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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(píng)價(jià)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(lái)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(lèi)號(hào)：G622.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-0568 （2016） S1-0015-02
作者簡(jiǎn)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(gè)概念，還沒(méi)有公認(rèn)一致的定義。如果要追溯的話(huà)，這個(gè)概念應(yīng)該是在美國(guó)教育學(xué)家布盧姆的教育目標(biāo)分類(lèi)學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。他在1956年進(jìn)行教育目標(biāo)分類(lèi)的時(shí)候把以認(rèn)知為主導(dǎo)的學(xué)習(xí)目標(biāo)分成六類(lèi)：知識(shí)、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評(píng)價(jià)，其中知識(shí)、理解、應(yīng)用被稱(chēng)為低階思維，分析、綜合、評(píng)價(jià)被稱(chēng)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(yùn)用高階思維的學(xué)習(xí)活動(dòng)。而運(yùn)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(xiàng)目研究、模擬性決策和問(wèn)題求解學(xué)習(xí)活動(dòng)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(jìn)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(shí)驗(yàn)觀察分析、驗(yàn)證結(jié)論等學(xué)習(xí)的活動(dòng)，而交流活動(dòng)貫穿科學(xué)探究的始終。但是現(xiàn)實(shí)的科學(xué)課中的交流活動(dòng)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(wèn)題時(shí)，他們的注意力大多數(shù)集中在誰(shuí)在說(shuō)，只想著抓住別人說(shuō)錯(cuò)的地方進(jìn)行反駁，而不是去思考別人為什么這樣說(shuō)。顯然，這樣的研討活動(dòng)只是處于一種低階思維，流于形式的活動(dòng)。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)課上，教師都是引導(dǎo)學(xué)生收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后開(kāi)始進(jìn)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(wèn)答策略。也就是說(shuō)，教師教學(xué)問(wèn)題的設(shè)計(jì)（包括口頭和書(shū)面問(wèn)題） 是教學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)生高階思維的最有效手段。開(kāi)放性的、挑戰(zhàn)性的、沒(méi)有現(xiàn)成答案的、具有穿透力的、需要學(xué)生運(yùn)用他們的聰明才智才能夠回答的問(wèn)題，這類(lèi)問(wèn)題很多就是發(fā)展學(xué)生的高級(jí)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(shí)，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(shí)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(jiàn)的表征。思維可視化的過(guò)程中，圖示技術(shù)是實(shí)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(shí)表達(dá)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(jìn)知識(shí)的理解與吸收，改善知識(shí)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證改變擺擺動(dòng)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(lái)記錄實(shí)驗(yàn)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(jì)圖
表格式數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換成各種統(tǒng)計(jì)圖。如將"擺的研究"活動(dòng)后收集到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成折線統(tǒng)計(jì)圖，學(xué)生就更容易得出解釋。
從數(shù)據(jù)折線圖情況來(lái)看，原來(lái)數(shù)據(jù)表格記錄的抽象化實(shí)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(zhǎng)度有關(guān)。也就是說(shuō)利用圖形化把實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可視化出來(lái)，把隱性知識(shí)顯性化、可視化，方便學(xué)生去思考、表達(dá)、理解新知，幫助學(xué)生在頭腦中形成結(jié)論，并能促進(jìn)學(xué)生高階思維能力的培養(yǎng)。
3.掌握?qǐng)D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(xì)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(zhǔn)確度的原因是什么？如果再繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)的話(huà)，你估計(jì)會(huì)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(jiàn)，就會(huì)促進(jìn)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(duì)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(jìn)行分析、整理。篩選出有用的數(shù)據(jù)，把無(wú)用的數(shù)據(jù)去掉，按要求整理好并進(jìn)行推理分析，得出結(jié)論。因?yàn)榭茖W(xué)的最高權(quán)威就是事實(shí)，用真實(shí)的數(shù)據(jù)說(shuō)話(huà)，追求真理是我們應(yīng)有的對(duì)待科學(xué)的態(tài)度。如：從數(shù)據(jù)情況來(lái)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(zhǎng)度有關(guān)。
2.通過(guò)大膽的猜測(cè)，提高高階思維能力的踐行
猜測(cè)就是大膽的判斷。我們知道，無(wú)數(shù)的發(fā)明都是來(lái)源于科學(xué)家大膽的猜測(cè)。如在科學(xué)課的教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生圍繞問(wèn)題，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，說(shuō)出自己的估計(jì)。假設(shè)的思維過(guò)程，主要是讓學(xué)生調(diào)動(dòng)已有的經(jīng)驗(yàn)，在觀測(cè)前對(duì)事物的變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。在這過(guò)程中，教師不要粗暴地干預(yù)學(xué)生的假設(shè)，應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生充分發(fā)表自己的意見(jiàn)，這樣他們才會(huì)在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中有一種更加求實(shí)的精神，并渴望通過(guò)實(shí)驗(yàn)尋求答案。再如，在進(jìn)行"擺的快慢"的教學(xué)時(shí)，讓學(xué)生擺動(dòng)擺的過(guò)程中，許多學(xué)生都會(huì)提出這樣的問(wèn)題：影響擺的快慢是什么因素呢？對(duì)于這樣的問(wèn)題，教師應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)日常生活的經(jīng)驗(yàn)，說(shuō)出自己的假設(shè)。擺的快慢可能會(huì)與擺的結(jié)構(gòu)因素有關(guān)系。諸如"擺的重量，擺輕就擺動(dòng)快""擺幅大，擺動(dòng)就慢""擺繩長(zhǎng)度不會(huì)影響擺動(dòng)得快慢"的答案，教師不要馬上下結(jié)論，應(yīng)讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)去驗(yàn)證答案。
數(shù)據(jù)圖形的記錄呈現(xiàn)，就是學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論，對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行觀察比較，以此來(lái)驗(yàn)證假設(shè)的結(jié)論是否正確的思維過(guò)程。數(shù)據(jù)記錄是學(xué)生獲得真知，解決問(wèn)題的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)更是學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)技能，親自去尋找答案的過(guò)程，它是培養(yǎng)學(xué)生各種能力的有效手段。所以，這一過(guò)程中學(xué)生綜合運(yùn)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(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)收集數(shù)據(jù)后的研討活動(dòng)，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(jìn)行。而教師則要圍繞促進(jìn)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(biāo)引導(dǎo)研討活動(dòng)。
參考文獻(xiàn)：
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[2]鐘志賢。教學(xué)設(shè)計(jì)的宗旨：促進(jìn)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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