基于真實(shí)情境的科學(xué)高階學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)

［摘要］高階思維是指發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動(dòng)或認(rèn)知能力?？茖W(xué)課堂中，教師可通過高階學(xué)習(xí)活動(dòng)，助力學(xué)生深度學(xué)習(xí)、發(fā)展核心素養(yǎng)。具體來說，要研究真實(shí)問題、開展真實(shí)探究、優(yōu)化真實(shí)對話，使學(xué)生在情境中認(rèn)識(shí)事物的全貌，并能結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)對事物中蘊(yùn)含的知識(shí)進(jìn)行同化，生成新經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)高階思維的發(fā)展。［關(guān)鍵詞］小學(xué)科學(xué)；真實(shí)情境；教育加法；高階學(xué)習(xí)活動(dòng)《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“科學(xué)新課標(biāo)”）確立科學(xué)課程核心素養(yǎng)包括科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任等四個(gè)方面，其中科學(xué)思維是核心和關(guān)鍵。因此，在科學(xué)思維上做“加法”是不二之選?！八季S+”的意義就是要求科學(xué)教師注重訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維，使學(xué)生的思維逐步向高階思維發(fā)展。高階思維是指發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動(dòng)或認(rèn)知能力，是高階能力的核心，主要指創(chuàng)新能力、問題求解能力、決策能力等。高階學(xué)習(xí)活動(dòng)就是以學(xué)生的高階思維參與為主，指向高階思維能力發(fā)展的學(xué)習(xí)活動(dòng)，是助力學(xué)生深度學(xué)習(xí)、發(fā)展核心素養(yǎng)的一種重要途徑。那么，如何設(shè)計(jì)高階學(xué)習(xí)活動(dòng)呢？可以將課程內(nèi)容進(jìn)行提煉，融入具體而真實(shí)的學(xué)習(xí)情境之中。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指出，在真實(shí)的情境中學(xué)習(xí)，能使學(xué)生在情境中認(rèn)識(shí)事物的全貌，并能結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)對事物中所蘊(yùn)含的知識(shí)進(jìn)行同化，生成新經(jīng)驗(yàn)。下面，筆者以教科版科學(xué)教材四年級上冊第三單元第6課《運(yùn)動(dòng)的小車》的教學(xué)為例，闡述如何立足真實(shí)情境，設(shè)計(jì)高階學(xué)習(xí)活動(dòng)，逐步訓(xùn)練學(xué)生的高階思維。一、研究真實(shí)問題，喚醒思維，展開“解釋—分析”學(xué)習(xí)活動(dòng)在設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)，教師要先通過談話、問卷等方式了解學(xué)生已經(jīng)掌握的知識(shí)、方法及思維發(fā)展水平，再認(rèn)真研究教材，探索新知和舊知之間的關(guān)聯(lián)。四年級學(xué)生在完成《運(yùn)動(dòng)和力》單元第一課時(shí)至第五課時(shí)的學(xué)習(xí)任務(wù)后，已經(jīng)對“運(yùn)動(dòng)”的概念有了一定的認(rèn)識(shí)。《運(yùn)動(dòng)的小車》將“運(yùn)動(dòng)”上升至“能量”的視角，而“能量”相較于四年級學(xué)生來說是一個(gè)較為抽象的概念。鑒于本課教學(xué)內(nèi)容的抽象性，學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)必須從具體的真實(shí)問題情境出發(fā)。在導(dǎo)入環(huán)節(jié)中，筆者播放了一段去年我市夏天刮臺(tái)風(fēng)的真實(shí)視頻，并提出三個(gè)連續(xù)性的問題。問題1：你能描述自己經(jīng)歷的臺(tái)風(fēng)嗎？問題2：在這個(gè)視頻中，哪些物體在運(yùn)動(dòng)？問題3：這些運(yùn)動(dòng)的物體都做了什么？用“運(yùn)動(dòng)的×××能把×××怎么樣”的句式回答問題。問題1的設(shè)計(jì)是為了喚醒學(xué)生已有的認(rèn)知和經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生會(huì)出現(xiàn)“會(huì)掀起很高的海浪”“花草樹木被刮倒”等回答。問題2重在建立單元知識(shí)間的聯(lián)系，讓學(xué)生用科學(xué)的語言和科學(xué)的思維描述視頻中的運(yùn)動(dòng)場景，將學(xué)生的注意力聚焦在運(yùn)動(dòng)的物體上，與前幾節(jié)課的學(xué)習(xí)相呼應(yīng)。問題3著力打通新知和舊知的聯(lián)系通道，引導(dǎo)學(xué)生分析和研判運(yùn)動(dòng)的物體都有哪些“本領(lǐng)”或“能力”。學(xué)生可能會(huì)回答“風(fēng)能把自行車吹倒”“運(yùn)動(dòng)的電線桿能把車子壓壞”等，初步建構(gòu)“能量”的認(rèn)知。隨后，筆者給每一組分發(fā)學(xué)具小車，讓學(xué)生在課堂中親身感受、對比靜止的小車和運(yùn)動(dòng)的小車的特點(diǎn)。教學(xué)片段：感受運(yùn)動(dòng)和靜止的小車師：用手觸摸運(yùn)動(dòng)的小車和靜止的小車后，你有什么感覺？生1：觸摸靜止的小車，手沒什么感覺，而觸摸運(yùn)動(dòng)的小車，手有點(diǎn)疼。師：你們還有其他的發(fā)現(xiàn)嗎？生2：我發(fā)現(xiàn)先用力推小車，再用手去感受，手會(huì)更疼一些，而當(dāng)小車慢慢運(yùn)動(dòng)時(shí)，手沒有那么疼。師：為什么運(yùn)動(dòng)的小車會(huì)弄疼我們的手？為什么小車的速度越快，手越疼？……在這個(gè)環(huán)節(jié)中，筆者同樣設(shè)計(jì)了兩個(gè)基于真實(shí)操作任務(wù)的問題。問題4：為什么運(yùn)動(dòng)的小車會(huì)弄疼我們的手？問題5：為什么小車的速度越快，手越疼？問題4意在引導(dǎo)學(xué)生以“能量”的視角進(jìn)行科學(xué)解釋，使學(xué)生明白運(yùn)動(dòng)和靜止的本質(zhì)區(qū)別，初步認(rèn)識(shí)到運(yùn)動(dòng)的物體都有一種“能力”或“本領(lǐng)”。隨后，教師讓學(xué)生列舉生活中遇到的“運(yùn)動(dòng)的物體具有能量”的例子，以鞏固、拓展、延伸“能量”的科學(xué)概念，使學(xué)生初步認(rèn)識(shí)到能量是一切運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)的共同特征。問題4起到承上的作用。問題5則指向接下來的科學(xué)探究活動(dòng)的主題——“速度越快，能量越強(qiáng)”，發(fā)揮啟下的作用。這種基于真實(shí)的問題情境，能有效建構(gòu)生活世界和科學(xué)世界之間的聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生的主體意識(shí)和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。學(xué)生在真實(shí)的問題情境中展開“解釋—分析”活動(dòng)，在操作和辨析中引發(fā)深層次思考，探尋內(nèi)在聯(lián)系，真正習(xí)得知識(shí)。二、開展真實(shí)探究，解碼思維，引領(lǐng)“建構(gòu)—?jiǎng)?chuàng)造”學(xué)習(xí)活動(dòng)在科學(xué)課堂中培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，先決條件就是要讓學(xué)生主動(dòng)參與到科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)中。學(xué)生只有對科學(xué)課的內(nèi)容感興趣，才會(huì)全身心地投入科學(xué)探究和實(shí)踐中。因此，教師要精心設(shè)計(jì)課堂學(xué)習(xí)活動(dòng)，立足主題式、真實(shí)性的探究活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生開展自主探究，用科學(xué)的思維建構(gòu)科學(xué)觀念，并將探究所獲得的科學(xué)知識(shí)和能力進(jìn)行遷移，創(chuàng)造性地解決真實(shí)的問題。如《運(yùn)動(dòng)的小車》指向的概念是“運(yùn)動(dòng)的物體速度越快，其能量也越強(qiáng)”，教材設(shè)置了兩個(gè)探究活動(dòng)，分別是敲擊實(shí)驗(yàn)和撞擊實(shí)驗(yàn)。在實(shí)際教學(xué)時(shí)，考慮到之前已經(jīng)讓學(xué)生用學(xué)具小車進(jìn)行簡單的運(yùn)動(dòng)操作，筆者順勢將撞擊實(shí)驗(yàn)調(diào)整為第一個(gè)探究活動(dòng)。教學(xué)片段：撞擊實(shí)驗(yàn)師：小車運(yùn)動(dòng)速度快慢和能量之間有什么關(guān)系呢？有一個(gè)小組在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)遇到了一點(diǎn)小困難，你們能告訴這個(gè)小組怎么設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)嗎？生1：可以用不同的速度撞擊木塊，看看木塊被撞得多遠(yuǎn)。師：怎么設(shè)置不同的速度呢？生2：可以把小車放在斜坡上。在不同斜度的斜坡上，小車滑下來的速度也不一樣。師：小車從不同坡度滑下來時(shí)，我們能否用力推動(dòng)小車？生3：不可以。師：為什么？生4：如果用力推小車的話，小車的速度就會(huì)不一樣，影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。師：木塊滑動(dòng)的距離怎么測量？生5：先畫出一個(gè)起點(diǎn)，木塊被撞后，再畫出終點(diǎn)，就可以量出距離了?！５录印ご鳡柕摹皩W(xué)習(xí)金字塔”概念指出，學(xué)生在主動(dòng)中親身參與實(shí)踐，并將所學(xué)知識(shí)傳授給他人是學(xué)習(xí)效果最好的學(xué)習(xí)方式?；诖?，筆者設(shè)計(jì)了“教一教其他小組如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”這一驅(qū)動(dòng)性任務(wù)，通過小組討論，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，為后續(xù)開展探究做好準(zhǔn)備。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，如何既讓學(xué)生的思維飛躍，又使教學(xué)比較順利地開展呢？很多教師在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，材料的選擇直接影響實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果。因此，在開展第二個(gè)探究活動(dòng)敲擊實(shí)驗(yàn)時(shí)，筆者進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，即在音叉旁邊增加一個(gè)乒乓球，讓學(xué)生用不同的力度敲擊音叉，用眼睛看乒乓球的運(yùn)動(dòng)幅度，用耳朵聽音叉發(fā)出的聲音，用手感受音叉的振動(dòng)并記錄在實(shí)驗(yàn)記錄單上（見表1）。這個(gè)實(shí)驗(yàn)通過多種感官體驗(yàn)，加深了學(xué)生速度快慢和能量大小之間的關(guān)系的理解。在對探究活動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，筆者緊緊圍繞“運(yùn)動(dòng)的物體速度越快，具有的能量就越強(qiáng)”這一論述，開展真實(shí)情境下的科學(xué)探究，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考、大膽質(zhì)疑、科學(xué)推理。同時(shí)，基于學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，給予學(xué)生充足的時(shí)間和空間，確保學(xué)生合作探究的完整性和深刻性，從而實(shí)現(xiàn)對知識(shí)的深度建構(gòu)。三、優(yōu)化真實(shí)對話，觸發(fā)思維，進(jìn)行“遷移—應(yīng)用”學(xué)習(xí)活動(dòng)科學(xué)新課標(biāo)對3～4年級學(xué)生的表達(dá)能力提出了具體的培養(yǎng)目標(biāo)（見表2）。小學(xué)科學(xué)課中的表達(dá)交流是學(xué)生親身進(jìn)行科學(xué)探究，在得出結(jié)論、形成個(gè)人觀點(diǎn)之后，對自己的探究過程與結(jié)果進(jìn)行反思、梳理、監(jiān)控的過程，表達(dá)本身就是思維的外顯。在《運(yùn)動(dòng)的小車》一課中，筆者一如既往地關(guān)注學(xué)生的表達(dá)和交流，并通過以下句式為學(xué)生搭建學(xué)習(xí)支架。我對×××進(jìn)行了探究，我的探究步驟是：1.___________________________________________________2.___________________________________________________通過探究，我發(fā)現(xiàn)：_______________；我的結(jié)論：_______________。我的匯報(bào)完畢，大家有不同意見或要補(bǔ)充的嗎？學(xué)生在交流中主動(dòng)征求同伴的建議，積極表明與他人交流的意愿，生生之間展開辨析、研討、質(zhì)疑等，形成了真正意義上的深層次對話，而此時(shí)教師則是課堂的組織者和引導(dǎo)者。這種不斷接近科學(xué)真相的啟發(fā)式和對話式教學(xué)，可以讓學(xué)生對科學(xué)探究過程、方法、結(jié)論進(jìn)行不斷的反思和交流，對所掌握的知識(shí)和方法進(jìn)行完善。在對話交流中，教師要構(gòu)建“容”錯(cuò)（允許學(xué)生犯錯(cuò)）、“榮”錯(cuò)（學(xué)生不以犯錯(cuò)為恥）、“融”錯(cuò)（將學(xué)生的錯(cuò)誤當(dāng)成教學(xué)資源）的課堂，營造寬松、愉悅的學(xué)習(xí)氛圍。隨后，筆者通過“這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，對你的生活有什么啟發(fā)”這一點(diǎn)睛之問，將學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)聚焦在生活中的真實(shí)情境。由于這節(jié)課的重點(diǎn)研究工具是小車，所以學(xué)生的思維會(huì)停留在“開車的時(shí)候不能超速”“開車要注意安全”等層面上。為了突破這一思維定式，筆者利用課件展示四種變式情境，讓學(xué)生展開討論。這四種情境與學(xué)生的生活息息相關(guān)，尤其是校園內(nèi)的限速標(biāo)牌和樓梯處的溫馨提示，可引導(dǎo)學(xué)生從能量的角度重新審視周圍的事物，適時(shí)滲透安全教育。而對“禁止高空拋物”的提示語則可以從重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的角度，剖析能量可以相互轉(zhuǎn)化，但考慮到四年級學(xué)生的認(rèn)知水平，這個(gè)知識(shí)點(diǎn)只需要稍微點(diǎn)撥一下即可。通過對《聲音》單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)了解到聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的。因此，對讀書發(fā)聲的情境，教師可從能量的角度來解釋聲音，如從“聲帶的振動(dòng)具有能量，有了能量，才能發(fā)聲”“如果好幾天沒吃飯，就沒有力氣讀書”指向“任何物體工作都需要能量”“食物中也有能量”，讓學(xué)生深刻體會(huì)到能量無處不在，并以各種形式存在于生活中。反思遷移能力的提升表現(xiàn)在真實(shí)的情境中，學(xué)生能根據(jù)已掌握的科學(xué)觀念對真實(shí)問題進(jìn)行邏輯推理和論證，從而