巧用雷达图实现科学课堂高阶思维的进阶

熊诗莹 王通

《比较不同的土壤》是教科版科学四年级下册“岩石与土壤”单元中的第七课。在本课中，学生通过颗粒观察实验、黏性实验和渗水性实验来探究三种土壤模型的颗粒大小、黏性强弱和渗水性大小，进而推测三种土壤模型的保水性强弱和透气性大小，在实验记录环节，学生对土壤特性数据进行了初步收集。进而通过小组集体论证的方法，以雷达图的方式呈现出三种土壤五种特性的强弱特点，对土壤特性数据进行整理分析，整体全面地展示了每种土壤不同特性的强弱。最后，根据土壤的颗粒大小、黏性、渗水性、保水性和透气性这五种土壤性能特点来为植物选择比较合适的土壤环境。

高阶思维可以分为三个层次，理解信息、概括洞察、发现应用。在《比较不同的土壤》课中，巧用雷达图呈现三种土壤模型的五种特性，学生在实验过程中的数据通过表格的形式进行记录，转化为雷达图的方式进行呈现，在研讨过程中根据雷达图进行分析，直观有效地了解每种土壤不同特性的强弱特点，从而为植物选择合适的土壤环境，有效实现了高阶思維的进阶。

一、教学流程

1.情境导入

通过三株生长状态完全不同的凤仙花引出土壤，铺垫本节课需要解决的问题：凤仙花适合什么样的土壤环境？

（1）展示三株移植后的凤仙花，成长状态完全不同：一株正常生长、一株枯萎、一株根腐烂。学生猜测凤仙花成长状态不同的原因，引出土壤。

（2）展示三种土壤，学生猜测土壤的哪些特性会影响植物生长，凤仙花适合生长在哪些土壤中，并说明理由。

2.实验探索

这个环节介绍土壤五种特性的概念，包含：颗粒大小、黏性、渗水性、保水性和透气性，学生通过观察实验、动手实验和推理猜测获得土壤的五种特性数据，其中颗粒大小通过观察实验获得实验数据，黏性大小和渗水性通过动手实验获得实验数据，保水性和透气性基于以上数据进行推理猜测得出。

（1）实验材料与实验方案

本课涉及三个实验，材料多而复杂，采用实验分步和材料分区的做法。学生需要通过实验探究三种土壤，需要探究每种土壤的颗粒大小、黏性和保水性。以四人小组为单位，准备12份学生材料。每组的材料包含：两个放大镜、三种土壤（放到小的塑料碗中），三个小瓶盖（装有少量的水）、一个毛巾、四张湿纸巾、两张空白的A4纸。三杯50ml的水，三份等量的土壤（放置于滤杯中，滤杯底部装有滤纸）、三个水杯（上边放滤杯）。

如果三个实验全部分开进行，耗时较多，又因为颗粒大小实验比较容易进行，所以将颗粒大小观察实验和黏性实验放在第一阶段进行。

渗水性实验注意事项较多，需要时间较长，需要单独进行，放在第二阶段进行实验。

（2）实验一：观察土壤颗粒大小和比较土壤黏性大小

通过实验观察得出三种土壤的颗粒大小，通过黏性实验得出三种土壤的黏性大小，在记录单上完成颗粒大小和黏性大小的实验记录。

（3）实验二：比较土壤渗水性大小

通过渗水性实验得出三种土壤的渗水性大小。

（4）学生在雷达图上呈现实验数据

学生将三种土壤的颗粒大小、黏性大小和渗水性大小呈现在雷达图中，并猜测三种土壤的透水性和通气性。如图1所示。

3.研讨交流

学生通过小组集体论证的方式得到三种土壤的五种特性雷达图，通过雷达图的呈现对每种土壤的整体性能进行再认知。如下页图2所示。

（1）分析学生的数据差异及原因。

（2）认识每种土壤的整理性能特点。

（3）根据雷达图研讨土壤五种特性之间的联系以及不同土壤同一特性的不同。

4.应用拓展

（1）学生探讨三种凤仙花有可能成长在何种土壤中。

（2）学生探讨土壤有没有好坏之分。

（3）土壤是丰富多彩的，不同的土壤孕育了绚丽多彩的生命世界。

二、学生思维升阶过程

1.理解信息——实验探索记录环节

理解信息是高阶思维的初级层次，仅仅复述记忆背诵数据和信息，并不是真正的高阶思维活动。当学生努力地处理数据和信息，理解信息的意义，进行比较和对比，并试图分析解释或把数据信息进行分类时，才进入高阶思维。

在本课中，学生在实验开始前和实验过程中掌握和理解了土壤的几种特性并进行实验获取实验数据，包含土壤颗粒大小、土壤黏性强弱和土壤渗水性大小。在此过程中掌握了颗粒大小、黏性和渗水性的概念，但是仍局限于概念的理解和实验数据的简单收集，并没有深入挖掘数据直接的联系。

2.概括洞察——研讨交流环节

第二层次的高阶思维叫作“概括洞察”。具备概括洞察这一高阶思维，学生就能慢慢地充分消化和领会数据信息，结合信息或数据得出自己的想法。当学生能够完成这一步时，表明他们已经真正理解了这些数据信息。此外，学生还可以结合他们的生活经验和想法来进一步利用这些数据和信息。

在研讨交流环节，每个小组将本组的实验数据呈现到三个雷达图中，一方面可以全班进行集体论证，另一方面通过雷达图可以轻易发现每种土壤的不同性能特征，利于学生对土壤特征的整体性把握。另外，学生在雷达图中可以发现这五种特性之间存在一定的联系，比如：颗粒大小和渗水性之间的联系，颗粒大则渗水性强。

通过雷达图呈现三种土壤的五种特性数据，学生在理解数据的同时，可以发现土壤特征之间的联系并基于生活经验或者逻辑推理对这些联系进行解释说明，培养概括洞察的思维。如图3所示。

3.发现应用——应用拓展环节

当思维进展到发现应用这一阶段，数据和信息的现实意义变得非常清晰，在这个思维层次，学生结合数据信息做出预测、形成判断或进行创造。通常在“发现应用”这个阶段，学生才真正内化了所学数据和信息，开始体会到努力理解这些数据和信息的乐趣所在。只有思维进阶到这个层次，所学数据和信息的重要意义才真正凸显出来，学生就能较好理解所学内容与现实生活之间的联系。

学生通过雷达图掌握了三种土壤的五种特性后，可以熟练地说出每种土壤的整体性能特点，在这种情况下再分析凤仙花适合的土壤环境或者说每种土壤适合生长的植物这些问题，就非常容易得出可靠的结论。