橘子大，2号橘子比1号橘子软，一剥皮它就烂了。

师：今天我们不仅能够结合自己的生活经验，还能够通过全面观察和细致比较，做出有依据的判断。你们可真了不起！

学生不仅能够以观察到的事实为依据进行选择，还能够辩证地比较两种橘子各自的优势。此时，学生的高阶思维有了一定的发展。

四、设计科学表达提示语，在讨论交流中强化分析思维

学生的表达与思维密切相关。在试教中，教师发现：近70%的学生在比较后的表达不完整，只单纯说A大B小，缺少对比较的科学表达，只有10%的学生有较为完整的表达。为此，教师设计了这样的提示卡“    和    比，    ”，引导学生完整地描述比较的对象及结果，规范学生进行科学表达，这也是在有意识地引导他们将比较的结果外显。

在课堂教学中，教师利用小组积分表进行形成性评价的同时，也是对学生学习效果的评价。从学生由“点”到“面”的回答可以看出（如图5），他们能够全面地观察、比较物品的相同和不同。教师以材料块作为该课的拓展与延伸，引导学生利用比较法，对其他类事物按照一定的标准进行比较和分类，促进他们思维的迁移，以达到进一步发展比较、分析思维能力的目的。

结语

对学生高阶思维的培养并不是一节课、一个单元、一个学期就能达成的，而是需要教师在教学过程中从最初的科学探究、简单的科学方法入手，循序渐进，长期坚持、贯穿至每一个学段。对一年级学生来说，科学观察是支撑他们进行深入分析、比较、评价的基础条件，通过全面有序的观察描述、分析事物的特征，并用科学的表达分享自己的发现，交流自己的观点，能激发与他人之间激烈的思维碰撞，不断激活自己的思维。

[课题：人民教育出版社课程教材研究所“十四五”课题“小学科学跨学科学习及教材呈现研究”，批准号：KC2022-32]

（作者单位：张蒙、张莉，北京市西城区奋斗小学；李亚，北京市西城区阜成门外第一小学）

参考文献

[1]吴举宏.指向核心素养的教学实践亟待“四个转型”[J].教学与管理，2023（28）.

[2]陈华轩，谭振兴.创设命题情境 聚焦高阶思维 促进深度学习——以2022年广州市中考物理试题为例[J].物理通报，2023（09）.