姜向陽 吳笑樂

摘要 科學(xué)思維是新課標(biāo)中科學(xué)素養(yǎng)的核心部分。實(shí)際教學(xué)中因?qū)W生思維難以直觀顯現(xiàn)，教學(xué)常脫離于學(xué)情，致使學(xué)生思維發(fā)展受阻。為促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展，可以借助顯現(xiàn)學(xué)生思維的三種學(xué)習(xí)單：學(xué)前調(diào)查單，把脈認(rèn)知起點(diǎn);課堂探學(xué)單，推動(dòng)思維發(fā)展;學(xué)后反思單，助力素養(yǎng)培育，為確立學(xué)習(xí)目標(biāo)、引發(fā)深入研討、實(shí)現(xiàn)素養(yǎng)轉(zhuǎn)換提供學(xué)習(xí)支架。

關(guān)? 鍵? 詞 科學(xué)思維 學(xué)習(xí)支架 學(xué)前調(diào)查單 課堂探學(xué)單 學(xué)后反思單

引用格式 姜向陽，吳笑樂.搭建促進(jìn)科學(xué)思維發(fā)展的學(xué)習(xí)單支架[J].教學(xué)與管理，2022（26）：58-61.

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確提出，科學(xué)課程的總目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)[1]。實(shí)現(xiàn)學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展的核心是教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，如果活動(dòng)不能引發(fā)學(xué)生思考，學(xué)習(xí)就無法真正發(fā)生。學(xué)習(xí)本質(zhì)上是一種思維活動(dòng)。對小學(xué)科學(xué)課程而言，學(xué)生的科學(xué)思維不僅是適應(yīng)社會(huì)的一種關(guān)鍵能力，亦是課程中最重要的核心素養(yǎng)發(fā)展要求[2]。教師應(yīng)為學(xué)生創(chuàng)造思考的機(jī)會(huì)，促進(jìn)其科學(xué)思維的發(fā)展。有研究發(fā)現(xiàn)，展示思考過程是吸引學(xué)生注意、促進(jìn)思維發(fā)展的有效方式[3]。這種方式能將隱性的思維過程以可視化的形式清晰地顯現(xiàn)，即思維可視化[4]，主要包括可視思維和出聲思維兩類。通俗地講，可視思維可以理解為將頭腦中的思維“畫”下來，出聲思維則是通過語言將思維準(zhǔn)確地表達(dá)出來[5]。因此，設(shè)計(jì)思維可視化的學(xué)習(xí)支架，有助于學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展、科學(xué)素養(yǎng)的培育。我們針對課前、課內(nèi)、課后三個(gè)階段的教學(xué)需求，以發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維為目標(biāo)，設(shè)計(jì)了三種學(xué)習(xí)單，如圖1：

學(xué)前調(diào)查單在課前或課始使用。用于探查學(xué)生已有水平，弄清學(xué)生“在哪里”（即學(xué)習(xí)起點(diǎn)），并在此基礎(chǔ)上結(jié)合課標(biāo)與教材重構(gòu)更加清晰、具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)，用以確立將學(xué)生帶“到哪里去”（即學(xué)習(xí)終點(diǎn)）。

課堂探學(xué)單在課內(nèi)使用。通過學(xué)前調(diào)查單明確學(xué)習(xí)起點(diǎn)與終點(diǎn)后，設(shè)計(jì)課堂探學(xué)單實(shí)現(xiàn)思維建構(gòu)（即解決“怎么去”的問題），以達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

學(xué)后反思單在課后或課尾使用。學(xué)習(xí)結(jié)束后，引導(dǎo)學(xué)生反思學(xué)習(xí)過程，回顧自己遇到的問題、解決問題的方法，以及在此過程中獲得的啟示，實(shí)現(xiàn)知識(shí)技能向核心素養(yǎng)的轉(zhuǎn)換。

為呈現(xiàn)三種學(xué)習(xí)單的具體概貌與特點(diǎn)，下面以教科版《科學(xué)》三年級(jí)上冊“水能溶解多少物質(zhì)”為例進(jìn)行闡述。

一、學(xué)前調(diào)查單：學(xué)前探查，把脈認(rèn)知起點(diǎn)

學(xué)前調(diào)查單通過簡單、實(shí)用、開放的內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的已有認(rèn)知，區(qū)分不同學(xué)生的認(rèn)知水平，教師在此基礎(chǔ)上重構(gòu)學(xué)習(xí)目標(biāo)，設(shè)計(jì)能使學(xué)生思維獲得發(fā)展的教學(xué)活動(dòng)。

學(xué)前調(diào)查單通過發(fā)現(xiàn)學(xué)生的已有認(rèn)知，為制定精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)目標(biāo)、設(shè)計(jì)高效的課堂探學(xué)單與學(xué)后反思單提供依據(jù)?？梢哉f，學(xué)前調(diào)查單是明確學(xué)習(xí)起點(diǎn)和終點(diǎn)的重要工具，也是教師思考“怎樣將學(xué)生從起點(diǎn)帶往終點(diǎn)”的前提。學(xué)生的學(xué)習(xí)、新概念的建構(gòu)都是在前概念的基礎(chǔ)上展開的，因此，從學(xué)生的認(rèn)知起點(diǎn)出發(fā)，設(shè)計(jì)合適、具體、可操作的學(xué)習(xí)目標(biāo)才是有意義的。

教學(xué)的目的是發(fā)展學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。因此，學(xué)習(xí)目標(biāo)的確立需指向核心素養(yǎng)，且清晰、可測量。在“水能溶解多少物質(zhì)”一課中，教師以往多將探究技能的培養(yǎng)作為教學(xué)重點(diǎn)。引導(dǎo)學(xué)生用一次1克或一次2克的方式逐步加入粉末，希望學(xué)生通過較為標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)操作獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性來衡量教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度。在此過程中，學(xué)生的實(shí)踐技能會(huì)得到鍛煉，但這項(xiàng)技能的獲得常來自于教師的示范，且思維發(fā)展甚微。在這類課堂的試教中發(fā)現(xiàn)：部分學(xué)生因急于得到答案，會(huì)用自己的方法做出嘗試，這說明他們對如何解決該問題有著自己的想法，對教師灌輸?shù)妮^為單一的實(shí)驗(yàn)方法并不買單。

借助學(xué)前調(diào)查單的第5題（如圖2），發(fā)現(xiàn)學(xué)生對如何解決“一杯（30毫升）水能溶解多少小蘇打或食鹽”這一問題有著自己的想法，這與試教中的行為表現(xiàn)一致。

學(xué)習(xí)目標(biāo)的制定（見表1）便可從學(xué)生的已有認(rèn)知出發(fā)，將教學(xué)重點(diǎn)落在科學(xué)思維上：通過“思考并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案”探究食鹽和小蘇打在水中的溶解情況，并通過交流研討，尋求更優(yōu)的實(shí)驗(yàn)方案。這就將教學(xué)重點(diǎn)從實(shí)踐技能的鍛煉，轉(zhuǎn)變?yōu)榻鉀Q問題能力的培養(yǎng)，重構(gòu)后的目標(biāo)使學(xué)生獲得了思維發(fā)展的空間。

學(xué)前調(diào)查單在設(shè)計(jì)時(shí)需指向?qū)W習(xí)目標(biāo)，注重所學(xué)內(nèi)容與生活的聯(lián)系，依據(jù)課標(biāo)與教材確立每節(jié)課的初始學(xué)習(xí)目標(biāo)。之后根據(jù)反饋的學(xué)情，重構(gòu)學(xué)習(xí)目標(biāo)，使之為教學(xué)活動(dòng)的實(shí)施而服務(wù)。

二、課堂探學(xué)單：課內(nèi)探究，推動(dòng)思維發(fā)展

課堂探學(xué)單基于學(xué)情與學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計(jì)，通過填寫探學(xué)單呈現(xiàn)可視思維，通過交流研討展示出聲思維，為學(xué)生開展實(shí)踐探究、表達(dá)自身想法、聯(lián)系彼此觀點(diǎn)提供學(xué)習(xí)支架，實(shí)現(xiàn)研討的逐層深入，推動(dòng)學(xué)生思維向更高水平發(fā)展。課堂探學(xué)單作為學(xué)習(xí)活動(dòng)中的學(xué)習(xí)支架，要能夠吸引并指導(dǎo)學(xué)生觀察、實(shí)踐，并通過活動(dòng)記錄展示隱性思維，為學(xué)生有效表達(dá)、對比觀點(diǎn)、提出問題、發(fā)現(xiàn)矛盾提供支持，進(jìn)而讓學(xué)生持續(xù)專注地參與學(xué)習(xí)活動(dòng)，使研討逐層深入。

1.精準(zhǔn)指導(dǎo)細(xì)致觀察

教師借助探學(xué)單對探究實(shí)踐過程中的操作進(jìn)行指導(dǎo)，并通過課堂探學(xué)單的記錄引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)觀察，特別是對細(xì)致觀察的引導(dǎo)，細(xì)致觀察能令學(xué)生獲得新的發(fā)現(xiàn)、辨別事物之間的細(xì)微差別、產(chǎn)生新的想法，是交流研討、思維發(fā)展的基礎(chǔ)與前提。

教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀課堂探學(xué)單1（如圖3）的活動(dòng)要求，使他們明確探究任務(wù)：思考并設(shè)計(jì)小組認(rèn)為最合理的實(shí)驗(yàn)方案。觀察、對比并匯總各小組方案后，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)：不同的方案皆可行，解決問題的方法不止一種，并且各有優(yōu)缺點(diǎn)。通過進(jìn)一步觀察，學(xué)生能比較并分出四種方案類型：每次一樣;先多后少;先少后多;先少后多再少。其中，“每次一樣”的方案也有每次加入1克或2克的區(qū)別，學(xué)生認(rèn)為加1克得到的數(shù)據(jù)更精確，加2克可以節(jié)省時(shí)間。經(jīng)研討發(fā)現(xiàn)：各組的方案都具有可行性，只是有些效率更高，有些獲得的數(shù)據(jù)更精確。

2.直觀展示隱性思維

課堂探學(xué)單作為記錄學(xué)生思考成果的載體，能直觀展示原本內(nèi)隱的思維，便于學(xué)生梳理表達(dá)自己的觀點(diǎn)、理解他人的觀點(diǎn)、比較觀點(diǎn)間的異同，為學(xué)生提出問題、做出解釋、開展辯論提供支架。

全班各小組實(shí)驗(yàn)方案匯總后，直觀呈現(xiàn)了各小組的思考結(jié)果，通過細(xì)致觀察，會(huì)發(fā)現(xiàn)第七小組為食鹽和小蘇打的溶解設(shè)計(jì)了不同的方案（如圖4），學(xué)生在闡述理由時(shí)就說到：在學(xué)前調(diào)查的導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)中，觀察到食鹽和小蘇打溶解的快慢不同，食鹽溶解得更快就多加一點(diǎn)，小蘇打溶解得慢就少加一點(diǎn)。學(xué)生雖然說不清自己用了什么實(shí)驗(yàn)方法，解釋也未必是正確嚴(yán)密的，卻已經(jīng)在根據(jù)觀察到的現(xiàn)象調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案。這從側(cè)面反應(yīng)出部分學(xué)生已具備基于觀察所得設(shè)計(jì)下一步操作的行為意識(shí)。正是借助探學(xué)單直觀展示隱性思維的功能，使第七小組的觀點(diǎn)被快速關(guān)注，為研討的深入開展提供了素材，也打開了其他小組的思路。

3.有效支持學(xué)生表達(dá)

小學(xué)生的語言表達(dá)尚未發(fā)育成熟，有時(shí)難以清楚表達(dá)自己的觀點(diǎn)，課堂探學(xué)單能幫助其厘清邏輯關(guān)系，進(jìn)而輔助表達(dá)，使傾聽者能更準(zhǔn)確地理解表達(dá)者的觀點(diǎn)，進(jìn)而產(chǎn)生有效的信息反饋，在交流過程中，學(xué)生能夠反思、更新各自的想法，使思維保持在興奮的狀態(tài)。

各小組的方案是否可行、不同方案有哪些優(yōu)缺點(diǎn)等觀點(diǎn)，都是學(xué)生在交流過程中不斷提出的。課堂探學(xué)單匯總的信息為他們準(zhǔn)確表達(dá)觀點(diǎn)提供了支持，當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的想法、方案被理解、認(rèn)同時(shí)，他們會(huì)更加自信，并渴望分享自己的觀點(diǎn)，也愿意去傾聽別人的想法，為尋找更優(yōu)的實(shí)驗(yàn)方案而努力。相比最終得到的結(jié)論，傾聽、表達(dá)、質(zhì)疑的過程對學(xué)生的思維發(fā)展與素養(yǎng)形成更為重要。

4.逐步推進(jìn)深度研討

高質(zhì)量的研討能夠激發(fā)學(xué)生思維，點(diǎn)燃學(xué)習(xí)熱情。格式塔心理學(xué)家就提到“真正的學(xué)習(xí)常常會(huì)伴隨著一種興奮感”，學(xué)生在思考過程中能獲得“頓悟的快感”[6]。課堂探學(xué)單將學(xué)生思維與實(shí)驗(yàn)結(jié)果直觀展示出來，使學(xué)生通過觀察與比較提出新觀點(diǎn)、新問題，為研討的逐步推進(jìn)提供了素材，為學(xué)生深入思考問題提供了契機(jī)。

通過全班合作探究獲得圖5所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，教師可以根據(jù)“30毫升水中加入10克食鹽溶解完了，加入11克未能溶解完”的現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生思考：食鹽剛好溶解了10克嗎？若想獲得更精確的數(shù)據(jù)可以怎么做？借助所學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生會(huì)提出：第一次就加入10克，再根據(jù)食鹽的溶解情況加入更少的量，例如0.5克、0.1克等，并通過觀察到的現(xiàn)象設(shè)計(jì)下一步操作中添加的量。通過研討學(xué)生可以歸納出：要探索未知粉末在水中的溶解情況，可以先嘗試著加入少量粉末，根據(jù)觀察到的現(xiàn)象（例如溶解的快慢）來設(shè)計(jì)、調(diào)整下一次加入的量，即“嘗試+觀察→設(shè)計(jì)下一步操作”的思路。這種思路不僅能解決本課涉及到的問題，而且可以解決其他類似的問題。

課堂探學(xué)單的設(shè)計(jì)要指向?qū)W生的自主探究，支持他們的展示交流，引導(dǎo)學(xué)生觀察、記錄，便于統(tǒng)計(jì)、展示實(shí)驗(yàn)信息，暴露錯(cuò)誤認(rèn)知，符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律。課堂探學(xué)單若要解決“怎么從起點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn)”的問題，教師可根據(jù)教學(xué)需求可以將課堂探學(xué)單進(jìn)階設(shè)計(jì)成多份或開展差異化設(shè)計(jì)，為學(xué)情匯總與對比提供便利，并根據(jù)課堂教學(xué)效果不斷改進(jìn)。

三、學(xué)后反思單：學(xué)后反思，助力素養(yǎng)培育

學(xué)后反思單是幫助學(xué)生學(xué)會(huì)反思的學(xué)習(xí)支架。學(xué)生通過它回顧學(xué)習(xí)過程，了解自身學(xué)情，實(shí)施自我管理，提升自我的元認(rèn)知，為知識(shí)技能向核心素養(yǎng)的轉(zhuǎn)換提供助力;教師也能借此了解學(xué)生“學(xué)到哪里”，反思教學(xué)中的不足。

學(xué)生從課堂教學(xué)中收獲了知識(shí)與技能，如何使這些知識(shí)技能轉(zhuǎn)換為能靈活應(yīng)用的核心素養(yǎng)，反思是這一過程中必不可少的環(huán)節(jié)[7]。比起教學(xué)的結(jié)果是什么，這個(gè)結(jié)果是“從哪里來的、怎么來的、又能向哪里去”，因此也更為重要，它可以幫助學(xué)生關(guān)注自己的學(xué)習(xí)過程，實(shí)現(xiàn)自我評(píng)估，改善學(xué)習(xí)中的不足。學(xué)后反思單需覆蓋整個(gè)學(xué)習(xí)過程中的關(guān)鍵點(diǎn)，使學(xué)生順著反思單內(nèi)的題目回顧學(xué)習(xí)過程，并從科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任四個(gè)維度內(nèi)化反思，實(shí)現(xiàn)知識(shí)技能向核心素養(yǎng)的轉(zhuǎn)換。

本課學(xué)后反思單（見圖6）中每題的設(shè)計(jì)緣由如下：第1題，回顧實(shí)驗(yàn)結(jié)果，檢測知識(shí)的掌握程度;第2題，回顧實(shí)驗(yàn)過程中解決問題的方法;第3題，比較哪種實(shí)驗(yàn)方案用于探究未知粉末的溶解度更有效，檢測拓展遷移的能力;第4題，檢測實(shí)驗(yàn)探究時(shí)的態(tài)度與責(zé)任;第5題，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用新學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行深入探究，檢測遷移應(yīng)用能力;第6題為多選題，選填學(xué)習(xí)中的收獲，教師可了解學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，學(xué)生能提升自我認(rèn)知，為自己查漏補(bǔ)缺、反思內(nèi)化提供參考。

學(xué)后反思單的設(shè)計(jì)要能檢測學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成度，區(qū)分不同學(xué)生的認(rèn)知水平，暴露認(rèn)知上的不足與錯(cuò)誤，體現(xiàn)問題解決的過程與重要證據(jù)。學(xué)后反思單的設(shè)計(jì)可以通過回憶不同學(xué)習(xí)階段的關(guān)鍵因素展開，例如：學(xué)習(xí)中遇到的問題，自己解決問題的初始路徑，與同伴交流后獲得的新路徑，解決問題時(shí)的注意事項(xiàng)，獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，對今后類似問題的借鑒與參考等。學(xué)生提出的問題是思考后的結(jié)果，教師可以根據(jù)提出問題的能力，判斷學(xué)生的掌握程度。題目可立足于課堂，亦可是課堂內(nèi)容的拓展與提升，通過替換情境、設(shè)計(jì)開放性問題等形式檢測學(xué)后認(rèn)知水平。

三種學(xué)習(xí)單緊密聯(lián)系，借助思維可視化，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。通過暴露學(xué)生認(rèn)知水平、促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展、幫助學(xué)生反思自查，為發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)提供支持。

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*該文為2021年浙江省杭州市教育科研立項(xiàng)課題“AI+學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)：提升小學(xué)科學(xué)課堂學(xué)習(xí)質(zhì)量的新載體建構(gòu)研究”（2021G078）的研究成果