摘要：高阶思维能力是学生全面发展的重要指标，也是新时代教育的核心目标之一。小学科学课程通过问题解决式教学为学生提供开放性、探究性的学习机会，能够有效培养学生的分析、推理和创造性思维能力。本文以小学科学问题解决式教学为研究对象，分析其对学生高阶思维能力发展的作用机制，从教学设计、实践路径和评价策略等方面展开讨论。结合实际案例，探讨问题解决式教学在小学科学课堂中的应用效果，为教育改革和教学实践提供有益参考。

关键词：小学科学；问题解决式教学；高阶思维能力；教学设计；实证研究

引言

小学科学教育承担着培养学生科学素养、创新精神和探究能力的任务，而高阶思维能力是这一任务的重要体现。高阶思维能力包括分析问题、评估信息、创造性解决问题的综合能力。然而，传统的科学教学以知识传授为主，难以有效激发学生的思维潜力。

问题解决式教学通过设计具有挑战性的问题情境，引导学生主动探究和合作学习，为学生高阶思维能力的发展提供了良好的载体。本文从问题解决式教学的理论基础出发，分析其在小学科学教学中的应用价值，并通过案例和数据分析实证其对学生高阶思维能力发展的促进作用。

一、问题解决式教学在小学科学教育中的意义

（1）促进学生的问题分析与解决能力

问题解决式教学强调学生在具体情境中发现问题、分析问题并提出解决方案。这种教学方式将学习过程与问题解决过程紧密结合，使学生在解决实际问题的过程中提升分析与决策能力。例如，在“如何净化水源”实验中，学生需要结合所学知识设计有效的净水方法，从而增强其问题解决能力。

（2）激发学生的批判性与创新性思维

高阶思维能力的核心之一是批判性与创新性思维。问题解决式教学通过设置开放性问题，鼓励学生提出多样化的解决方案，并评估每种方案的可行性。例如，在研究“植物的最佳生长环境”时，学生不仅需要验证不同环境条件对植物生长的影响，还需要设计创新实验，以解决实际种植中的问题。

（3）增强学生的团队合作与沟通能力

问题解决式教学通常采用小组合作形式，学生在团队中分工协作、分享观点，共同完成学习任务。在这一过程中，学生需要明确分工，倾听他人意见并有效表达自己的想法，从而提升沟通能力和团队意识。例如，在“设计节能建筑”任务中，小组成员通过讨论优化建筑设计，使每位成员在协作中获得全面提升。

二、问题解决式教学的实施策略

（1）设计具有挑战性的问题情境

问题情境的设计是问题解决式教学的核心环节。教师需要选择具有真实感和挑战性的主题，使学生能够通过多种方式解决问题。例如，在“如何降低城市噪音”主题中，教师可以让学生结合生活观察设计降噪方案，通过实验验证噪音屏障材料的效果。具有挑战性的问题情境能够激发学生的学习兴趣和探究欲望，同时提升其解决问题的能力。

（2）提供适当的引导与支持

在问题解决过程中，学生可能遇到认知上的困难，教师的引导至关重要。教师应根据学生的需要提供适当的提示与资源，但避免直接提供答案。例如，在“电路的设计与应用”实验中，教师可以通过提出关键问题引导学生思考电路连接的原理，而不是直接给出正确的连接方式。适当的引导可以帮助学生克服困难，保持对问题解决的专注与动力。

（3）注重学习过程与结果的双重评价

问题解决式教学的评价应涵盖学习过程和最终成果，全面反映学生的能力发展。评价方式可以包括过程观察、小组展示和实验报告分析等。例如，教师在“如何优化水资源利用”的项目中，可以通过观察学生的分工协作、问题分析能力以及实验成果的创新性，对学生的高阶思维能力进行全面评价。这种评价模式能够引导学生关注过程细节，进一步提升学习效果。

三、问题解决式教学的实证研究

（1）研究设计与方法

本文选择某小学五年级两个平行班级作为研究对象，实验班采用问题解决式教学模式，对照班则沿用传统教学模式。在为期两个月的教学实验中，研究主题涵盖“物体沉浮的原因”“电能的使用”等科学问题，通过前测与后测对学生的高阶思维能力变化进行评估，同时记录课堂表现和学生反馈，分析两种教学模式的差异。

（2）数据分析与结果

研究结果显示，实验班学生的高阶思维能力显著提升，尤其在问题分析与创新能力维度得分较高。例如，在“设计简单电路”任务中，实验班学生能够提出多种改进方案，并通过逻辑推理验证其可行性，而对照班学生多局限于模仿例题完成实验。此外，实验班学生在团队合作与沟通方面表现出更高的积极性，能够主动分享观点并有效解决分歧。这些数据表明，问题解决式教学对提升学生高阶思维能力具有显著效果。

（3）典型案例分析

案例一：“物体沉浮的奥秘”

实验班学生通过观察不同物体在水中的沉浮现象，提出“物体形状是否影响沉浮”的假设，并设计实验验证其猜想。学生制作了多种形状的物体模型，通过记录实验数据绘制图表，并得出“形状影响浮力作用”的结论。在这一过程中，学生的观察力、分析能力和科学表达能力得到了全面提升。

案例二：“探究电能的传递”

在探究“电能的传递”实验中，实验班学生被要求设计能点亮多个灯泡的电路图，并尝试解决电路连接中的能量损耗问题。学生通过实际操作和数据分析提出了改进方案，并在小组展示中详细说明设计思路与优化过程。这一案例不仅锻炼了学生的逻辑思维和创新能力，还培养了其团队合作意识。

四、研究的启示与实践建议

（1）深化问题解决式教学的课堂应用

问题解决式教学在小学科学课堂中的应用需要与教学目标紧密结合，教师应根据课程内容设计多样化的探究任务，为学生提供开放性学习环境。

（2）加强教师的专业指导能力

问题解决式教学对教师的学科素养与教学设计能力提出了更高要求。学校应通过教师培训与教研活动，提升教师设计问题情境和引导学生探究的能力。

（3）构建科学的教学评价体系

评价体系应涵盖学生的分析能力、创造能力和合作能力，通过过程性评价与成果展示的结合，动态反映学生的高阶思维能力发展情况。

五、结语

小学科学问题解决式教学为学生高阶思维能力的发展提供了重要支持，通过精心设计的问题情境和探究任务，能够有效激发学生的学习兴趣和思维潜力。本文的实证研究表明，问题解决式教学对学生的分析、推理与创新能力具有显著的促进作用。未来的研究与实践应进一步探讨不同学科背景下问题解决式教学的适配性，为教学改革和人才培养提供更多依据。

参考文献

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