網路科學課堂中培養學生高階思維的策略研究
【摘要】基於部分高年級科學課堂理論性較強，無法透過動手實驗獲得新知的這部分知識，課題團隊以培養小學生高階思維為目標，將知識融入網路課堂，網路科學課堂中培養高年級學生高階思維的策略研究。根據在網路環境下對學生進行高階思維能力培養方法的實質，課題從網路環境支援策略、教學過程中的實施策略、多元評價策略等三個方面進行了研究，並初步總結了在網路科學課堂中促進學生高階思維能力發展的策略。
【關鍵詞】網路課堂；高階思維能力；策略
中圖分類號：G622.4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568 （2016） S1-0021-07
作者簡介：肖玲，廣東省廣州市荔灣區蘆荻西小學教師。
蘆荻西小學（以下簡稱"我校"） 是廣東省第一批資訊科技試驗學校，多年以來一直以"沒有教育資訊化就沒有教育現代化"為共識，大力開展教育資訊化研究。我校今年來先後承擔了國家級、省級的資訊科技課題，教師也在課題的引領下，基於網路環境，開展了豐富的教育教學實踐。此課題就是我校科學科組教師在參與資訊科技課題中、在一線教學工作中確立的研究課題。
本課題自2011年9月透過評審，被立項為荔灣區小課題（荔教辦【2011】36號文）。自立項後，課題組成員圍繞課題的研究目標，基於網路科學課堂，透過資訊課堂提供的支架，開展豐富地教育教學實踐活動，採用多種策略培養學生的高階思維能力。經過課題組成員一年多的研究和實踐，取得了一定的研究成果，基本完成了課題的研究目標。
一、提出問題
隨著科學技術的高速發展，我們每一個人都明顯地感受到科學技術發展帶來的日新月異的變化。因此，注重培養孩子良好的科學素養，讓他們學會用科學的思維方式解決生活中的問題，這就尤為重要。《義務教育科學（3-6年級） 課程標準》明確指出：科學課程改革以培養小學生科學素養為宗旨，積極倡導讓學生親身經歷以探究為主的學習活動。科學探究涉及提出問題、猜想結果、制定計劃、觀察、實驗、製作、收集證據、進行解釋、表達和交流等活動。根據科學的課程目標，教師應在以培養科學素養為宗旨的科學啟蒙課程中，透過教學活動，培養小學生的思維由具體形象思維過渡到抽象邏輯思維，讓他們初步形成以抽象、分析、綜合、評價、創造、比較、分類、判斷、推理等為特徵的高階思維能力。
在小學科學高年級課程中，有部分理論性較強，無法透過動手實驗直接獲得認知的知識，對於學生來說學習起來枯燥吃力。對這部分知識的學習往往會出現以下幾種情況：
（1） 學生囫圇吞棗，書上講什麼就記住什麼；
（2） 學生對課堂知識蜻蜓點水，點到即止，不會深入進行探究；
（3） 學生想深入瞭解更多相關的科學知識，可是又缺乏一個合作學習的平臺。
這種情況下，只能培養學生以識記、理解、認識等為特徵的低階思維，卻無法培養學生以分析、綜合、評價、創造等為特徵的高階思維。針對這種現象，研究者嘗試將這部分的科學知識融入網路課堂，透過資訊課堂提供的支架，試圖研究以培養小學生高階思維能力為目標的策略，從而提高了課堂教學效率，達到培養學生科學思維方式的目的，更好地落實新課標精神。
二、基本概念界定
高階思維是發生在較高認知水平層次上的心智活動或認知能力，個體在複雜情境中接收、儲存新的資訊以及尋找答案時，它表現為個體將資訊整合為一個完整體系、運用抽象思維結構、合理運用邏輯和判斷的能力。
根據Bloom等人的認知教學目標分類，教師可以運用高階思維/學習目標的行為動詞來做參照，檢測自己的教學設計是否有利於促進學習者的高階思維發展，亦即可以根據這些行為動詞來看學習者的學習活動是否運用高階思維進行學習，教學所創設的活動條件是否要求學習者從事這些行為活動。這些行為動詞主要有：分析、討論、評價、分類、預測、選擇、比較、鑑定、證明、結論、假設、建構、對比、概括、創設、計劃、評論、評定、推斷、聯絡、辯護、彙報、計劃、支援、設計、系統化、圖解、寫作、辨別、闡釋等。
三、研究目標與主要內容
（一） 研究目標
1.透過本課題研究，在高年級科學課堂中，藉助資訊科技的運用，總結出以培養小學生高階思維能力為目標的策略。
2.透過本課題研究，解決在實際教學過程中存在的問題，調動學生學習的積極性，促使課程目標的達成。
3.透過本課題研究，讓培養學生高階思維能力的理念滲入小學教師的頭腦中，對教師的教學設計思路產生一定的影響，促進教師教學觀念和教學方式的轉變，提高教師的理論水平和教學能力。
（二） 主要內容
在高年級科學課堂中，既要達到培養學生高階思維能力的目的，又要體現科學學習的探究活動，教師就要根據所學習的知識，搭建資訊科技支架，在教學過程中提出恰當的問題或任務，引起學生思考、調動學生的分析、評價與創造等思維過程的問題，讓學生投入到高階思維過程中去，從而使其高階思維能力得到發展。根據學校和一線教師的具體情況，擬從網路環境支援策略、教學過程中的實施策略、多元評價策略等三個方面進行研究，並初步總結在網路科學課堂中促進學生高階思維能力發展的策略。
四、研究方法
本研究在高年級科學課堂中進行實踐，在研究過程中主要採用了準實驗法、文獻分析法、問卷調查法等方法進行。
（1） 問卷調查法。設計調查問卷，瞭解學生高階思維能力情況和學生心理傾向調查與分析。
（2） 行動研究法。組織課題組成員進行課堂教學研究，並爭取其他教師的支援，對教材中的數學思想進行彙總和整理，並根據反饋的問題調整策略，在實踐中不斷探究、反思、提升。
（3） 文獻分析法。查閱相關文獻，為課題研究提供理論依據。
五、研究過程
（一） 研究的實驗假設
在小學科學課堂教學中，採用資訊科技比採用傳統的課堂教學方式能更好地提高學生高階思維能力。
（二） 研究步驟
在分析了科學課堂中的學生學習理論知識的現狀後，教師根據科學課堂的學習特性，確定了以資訊科技搭建學習支架來培養高年級學生高階思維能力發展的策略研究的方向。此研究步驟和方法如下：
1.研究準備階段
透過文獻分析法、內容分析法，對高階思維能力研究的現狀進行分析，在此基礎上提出要研究的問題。
透過調查法、談話法，對實驗老師和學生進行初步摸查，瞭解研究的可行性。
2.網路支架搭建和教學設計階段
在理論分析的基礎上，第二階段進行網路支架搭建和教學設計階段。
根據第一階段文獻分析法對於培養學生高階思維能力理論的分析，在專題學習網站製作中，將教學問題嵌入其中，利用資訊科技將知識點有機整合成系統的知識結構，並透過文字、圖片、影片等多種形式加以呈現，為高階思維能力的發生創造機會和樹立支架。
在文獻研究過程中，學校研究小組瞭解到多位著名高階思維能力研究者強調了教學問題和教學任務在培養學生高階思維能力中的重要作用，他們對如何設計這樣的教學問題和任務作了相關研究與總結。因此，教師在教學設計中，特別重視教學問題和任務的設計，儘量針對教學內容提出一些問題引發學生思考，重在調動學生的思維，側重內在的學習過程。透過有針對性的教學設計，希望透過執教過程的呈現，學生的高階思維能力會在訓練中得到提高。在此過程中主要運用到了文獻研究法和調查法。
3.實際研究階段
採用行動研究法和問卷調查法，依託小學科學課程開展準研究，探討採用何種教學策略能培養學生的高階思維能力發展。
採用行動研究法。課題組成員第一、二階段基礎上，在五年級（4） 班展開研究，探索網路環境下培養學生高階思維能力發展的教學策略。課題研究組選擇的是五年級《飲食和健康》這個單元進行的，共有3個教學設計的實施。確立3 個教學實施過程，也希望多個教學設計的實施，能對培養學生高階思維能力的策略進行反覆的驗證。
採用經驗總結法。課題組老師針對課堂實驗效果，進行評課和自我反思，並調證策略。
4.研究總結和反思階段
研究總結：對研究過程與結果進行總結反思，統計資料，得出本研究的結論，並根據研究過程的經驗所得，進一步學習理論，撰寫研究報告。此過程中主要採用文獻法和調查問卷法。
反思：提出學科教師在培養學生高階思維能力時應把握的要點，發現研究過程中存在的問題與不足，提出後續研究的方向。
（三） 研究物件設定
此研究是在五年級（4） 班中進行，學生是"網路環境教學實驗班",他們具有一定的科學探究學習綜合素養，學習積極性高、思維活躍、合作精神好、知識面較寬，有一定的自學能力，藉助網路學習的能力較強；學生資訊科技能力較強，會利用網路搜尋、篩選、處理和加工資源。會使用論壇與同學進行交流討論；會使用Powerpoint等資訊科技工具創作作品。因此，希望藉助他們的資訊科技能力來進行此課題的研究。
六、研究結果
（一） 研究成果
課題小組成員透過文獻分析法，瞭解到在網路環境下對學生進行高階思維能力培養方法的實質包含如下三個方面：①提出能夠促進學生高階思維能力發展的問題和任務，即給學生創造發展高階思維能力的機會；②為學生提供思維支架，對學生的思維過程進行啟發與引導；③鼓勵學生用詳細的語言表達自己的觀點，書面表達和口頭表達都可以。
基於以上培養學生高階思維能力培養實質，在課題研究中，課題小組著重從網路環境支援策略、教學過程中的實施策略、多元評價策略等三個方面進行研究，初步總結在網路科學課堂中促進學生高階思維能力發展的策略。
1.網路環境支援策略
課題小組以促進學生高階思維能力的發展為目標，結合網路環境下和科學學科的教學特點，研究開發了五年級上學期《健康生活》單元中《保護我們的消化器官》《水——人體最重要的營養素》《飲食和健康》三個專題學習網站。網站的設計功能定位和框架結構如下：
（1） 設計意圖與高階思維的培養。提供精選與設計的教學材料。專題學習網站提供的學習資料應緊密圍繞重要的教學內容而設計，並沒有提供大量課外資料，使用網站的目的不是為了讓學生大量瀏覽一些知識，所以網站側重對重點內容進行精心設計，將豐富的小遊戲、練習題和思考題貫穿在網站中，讓學生可以透過充滿樂趣的學習過程更加深刻地理解學習內容，並得到高階思維能力的訓練。
強化知識學習過程中的思維訓練。①創設情景，調動思維。用圖片和文字為學生創設一定的情境，可以就此情境提出問題，也可僅提供充滿矛盾的現象，從而引出新課，同時把學生帶入到學習情境中，調動起學生的積極性和思維的活躍性；②設計遊戲，鍛鍊思維。在玩遊戲時，學生通常精神會更加集中，為了完成遊戲中設定的任務，他們需要不斷嘗試與思考，在此過程中，學生的分析、評價與創造能力得到鍛鍊，從而使高階思維能力得到發展；③提出問題，激發思維。網站在提供的教學內容中隨即提出相應的問題，以激發學生思考。要解答這些問題，僅靠回憶知識是不行的。學生需要透過分析、比較、聯想等多種思維過程才能得出答案。如果學生因當前思維水平不足而不能得出正確答案，那麼教師就可以一步一步啟發學生，幫助學生學會分析問題；④整合知識，強化思維。清楚知識點之間的關係、將所學知識梳理成一定的結構是發展思維的重要過程，網頁的製作應注重將前後知識相互聯絡作為一個整體呈現給學生，從而讓學生對所學知識有整體性和系統性的認識，幫助其形成堅實的知識基礎，以便為發展高階思維能力打下基礎。
利用動畫模擬教學任務環境。提高小學生完成教學任務的操作性，亦即保證教師提出的教學任務的有效性。網站中應提供模擬教學任務環境的遊戲，從而保證學生投入精神地去完成教學任務，模擬的教學任務能夠使一些原本操作性不強的練習題變得可操作，從而充分發揮思維訓練的機會，讓學生的高階思維能力得到鍛鍊。
（2） 網站框架結構。"保護我們的消化器官""飲食和健康""水——人體最重要的營養素"三個專題學習網站的框架結構類似，每個網站主要包括情境匯入、學習園地、拓展資源、交流天地與思考練習五個模組。
2.教學實施策略
（1） 注重教學內容分析與教學活動設計策略。對教材的分析中，我們發現有一部分屬於記憶性的內容，另一部分是經過高度概括、總結和探索得來的，具有一定的概括性和抽象性，要想培養學生的高階思維能力，就要充分把握具有概括性和抽象性的內容。在把握內容特點的基礎上，根據內容設計教學活動，讓學生動手、動腦，透過探索與思考來掌握知識，鍛鍊思維。
在教學內容的安排方面，我們不追求課堂的知識容量，而是關注知識點的邏輯性和啟發性，強調對有限的重要內容進行深入理解和分析，並在此基礎上設計豐富的教學活動，從而在課程教學與學習的過程中，充分提供鍛鍊學生的分析、評價與創造能力。
下面就以"保護我們的消化器官"這課為例，對教學內容與教學活動進行分析：
（2） 問題、任務設計策略，教育論文《網路科學課堂中培養高年級學生高階思維的策略研究》。問題或任務設計是鍛鍊學生思維能力的本質因素，無論是在學校課程教學中培養學生的高階思維能力，還是在專門的思維訓練課程中培養學生的高階思維能力，創造讓學生深入思考的機會是必需的，只有調動了學生的思考，才能達到培養高階思維能力的目的。
在科學課的學習過程中，學生往往需要觀察各種現象、分析收集到的資料、針對現象提出猜想、設計實驗去驗證猜想或尋找答案等，如果教師能夠精心設計教學過程，並對學生給予恰當的引導，學生的高階思維能力將會受到良好的訓練。因此，研究小組特別重視教學問題和任務的設計，儘量針對教學內容提出一些問題引發學生思考，所提出的問題不一定需要學生按照探究學習的操作步驟去做才能回答，而是重在調動學生的思維，它側重內在的學習過程，而不是行動上的學習過程。
下面就將《保護我們的消化器官》這課中的問題、任務設計彙總如下：
3.多元評價策略
課題小組成員們對小學生的認知特徵和心理發展進行了分析，小學生的學習動機主要是來自於外部動機，學習力的保持比較短。為了保證教學的效果，在課堂上更需要比較頻繁的評價以激勵和促進學生學習。我們在課堂上採用了多元評價的方法，從各個側面對學生進行評價，激發了他們的學習興趣。
（1） 評價方式的多元化。本課題研究的是網路環境下的課堂策略，因此透過搭建的專題學習網站，為學生們提供協作交流和展示作品的工具，幫助學生透過合作、討論、寫作構建等方式，讓他們進行診斷性和總結性評價。
透過討論活動，孩子們把自己的學習收穫與大家進行分享，經過相互分享和知識碰撞，相互評鑑和反思，能有助於學生對知識形成新的觀點，對知識的認識更加透徹和全面。在活動過程中，培養了學生高階思維中的批判性思維和創造性思維，並充分發揮評價的診斷與促進作用。因此，我們採取了由學生透過留言板和以電子小報的分享成果的形式，將學習自主權交還給學生，充分調動學生的學習積極性與主動性，由學生自己去發現、診斷、總結。
利用BBS開展診斷性評價。藉助網路環境下教學的特點，在學習網站中搭建了BBS留言板作為交流的平臺，學生可將自身的看法和體驗用圖文並茂的形式，與同伴們進行充分的交流和分享，這樣可以將學習的問題多角度、多方面地呈現在學習者的'面前。學生透過這種方式最後能形成對問題的立體性的共識。在此過程中，教師用平等的身份參與到學生的討論中，向學生提出自己的意見，對學生給予適當的指導。此評價方式有利於培養學生的批判性思維、合作精神和高階認知能力的發展。
利用學生電子作品開展總結性評價。利用網路環境和學生資訊科技優勢，以小組為單位讓學生形成最終的學習成果，並進行上傳、互評、展示、點評等，對學生進行分級平等，驗明學生學習的達成度。
（2） 評價主體的多元化。評價主體的多元化在實際教學中得以體現。我們採用了教師評價、同伴互評、自我評價等方式進行。教師根據學生各自不同的特點進行個性化的指導，因材施教，採取有效的方式來評價不同個性的學生的進步，讓每個學生對學習都充滿信心。同伴評價中，利用同伴的力量發揮互助合作與知識共享的精神，達到改進學習的目的。網路環境下的，學習者有了更多的機會進行交流和互動，不受空間和時間的限制。再者，學習者相互熟悉，對同伴的能力和進步是最有發言權的。自我評價對於學生的反思能力會有一定的促進作用，學生透過評價自己的學習，將過去與現在進行比較，能夠更加清晰地認識自己的知識掌握程度。
4.形成測量工具
此課題研究是以培養小學生高階思維能力為目標的策略研究。根據課題組一線教師對高階思維能力的理解，在教學一線的教學中形成了一套卷面測量工具。
（1） 測量工具的主要作用：用於測量研究物件高階思維能力方面的發展。
（2） 測量工具的設計考慮：本次實驗的研究過程都是在教學一線進行的。因此，我們考慮的測量工具都是教學一線能夠實施的，便於操作、分析的內容和方法。根據高階思維能力培養的表現特徵，相對應地設計了卷面測量題目。
（3） 測量工具的主要內容：主要是針對科學課的一些常規性的知識，並將根據知識維度進行測試，最後形成分析成果。測量題目的型別也比較多，有些用的是調查形式，還有些用的是測驗形式。
（4） 測量工具的使用：透過卷面測量工具在研究物件中使用，並對其結果進行統計和分析，進而相應地分析策略使用對學生在高階思維能力發展。
（二） 實驗過程的實施
本實驗以廣州市蘆荻西小學五年級（4） 班為研究班級，對研究班採取資訊科技支援的教學。實驗班的教室配有計算機網路，每位學生擁有一臺多媒體計算機，如圖2是廣州市蘆荻西小學實驗班的教學環境，在研究班的教學過程中運用了專門開發的專題學習網站。
研究教學的內容來自教育科學出版社出版的義務教育課程標準實驗教材小學科學五年級（上冊），教學內容圍繞健康生活展開，重點包括"保護我們的消化器官""飲食和健康"以及"水——人體最重要的營養素".
研究前後，同時對研究班的學生進行高階思維能力測試，測試題的前測和後測題目相同，包括多項選擇題、簡答題和實驗設計題。
（三） 前後測
在實驗開始和結束後，對研究班進行了高階思維能力測試，測試成績的統計與分析如表6所示。
從表中可以看出研究班級高階思維能力前測的平均分是75.36,離散程度是16.41,後測的平均分是81.50,離散程度是10.28,透過計算得出t 值是5.591,查t 分佈表可知，研究前後的高階思維能力測試存在著顯著的差異。
（四） 實驗物件的心理傾向調查與分析
高階思維能力測試的結果表明，在課堂教學中採用資訊科技手段可以提高學生的高階思維能力。除了這一結果，課題小組還想更加深入地瞭解學生對資訊科技應用心理傾向等相關資訊。為此，在研究結束後，課題小組成員對研究班的學生進行了《多媒體課件的應用情況調查問卷》。
此次調查採用問卷調查法，實驗班有34名學生，發放問卷34份，收回問卷33份，回收率為97%,其中有效問卷32份。