凸显科学思维培养的教学设计探究.pdf

课标课标过程。制定方案、合作探究、交流评价是自我监控触发学生思维的监控阶段。教师要引导学生对设计方案、科学探究过程、结凸显科学思维培养的教学设计探究论进行反思与交流，使学生对掌握及运用的知识和方法进行监控和调节。“灵活迁移与聚焦运用”是激发学生思维迁移的环节。德阳市东汽小学王国彬义务教育科学课程标准（2 0 2 2 年版）提出，在小学科学教学的探究实践中，学生的思维要深度参与。以科学探究实践活动为主的科学课堂既是学生知识建构的过程，也是学生科学思维参与的过程，同时还是师生合作交流与情感互动的过程。探究过程中始终伴随着思考,不断推动学生推理论证、模型建构、问题解决能力和批判性思维的进阶发展。科学探究活动的外显部分是动手实践，内隐部分是科学方法，而科学思维则是科学方法的核心要素。在探究活动中，学生聚焦问题初步假设制定计划、搜集证据，获取信息和证据后，运用归纳、推理、论证、建模等方法进行解释，最后通过学生之间的交流、质疑、论证，形成共识，进行知识的运用与迁移。它是属于科学学科的一套独特的方法体系,需要将学生动手实践的过程与科学方法、科学思维建立连接。基于多年的教学实践，笔者根据思维型教学原理，提炼出了凸显科学思维培养的课堂教学策略，引导学生在探究实践活动中从不同的角度分析、思考问题，助推学生提出新颖、独特且有价值的见解与方案,形成解决问题的能力，发展核心素养。一、基于科学探究要素、科学思维特征、高阶思维内涵构建科学思维结构模型科学探究是人们探索和了解自然、获得科学知识的重要方法，包括提出问题、做出假设、设计方案、搜集证据、处理信息、得出结论、反思评价等要素。每个要素都需要学生立足科学思维深度参与,从而避免课堂中“重流程轻参与,重结果轻思维”的表面化科学探究。科学思维是形成并运用于科学认识活动中对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式。它是学生科学核心素养的关键，其外在表现形式是模型建构、推理论证、创新思维等。学生核心素养在1-9 年级学习中螺旋式上升。高阶思维是指较高认知水平层次上的心智活动或认知能力，其内涵表现为建模、推理、论证、创新思维在探究活动中的具体运用，其核心是批判性思维和创造性思维。基于思维型理论的内涵、科学思维表现、科学课程内容、科学探究要素等之间的关系，构建科学思维结构模型（如图）。了，哪个地方发光？要点亮小灯泡，还需要什么？教师出示电池，学生观察电池，简单描述结构及作用。学生使用电池、导线把灯泡点亮（可以先摆后实践验证自已的连接方法对不对）。小组画点亮小灯泡的示意图，画好后在黑板上展示（相同连接方式不用展示）最后，小组根据示意图连接，验证自已小组连接的小灯泡能否点亮。教师要引导学生将习得的科学观念、探究实践技能和思维方在学生的活动过程中，教师要倾听学生交流观察结果的法迁移应用到新的情境或现实中，以解决新问题，再次进行思发言，观察学生思维推理表现，适时引导学生将生活阅历与实维进阶。践观察结合起来，激发学生思维动机。三、培养学生科学思维的课堂教学设计活动2：由外到内观察小灯泡结构个丫（高阶思维核心)根据思维型教学理论的相关内容,结合科学新课标的素养目标，下面以“点亮小灯泡”的教学设计为例，说明科学思维的培养与实践。创造性思维得出结论及思评价 X（科学课程内容）处理信息搜集证据批判性思维设计方案作出假设提出问题州仓科物地球与宇宙科学Z(科学思维表现)K质科学学（科学思维结构模型）二、基于思维型教学的科学教学设计原理课堂教学的核心是师生思维深度参与课堂教学活动。科学课本质的特征是学生科学学习活动中思维的凸现,探究实践是科学课堂的基本活动形式。认知冲突、自我建构、自我监控、反思与迁移四大原理构成思维型教学的一个有机统一体，既存在内在的逻辑顺序，又在各环节互相渗透。科学探究的教学设计包括五个基本环节，分别为“情境创设与提出问题”“制定方案与选择方案”“合作探究与达成一致”“交流评价与总结反思”和“灵活迁移与聚焦运用”。在科学探究的不同阶段中，都应有科学思维的深度参与。只有这样，学生才能实现对科学本质的理解。思维型教学理论强调学生在探究学习中要有动机诱发（思维动机）引发认知冲突（思维动力）触发自主建构和自我监控（思维监控）激发反思与迁移（思维迁移）等过程。教师要引导学生在推理、论证，自我思维监控中,敢于对问题、证据、解释进行质疑，敢于批判、修正，进而提出有价值的见解和探究实践活动方案。“情境创设与提出问题”是学生认知冲突诱发学生思维的动机环节。教师要在课堂教学中创设有利于学生积极思维的教学情境，激发学生的学习内驱力，助推学生思维运行，引导学生在探究问题的过程中领悟方法、建构知识、发展能力，主动完成知识的构建过程，让学生提出探究问题，并努力解决问题。“制定方案与选择方案”“合作探究与达成一致”是自主建构引发学生思维的动力阶段。教师要引导学生明确探究问题,并围绕问题设计能够引发学生认知冲突的层级性问题,遵循科学探究的基本程序，动用科学思维方法，让学生亲历探究2023.0708C四以教育（综合）34该活动的目标为,基于由外到内的观察，引导学生在交流中分析第一次观察结果出现差异性的原因,意识到观察方法的重要性。（一）设计理念学生从外到内观察小灯泡结构，观察解剖的实物小灯泡践行“用教材不是教教材”的思想。依据学生实际情况、并简要说说各部分的作用。教师用PPT图片展示小灯泡结构课标和教学内容,笔者以科学思维的培养为主,调整了教学内技术与工容,对教学内容进行了补充，并改进了最初的教学策略。这样程更适合学生的认知规律和探究过程。倡导“以简创新”教学主张。笔者聚焦以点亮小灯泡为主线的推论和实践，将科学思维的培养巧妙融合在学生“观察描述推测实操分析-结论”的过程中，以开放性问题促进学生系统思维的发展，达到把简单的事做得有创意的目的。落实“以概念建构为核心”的理念。整个教学以点亮小灯泡为线索，引导学生构建“闭合回路”这一概念；通过“分析课程结构、解构教学问题、重构教学体系、建构学习结果”的设计，让学生经历像科学家那样研究问题的过程，在完成知识概念建构的同时也实现了学生的思维进阶。（二）教学目标与重难点笔者根据教学内容，确定了教学目标。在科学目标方面，学生要知道电流流过灯丝并形成闭合回路小灯泡就会发光，认识回路、断路、短路。在科学思维方面，学生能用画图的方式表达自制的电路连接方式；能够根据实验现象对电流的流向做出大胆的想象与推测；能够用观察比较的方法修正自己的研究过程及结果。在探究实践方面，学生会设计实验进行实践、观察、描述和记录让灯亮起来的实验现象。在态度责任方面，学生要体验到对材料进行有目的、细致观察的乐趣，敢于根据现象做出大胆的想象和推测，激发进一步探究电的兴趣。教学重点为引导学生区分回路、短路、断路，以正确的连接方法让灯亮起来。教学难点为引导学生根据实验现象推测电流的流向。教学前，教师要准备5 号电池1 0 节、小灯泡1 0 个、导线1 0 根，闭合回路点亮演示动画。（三）教学过程活动1：聚焦问题，做出推测该活动的目标聚焦问题，引起认知冲突，激发思维动机。教师引导学生分组画小灯泡发光的示意图，观察小灯泡后简单描述灯泡结构，并汇报观察结果。学生思考：小灯泡亮图，引导学生分析点亮小灯泡的连接中电的流向，并尝试用箭头简单画一画。在学生的活动过程中,教师要听学生由外到内观察实物后的交流，是否基于事实的描述,听学生交流与第一次观察不同的原因，让学生认识到观察方法的重要性；听学生交流电流的流向，看学生画电流的流向；引导学生初步建构闭合电路。活动3：通过不同连接方式点亮小灯泡该活动的目标为，引导学生合作实践、自主建构点亮小灯泡的不同连接方式，触发思维。学生用不同的连接方式点亮小灯泡，画图记录小组的连接方式，并在黑板上展示小组连接方式（相同连接不展示）。教师出示动画，展示学生分析的小灯泡电流回路。学生对比分析不亮小灯泡的连接中电流动的情况（简单画一画）。依据学生的连接情况，教师引导学生理解闭合回路、短路、断路。在学生的活动过程中，教师要观察学生用不同连接方式点亮小灯泡的展示，听学生对不同连接方式电流方向的交流；听学生对断路、短路线路的分析。分析学生知识迁移的应用情况。活动4：分析教室电路在开关闭合与断开情况下的电路该活动的目标为，引导学生灵活迁移、聚焦运用，思维进阶。教师引导学生思考：教室里的开关，闭合是什么电路？断开是什么电路？并进行现场演示,然后听学生的判断结果，了解课堂教学与生活相联系来解决问题是否实现。核心素养不是一个简单的课标概念，它是教育思想体系，也是学科课程培养目标。科学思维培养是一个系统工程,需要与科学探究实践相结合，唤醒学生学习科学的内驱力，让学生沉浸在学习的过程中。在课堂教学中鼓励学生大胆思维，允许学生在“错”中悟“对”,螺旋上升，这才是落实新课标核心素养之科学思维的最基本保证。2023.0708C四以教育（综合）35课标课标过程。制定方案、合作探究、交流评价是自我监控触发学生思维的监控阶段。教师要引导学生对设计方案、科学探究过程、结凸显科学思维培养的教学设计探究论进行反思与交流，使学生对掌握及运用的知识和方法进行监控和调节。“灵活迁移与聚焦运用”是激发学生思维迁移的环节。德阳市东汽小学王国彬义务教育科学课程标准（2 0 2 2 年版）提出，在小学科学教学的探究实践中，学生的思维要深度参与。以科学探究实践活动为主的科学课堂既是学生知识建构的过程，也是学生科学思维参与的过程，同时还是师生合作交流与情感互动的过程。探究过程中始终伴随着思考,不断推动学生推理论证、模型建构、问题解决能力和批判性思维的进阶发展。科学探究活动的外显部分是动手实践，内隐部分是科学方法，而科学思维则是科学方法的核心要素。在探究活动中，学生聚焦问题初步假设制定计划、搜集证据，获取信息和证据后，运用归纳、推理、论证、建模等方法进行解释，最后通过学生之间的交流、质疑、论证，形成共识，进行知识的运用与迁移。它是属于科学学科的一套独特的方法体系,需要将学生动手实践的过程与科学方法、科学思维建立连接。基于多年的教学实践，笔者根据思维型教学原理，提炼出了凸显科学思维培养的课堂教学策略，引导学生在探究实践活动中从不同的角度分析、思考问题，助推学生提出新颖、独特且有价值的见解与方案,形成解决问题的能力，发展核心素养。一、基于科学探究要素、科学思维特征、高阶思维内涵构建科学思维结构模型科学探究是人们探索和了解自然、获得科学知识的重要方法，包括提出问题、做出假设、设计方案、搜集证据、处理信息、得出结论、反思评价等要素。每个要素都需要学生立足科学思维深度参与,从而避免课堂中“重流程轻参与,重结果轻思维”的表面化科学探究。科学思维是形成并运用于科学认识活动中对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式。它是学生科学核心素养的关键，其外在表现形式是模型建构、推理论证、创新思维等。学生核心素养在1-9 年级学习中螺旋式上升。高阶思维是指较高认知水平层次上的心智活动或认知能力，其内涵表现为建模、推理、论证、创新思维在探究活动中的具体运用，其核心是批判性思维和创造性思维。基于思维型理论的内涵、科学思维表现、科学课程内容、科学探究要素等之间的关系，构建科学思维结构模型（如图）。了，哪个地方发光？要点亮小灯泡，还需要什么？教师出示电池，学生观察电池，简单描述结构及作用。学生使用电池、导线把灯泡点亮（可以先摆后实践验证自已的连接方法对不对）。小组画点亮小灯泡的示意图，画好后在黑板上展示（相同连接方式不用展示）最后，小组根据示意图连接，验证自已小组连接的小灯泡能否点亮。教师要引导学生将习得的科学观念、探究实践技能和思维方在学生的活动过程中，教师要倾听学生交流观察结果的法迁移应用到新的情境或现实中，以解决新问题，再次进行思发言，观察学生思维推理表现，适时引导学生将生活阅历与实维进阶。践观察结合起来，激发学生思维动机。三、培养学生科学思维的课堂教学设计活动2：由外到内观察小灯泡结构个丫（高阶思维核心)根据思维型教学理论的相关内容,结合科学新课标的素养目标，下面以“点亮小灯泡”的教学设计为例，说明科学思维的培养与实践。创造性思维得出结论及思评价 X（科学课程内容）处理信息搜集证据批判性思维设计方案作出假设提出问题州仓科物地球与宇宙科学Z(科学思维表现)K质科学学（科学思维结构模型）二、基于思维型教学的科学教学设计原理课堂教学的核心是师生思维深度参与课堂教学活动。科学课本质的特征是学生科学学习活动中思维的凸现,探究实践是科学课堂的基本活动形式。认知冲突、自我建构、自我监控、反思与迁移四大原理构成思维型教学的一个有机统一体，既存在内在的逻辑顺序，又在各环节互相渗透。科学探究的教学设计包括五个基本环节，分别为“情境创设与提出问题”“制定方案与选择方案”“合作探究与达成一致”“交流评价与总结反思”和“灵活迁移与聚焦运用”。在科学探究的不同阶段中，都应有科学思维的深度参与。只有这样，学生才能实现对科学本质的理解。思维型教学理论强调学生在探究学习中要有动机诱发（思维动机）引发认知冲突（思维动力）触发自主建构和自我监控（思维监控）激发反思与迁移（思维迁移）等过程。教师要引导学生在推理、论证，自我思维监控中,敢于对问题、证据、解释进行质疑，敢于批判、修正，进而提出有价值的见解和探究实践活动方案。“情境创设与提出问题”是学生认知冲突诱发学生思维的动机环节。教师要在课堂教学中创设有利于学生积极思维的教学情境，激发学生的学习内驱力，助推学生思维运行，引导学生在探究问题的过程中领悟方法、建构知识、发展能力，主动完成知识的构建过程，让学生提出探究问题，并努力解决问题。“制定方案与选择方案”“合作探究与达成一致”是自主建构引发学生思维的动力阶段。教师要引导学生明确探究问题,并围绕问题设计能够引发学生认知冲突的层级性问题,遵循科学探究的基本程序，动用科学思维方法，让学生亲历探究2023.0708C四以教育（综合）34该活动的目标为,基于由外到内的观察，引导学生在交流中分析第一次观察结果出现差异性的原因,意识到观察方法的重要性。（一）设计理念学生从外到内观察小灯泡结构，观察解剖的实物小灯泡践行“用教材不是教教材”的思想。依据学生实际情况、并简要说说各部分的作用。教师用PPT图片展示小灯泡结构课标和教学内容,笔者以科学思维的培养为主,调整了教学内技术与工容,对教学内容进行了补充，并改进了最初的教学策略。这样程更适合学生的认知规律和探究过程。倡导“以简创新”教学主张。笔者聚焦以点亮小灯泡为主线的推论和实践，将科学思维的培养巧妙融合在学生“观察描述推测实操分析-结论”的过程中，以开放性问题促进学生系统思维的发展，达到把简单的事做得有创意的目的。落实“以概念建构为核心”的理念。整个教学以点亮小灯泡为线索，引导学生构建“闭合回路”这一概念；通过“分析课程结构、解构教学问题、重构教学体系、建构学习结果”的设计，让学生经历像科学家那样研究问题的过程，在完成知识概念建构的同时也实现了学生的思维进阶。（二）教学目标与重难点笔者根据教学内容，确定了教学目标。在科学目标方面，学生要知道电流流过灯丝并形成闭合回路小灯泡就会发光，认识回路、断路、短路。在科学思维方面，学生能用画图的方式表达自制的电路连接方式；能够根据实验现象对电流的流向做出大胆的想象与推测；能够用观察比较的方法修正自己的研究过程及结果。在探究实践方面，学生会设计实验进行实践、观察、描述和记录让灯亮起来的实验现象。在态度责任方面，学生要体验到对材料进行有目的、细致观察的乐趣，敢于根据现象做出大胆的想象和推测，激发进一步探究电的兴趣。教学重点为引导学生区分回路、短路、断路，以正确的连接方法让灯亮起来。教学难点为引导学生根据实验现象推测电流的流向。教学前，教师要准备5 号电池1 0 节、小灯泡1 0 个、导线1 0 根，闭合回路点亮演示动画。（三）教学过程活动1：聚焦问题，做出推测该活动的目标聚焦问题，引起认知冲突，激发思维动机。教师引导学生分组画小灯泡发光的示意图，观察小灯泡后简单描述灯泡结构，并汇报观察结果。学生思考：小灯泡亮图，引导学生分析点亮小灯泡的连接中电的流向，并尝试用箭头简单画一画。在学生的活动过程中,教师要听学生由外到内观察实物后的交流，是否基于事实的描述,听学生交流与第一次观察不同的原因，让学生认识到观察方法的重要性；听学生交流电流的流向，看学生画电流的流向；引导学生初步建构闭合电路。活动3：通过不同连接方式点亮小灯泡该活动的目标为，引导学生合作实践、自主建构点亮小灯泡的不同连接方式，触发思维。学生用不同的连接方式点亮小灯泡，画图记录小组的连接方式，并在黑板上展示小组连接方式（相同连接不展示）。教师出示动画，展示学生分析的小灯泡电流回路。学生对比分析不亮小灯泡的连接中电流动的情况（简单画一画）。依据学生的连接情况，教师引导学生理解闭合回路、短路、断路。在学生的活动过程中，教师要观察学生用不同连接方式点亮小灯泡的展示，听学生对不同连接方式电流方向的交流；听学生对断路、短路线路的分析。分析学生知识迁移的应用情况。活动4：分析教室电路在开关闭合与断开情况下的电路该活动的目标为，引导学生灵活迁移、聚焦运用，思维进阶。教师引导学生思考：教室里的开关，闭合是什么电路？断开是什么电路？并进行现场演示,然后听学生的判断结果，了解课堂教学与生活相联系来解决问题是否实现。核心素养不是一个简单的课标概念，它是教育思想体系，也是学科课程培养目标。科学思维培养是一个系统工程,需要与科学探究实践相结合，唤醒学生学习科学的内驱力，让学生沉浸在学习的过程中。在课堂教学中鼓励学生大胆思维，允许学生在“错”中悟“对”,螺旋上升，这才是落实新课标核心素养之科学思维的最基本保证。2023.0708C四以教育（综合）35