科學(xué)探究四維進(jìn)階模型在教學(xué)中的應(yīng)用

毛杰

摘要：科學(xué)探究是培養(yǎng)化學(xué)核心素養(yǎng)的學(xué)習(xí)方式，也是第一單元的知識(shí)核心。以“木炭和氧化銅成分的探究”為載體進(jìn)行單元復(fù)習(xí)，避免了傳統(tǒng)復(fù)習(xí)形式的枯燥，有利于培養(yǎng)學(xué)生探究能力，提高學(xué)習(xí)興趣;以構(gòu)建“科學(xué)探究四維進(jìn)階模型”為學(xué)法指導(dǎo)，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)探究的方式，并持續(xù)應(yīng)用于后續(xù)進(jìn)階的學(xué)習(xí)任務(wù)中;通過各維度的進(jìn)階模型顯化科學(xué)探究的各級(jí)能力要素，幫助教師明確學(xué)生探究能力的培養(yǎng)方向，深化探究能力的層級(jí)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：科學(xué)探究;四維進(jìn)階模型;學(xué)科能力;核心素養(yǎng);單元復(fù)習(xí)

1 問題的提出

學(xué)習(xí)進(jìn)階（learning progressions，簡(jiǎn)稱LPs）也稱學(xué)習(xí)進(jìn)程，是近幾年的美國(guó)科學(xué)教育改革中的一個(gè)新興的概念。是對(duì)學(xué)生在各學(xué)段學(xué)習(xí)同一主題的概念時(shí)所遵循的連貫的、典型的學(xué)習(xí)路徑的描述，一般呈現(xiàn)為圍繞核心概念展開的一系列由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、相互關(guān)聯(lián)的概念序列[1]?？茖W(xué)探究作為化學(xué)學(xué)習(xí)的核心概念，在學(xué)習(xí)過程中表現(xiàn)出探究方法、探究技能、創(chuàng)造能力的一系列進(jìn)階，在學(xué)習(xí)的不同階段，對(duì)教師的探究能力培養(yǎng)方向，學(xué)生的探究水平達(dá)成目標(biāo)提出了不同的要求。因此在化學(xué)學(xué)習(xí)的初始階段，構(gòu)建科學(xué)探究四維進(jìn)階模型，為教學(xué)提供參考工具，具有積極意義。

1.1以科學(xué)探究為手段開展單元復(fù)習(xí)，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展

科學(xué)探究是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的一種重要學(xué)習(xí)方式，也是第一單元的知識(shí)核心。第一單元的整體認(rèn)識(shí)（見圖1）表明：第一單元的中心和重點(diǎn)在課題2，課題1和課題3都是為課題2服務(wù)的，而課題2也是后續(xù)科學(xué)探究進(jìn)階的基礎(chǔ)。所以單元復(fù)習(xí)的中心就在實(shí)驗(yàn)探究。在復(fù)習(xí)課的設(shè)計(jì)上就要圍繞著這個(gè)中心來開展把其他內(nèi)容融合到這個(gè)中心上來。

1.2教學(xué)設(shè)計(jì)的已有研究和本研究的關(guān)鍵問題

第一單元已有的教學(xué)研究有：常愛珠的“三法指導(dǎo)我們走進(jìn)化學(xué)世界”[2]，白福秦的“實(shí)驗(yàn)分析與實(shí)驗(yàn)教法建議”[3]。以上文獻(xiàn)對(duì)第一單元的研究主要集中在知識(shí)層面，缺乏對(duì)科學(xué)探究的方法指導(dǎo)。因此構(gòu)建模型指導(dǎo)探究、進(jìn)行單元復(fù)習(xí)，值得進(jìn)一步研究。

本研究的關(guān)鍵問題：①創(chuàng)設(shè)真實(shí)切題的探究情境;②構(gòu)建學(xué)生自主探究模型。因此，本研究以“木炭和氧化銅成分探究”為載體，結(jié)合“科學(xué)探究四維進(jìn)階模型”設(shè)計(jì)第一單元復(fù)習(xí)教學(xué)內(nèi)容，以期更好地實(shí)現(xiàn)單元復(fù)習(xí)課的教學(xué)價(jià)值，達(dá)到理想的教學(xué)效果。

2 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

2.1實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)--木炭和氧化銅成分的探究

2.2理論基礎(chǔ)--科學(xué)探究四維進(jìn)階模型

基于現(xiàn)階段學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的認(rèn)知水平和第一單元的知識(shí)體系（見圖2），從“科學(xué)探究能力構(gòu)成體系” [4]中提取與學(xué)生現(xiàn)有認(rèn)知水平相契合的要素構(gòu)建科學(xué)探究四維進(jìn)階模型，（見圖3）。

模型可以從“探究步驟、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)方法”四大維度進(jìn)行刻畫。各維度對(duì)應(yīng)的“能力體系構(gòu)成要素”與教學(xué)功能如下表。

以上四個(gè)維度在能力要素中存在交叉關(guān)系，但整體的建構(gòu)順序“探究步驟→實(shí)驗(yàn)裝置→實(shí)驗(yàn)操作→實(shí)驗(yàn)方法”是符合學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的心理認(rèn)知規(guī)律的。通過模型指導(dǎo)學(xué)生對(duì)真實(shí)情境進(jìn)行探究，也有助于學(xué)生體會(huì)化學(xué)研究的對(duì)象：物質(zhì)的性質(zhì)和變化。在復(fù)習(xí)課中應(yīng)用模型，可加強(qiáng)學(xué)法指導(dǎo)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)科學(xué)探究的進(jìn)階學(xué)習(xí)。

3 教與學(xué)的過程設(shè)計(jì)

4 教學(xué)設(shè)計(jì)反思

該教學(xué)設(shè)計(jì)主要從兩個(gè)方面入手：（1）以“碳和氧化銅成分探究”為載體，復(fù)習(xí)單元知識(shí);（2）通過“科學(xué)探究四維進(jìn)階模型”，指導(dǎo)學(xué)生自主探究，提高探究能力。

4.1以真實(shí)探究情境為載體，有助于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高單元復(fù)習(xí)教學(xué)效率

好的復(fù)習(xí)需要精心設(shè)計(jì)和選取具有豐富教學(xué)功能的情境素材和學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)任務(wù)?，F(xiàn)有單元復(fù)習(xí)教學(xué)的學(xué)生活動(dòng)主要以總結(jié)、歸納、練習(xí)為核心任務(wù)，利用知識(shí)樹、思維導(dǎo)圖等形式，對(duì)核心考點(diǎn)進(jìn)行梳理，再輔以習(xí)題訓(xùn)練。這樣的設(shè)計(jì)雖有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的整體掌握，但并未充分體現(xiàn)科學(xué)探究的教學(xué)價(jià)值。而且單純以習(xí)題作為情境，難以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致復(fù)習(xí)課枯燥乏味。本研究以“物質(zhì)成分探究”為載體創(chuàng)設(shè)真實(shí)探究情境，給學(xué)生真實(shí)的體驗(yàn)，可以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)合作意識(shí)，發(fā)展學(xué)科素養(yǎng)，提高復(fù)習(xí)效率。

4.2科學(xué)探究四維進(jìn)階模型的應(yīng)用有助于學(xué)生探究能力的層級(jí)發(fā)展

學(xué)習(xí)化學(xué)的起始階段，學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的認(rèn)知是片面的，面對(duì)探究情境缺乏解決問題的方法。而模型可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行方法指導(dǎo)，幫助學(xué)生從整體上認(rèn)識(shí)科學(xué)探究的過程及能力要素，指導(dǎo)學(xué)生理清思路，按步驟進(jìn)行有序?qū)嶒?yàn)，培養(yǎng)探究的各級(jí)能力，促進(jìn)學(xué)生探究能力的層級(jí)發(fā)展。

4.3科學(xué)探究四維進(jìn)階模型的應(yīng)用有助于教師明確學(xué)生探究能力的培養(yǎng)方向

模型的第一維度體現(xiàn)的是科學(xué)探究的能力系統(tǒng)，其他三個(gè)維度體現(xiàn)的是能力系統(tǒng)中的各級(jí)要素。隨著學(xué)習(xí)的不斷深入，可以變換模型中的部分能力要素以適應(yīng)學(xué)生各階段的能力發(fā)展水平。通過對(duì)模型概括的“科學(xué)探究能力構(gòu)成要素”的解構(gòu)，可以幫助教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生在探究中存在的薄弱環(huán)節(jié)，及時(shí)調(diào)整教學(xué)目標(biāo)和問題任務(wù)，進(jìn)一步明確中學(xué)生探究能力的培養(yǎng)方向。

參考文獻(xiàn)：

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