模型建構(gòu)　推理論證　質(zhì)疑創(chuàng)新

謝曉靜

【摘? ?要】2021年，浙江省圍繞小學(xué)科學(xué)中的科學(xué)思維和實踐應(yīng)用兩方面進行了學(xué)業(yè)監(jiān)測。學(xué)業(yè)監(jiān)測突出兩大目標(biāo)：一是以評價促進學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展；二是以評價改進和優(yōu)化教學(xué)。研究者從“模型建構(gòu)、推理論證、質(zhì)疑創(chuàng)新”三個維度對學(xué)生思維能力的發(fā)展進行了一系列思考，以期為一線教師的教學(xué)和評價提供相關(guān)思路。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)科學(xué)；學(xué)業(yè)監(jiān)測；科學(xué)思維；實踐應(yīng)用

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“2022年版課標(biāo)”）指出要構(gòu)建素養(yǎng)導(dǎo)向的綜合評價體系。包括：改進結(jié)果評價，重視正確價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力的考查；強化過程評價，重視“教—學(xué)—評”一體化，關(guān)注學(xué)生在探究和實踐過程中的真實表現(xiàn)和思維活動。2021年，浙江省圍繞小學(xué)科學(xué)中的科學(xué)思維和實踐應(yīng)用兩方面進行了學(xué)業(yè)監(jiān)測。本次學(xué)業(yè)監(jiān)測充分發(fā)揮評價的導(dǎo)向功能、診斷功能和教學(xué)改進功能，突出了兩大目標(biāo)：一是以評價促進學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展；二是以評價改進和優(yōu)化教學(xué)。本文以2021年浙江省小學(xué)科學(xué)學(xué)業(yè)監(jiān)測中的部分試題為例，分析學(xué)生在做題過程中展現(xiàn)的真實思維能力，討論與之相關(guān)的教學(xué)思考，幫助一線教師精準(zhǔn)把握教學(xué)方向。

一、多管齊下、突破學(xué)生模型建構(gòu)的困境

（一）減少陌生感，破解學(xué)生模型建構(gòu)的思維障礙

試題呈現(xiàn)

如圖所示，小明將四種動物分成兩類。

小明的分類依據(jù)是（? ? ）。

A.是不是昆蟲 B.能不能飛行 C.是不是卵生

上述試題考查的是學(xué)生在模型建構(gòu)中“通過比較、分類、排序等方法，確定事物的共同特征”的能力。閱卷結(jié)果顯示：約72.0%的學(xué)生選擇A（正確選項），反映出大部分學(xué)生理解這四種常見動物的身體特征、運動方式、繁殖方式；約4.1%的學(xué)生選擇B（錯誤選項），表明這部分學(xué)生不了解這四種動物的運動方式，也不具備直接從圖中獲取信息的能力；約23.0%的學(xué)生選擇C（錯誤選項），表明這部分學(xué)生了解這四種常見動物的運動方式，但無法辨析它們的繁殖方式。本題未作答的學(xué)生約占0.9%。

問題歸因

為什么會有約23.0%的學(xué)生錯選C？可以從試卷命制的試測訪談中得出結(jié)論。具體訪談內(nèi)容如下。

測試員：你選擇了C，你的依據(jù)是什么？

生A：螞蟻和蜻蜓是卵生的，野鴨也是卵生的。蝙蝠我不熟悉，但它會飛，和鳥很像，我猜它也是卵生的。所以我把卵生的動物分成了大、小兩類。

生B：其他幾種動物我都比較熟悉。上課時，老師沒有講過蝙蝠，我在生活中也沒看到過這種動物，所以我是亂猜的。

生C：我不知道蝙蝠的大小，看不清楚它的腳有幾只，所以不確定它是不是昆蟲。于是我選了C。

從上述訪談中可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對蝙蝠這種動物比較陌生。教材中雖然呈現(xiàn)了表明蝙蝠繁殖方式的插圖，但沒有用相關(guān)文字進行解釋。如果教師沒有在教學(xué)中進行介紹和分析，學(xué)生就無法獲取關(guān)于蝙蝠繁殖方式的有效信息，也難以做出科學(xué)的判斷。

實操建議

1.立足教材，厘清分類內(nèi)涵。教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生利用分類標(biāo)準(zhǔn)對常見的事物進行分類，并指導(dǎo)學(xué)生對分類結(jié)果進行交流和評價。如開展“鑒別大會”“我們來找茬”等活動，讓學(xué)生對錯誤的分類結(jié)果加以分析，找出導(dǎo)致分類錯誤的各種原因。

2.拓展情境，逆向推斷屬性。教師要創(chuàng)設(shè)有趣、真實的探究情境，引導(dǎo)學(xué)生利用給定的分類結(jié)果，推斷分類標(biāo)準(zhǔn)或分類依據(jù)。這種逆向思維有助于學(xué)生歸納同類事物的共同屬性，從而幫助學(xué)生發(fā)展邏輯推理能力。

3.精選素材，激發(fā)認(rèn)知沖突。對于學(xué)生相對陌生的素材，教師要提倡學(xué)生開展課外閱讀活動，了解更多的模型素材。如生命世界領(lǐng)域的動物和植物等，都可以通過課后閱讀進行了解。教學(xué)中，教師應(yīng)尋找適合學(xué)生進行分類研究的具體教具、素材，精選能夠引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突的分類項。當(dāng)學(xué)生很難用前概念進行識別、判斷、分類時，教師要引導(dǎo)學(xué)生進行探究、研討，幫助學(xué)生建立一個牢固的思維模型。

（二）圖文并重，打通學(xué)生模型建構(gòu)的思維路徑

試題呈現(xiàn)

在“風(fēng)的成因”實驗中，小明用箭頭線表示空氣流動的方向，正確的是（? ? ）。

同樣是考查模型建構(gòu)能力，上述試題指向“用示意圖或物理模型來表達事物的結(jié)構(gòu)、變化及事物之間的關(guān)系”，屬于分析層次的認(rèn)知水平。閱卷結(jié)果顯示，約66.2%的學(xué)生選擇A（正確選項），他們能將模擬實驗中觀察到的直觀現(xiàn)象轉(zhuǎn)化成簡單的示意圖，初步形成“空氣流動形成風(fēng)”的科學(xué)概念；約19.7%的學(xué)生選擇B（錯誤選項），這部分學(xué)生沒有很好地掌握“熱空氣會上升”的科學(xué)概念，因此對空氣流動的方向不明確；約14.0%的學(xué)生選擇C（錯誤選項），這部分學(xué)生掌握了“熱空氣會上升”的科學(xué)概念，但沒有掌握“冷空氣向熱空氣方向流動，從而形成風(fēng)”的科學(xué)概念。本題未作答的學(xué)生約占0.1%。

問題歸因

在對本試題進行歸因分析時，筆者提取了與“科學(xué)思維水平影響因素”相關(guān)的問卷結(jié)果（如表1），發(fā)現(xiàn)完全符合“會利用圖表等方式對科學(xué)知識進行整理”的學(xué)生的科學(xué)總分為76.15分，完全不符合的學(xué)生的科學(xué)總分為69.51分，相差近7分。由此可見，在實驗教學(xué)的基礎(chǔ)上，教師要引導(dǎo)學(xué)生用示意圖的方式梳理和呈現(xiàn)科學(xué)知識，使學(xué)生形成模型建構(gòu)思維。

實操建議

1.引導(dǎo)現(xiàn)象感知，使學(xué)生實現(xiàn)從觀察到解釋的突破。教師要引導(dǎo)學(xué)生對實驗現(xiàn)象進行觀察、分析。如在“風(fēng)的成因”實驗中，教師可以先讓學(xué)生觀察進風(fēng)口紙條或棉絮的飄動方向以及出風(fēng)口紙條或棉絮的飄動方向，再引導(dǎo)學(xué)生畫出示意圖，并向全班同學(xué)展示示意圖，表達風(fēng)的形成原因，最后解釋自然界中風(fēng)的成因。

2.精準(zhǔn)改進教具，使實驗實現(xiàn)從“暗箱”到可視的轉(zhuǎn)變。教師在準(zhǔn)備教具時，可以用透明的方形材料代替紙盒；使用燃燒后會產(chǎn)生有色煙霧的材料，讓空氣流動的路線更加明顯；在進風(fēng)口、出風(fēng)口處粘貼紙條或棉絮，讓學(xué)生觀察它們的飄動情況……這些可視證據(jù)能夠幫助學(xué)生解釋風(fēng)的成因。

3.引導(dǎo)畫圖表示，使知識實現(xiàn)從抽象到直觀的轉(zhuǎn)變。如在“風(fēng)的成因”相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)中，教師可以指導(dǎo)學(xué)生把觀察到的現(xiàn)象用畫圖的方式表示出來，包括煙霧的走向、空氣流動的方向、對煙霧及空氣流動方向變化的解釋說明。這樣的過程有助于學(xué)生內(nèi)化知識，形成科學(xué)思維。

二、言行一致，厘清學(xué)生推理論證的關(guān)鍵路徑

試題呈現(xiàn)

北京的冬天很冷，小明通過天氣預(yù)報了解到北京某一天的最低溫度為-17℃。下表展示了三種溫度計的測量范圍。

若要測量北京冬天的氣溫，最好選擇（? ? ）。

A.①號溫度計 B.②號溫度計 C.③號溫度計

上述試題考查學(xué)生的推理論證思維能力，約64.31%的學(xué)生選擇A（正確選項）；約19.48%的學(xué)生選擇B（錯誤選項）；約15.86%的學(xué)生選擇C（錯誤選項）。選擇B、C的學(xué)生沒有關(guān)注到“北京某一天的最低溫度為-17℃”這一關(guān)鍵信息，說明他們不能很好地從題目中提取信息、分析信息、得出數(shù)據(jù)。本題未作答的學(xué)生約占0.35%。

問題歸因

在對本試題進行歸因分析時，筆者同樣提取了與“科學(xué)思維水平影響因素”相關(guān)的問卷結(jié)果（如表2）。通過對問卷結(jié)果進行分析，可以發(fā)現(xiàn)：對“科學(xué)課上，老師讓我們親自動手做實驗”這一問題，選擇“從不”的學(xué)生的科學(xué)總分為61.8分，選擇“總是”的科學(xué)學(xué)生的總分為76.1分，相差14.3分。對“科學(xué)課上，老師要求我們對實驗結(jié)果進行分析，得出實驗結(jié)論”這一問題，選擇“從不”的學(xué)生的科學(xué)總分為59.6分，選擇“總是”的學(xué)生的科學(xué)總分為76.5分，相差近17分。也就是說，讓學(xué)生做實驗，且做過實驗后組織學(xué)生進行分析、表達、論證的做法能幫助學(xué)生形成推理論證能力。

實操建議

1.在情境中運用。教師要創(chuàng)設(shè)不同的情境，讓學(xué)生選擇合適的溫度計進行測量。如設(shè)置“小A感冒了，要測量體溫，該用哪種溫度計？這種溫度計的測量范圍是怎樣的？”的情境，利用這一情境調(diào)動學(xué)生的生活經(jīng)驗，幫助他們將所學(xué)的科學(xué)概念與實際生活聯(lián)系起來，讓科學(xué)知識為實際生活服務(wù)。

2.在比較中發(fā)現(xiàn)。教師可出示體溫計、氣溫計、水溫計三種溫度計，讓學(xué)生對三種不同的溫度計進行比較。學(xué)生結(jié)合前面所學(xué)的氣溫計的結(jié)構(gòu)和使用方法，對比觀察三種溫度計，了解每種溫度計的測量范圍，發(fā)現(xiàn)不同溫度計的使用范圍不同。

3.在表達中論證。在學(xué)生觀察與比較之后，教師要引導(dǎo)學(xué)生進行交流表達和推理論證。這一過程是提煉科學(xué)概念的過程，也是培養(yǎng)學(xué)生推理論證能力的過程。

三、活動深刻，構(gòu)建兒童質(zhì)疑創(chuàng)新的支持系統(tǒng)

試題呈現(xiàn)

小明在野外撿到了三塊不同的“巖石”，想知道它們的名稱。于是，他把三塊“巖石”沖洗干凈，晾干后貼上編號。通過肉眼觀察、相互刻劃，小明還是無法確認(rèn)這三塊“巖石”的真實名稱。你認(rèn)為，小明接下去應(yīng)該怎么做？請寫出其中兩條建議。

建議 1：________________________________________

建議 2：?________________________________________

上述試題是一道典型的質(zhì)疑創(chuàng)新類題目。本題涉及教科版《科學(xué)》四年級下冊《制作巖石和礦物標(biāo)本》一課的知識點，指向質(zhì)疑創(chuàng)新中的“對自己或他人的探究過程和結(jié)果提出新建議”，屬于創(chuàng)造層次的認(rèn)知水平。

學(xué)生的作答分三個水平（如圖1）。高水平的回答能給出探究方法和探究過程，并完整地進行解釋說明；中水平的回答只提及探究方法或探究中使用的工具，沒有對探究過程進行解釋說明；低水平的回答只是含糊其詞或摘錄題目中的內(nèi)容和方法，如向教師請教或和同學(xué)討論等。

學(xué)生的作答中，高水平的回答僅占16.4%，中水平的回答約占64.4%，低水平的回答約占19.2%。大部分學(xué)生在“對自己或他人的探究過程和結(jié)果提出新建議”的質(zhì)疑創(chuàng)新思維方面，還有很大的提升空間。

問題歸因

在對本試題進行歸因分析時，筆者提取了與“學(xué)科教學(xué)方式與學(xué)科核心能力得分率”相關(guān)的問卷結(jié)果（如表3）。通過對問卷結(jié)果進行分析，可以發(fā)現(xiàn)：在“分組做實驗時，完成得快的小組，科學(xué)老師會給出新的任務(wù)或者新的材料”這一調(diào)查中，選擇“常?！钡膶W(xué)生的科學(xué)得分僅為72.9分，選擇“從不”的學(xué)生的科學(xué)得分為75.7分。無獨有偶，在“同一個學(xué)習(xí)任務(wù)，科學(xué)老師會提出不同的要求供我們選擇”這一調(diào)查中，選擇“常常”的學(xué)生的科學(xué)得分僅為73.4分，選擇“從不”的學(xué)生的科學(xué)得分為75.2分。

以上監(jiān)測數(shù)據(jù)說明：一個接一個的學(xué)習(xí)任務(wù)可能在一定程度上阻礙了學(xué)生的深度理解，從而導(dǎo)致學(xué)生高水平作答能力的缺失。

實操建議

1.關(guān)注探究方法的提煉。實驗探究時，教師不應(yīng)布置過多的任務(wù)，而要引導(dǎo)學(xué)生對一項實驗進行深度研究，使學(xué)生加深對事物本質(zhì)的理解。教師應(yīng)關(guān)注探究方法的提煉，引導(dǎo)學(xué)生充分表達“觀察巖石特征的方法”和“識別一塊巖石的方法”，從而提煉操作要點，形成班級共識。

2.關(guān)注實驗后的反思。學(xué)生辨識巖石后，教師要組織學(xué)生對結(jié)果進行反思。如：你是否成功識別出了巖石？如果沒有識別出來，可能是什么原因造成的？該怎么做？如果識別出來了，你的依據(jù)是什么？由此讓學(xué)生在反思、質(zhì)疑中獲得成長。

3.關(guān)注表達的規(guī)范性。教師要盡可能給予學(xué)生表達的機會，同時要關(guān)注學(xué)生表達的規(guī)范性。教師可以給學(xué)生提供一些支架，讓學(xué)生利用支架表達自己的觀點。如“我借助______（方法），觀察到這塊巖石的______（特征）”“我認(rèn)同/不認(rèn)同某同學(xué)的觀點，我認(rèn)為______（觀點），我的理由是______（證據(jù)）”。

本次小學(xué)科學(xué)學(xué)業(yè)監(jiān)測秉持科學(xué)性、專業(yè)性和客觀性的原則，始終倡導(dǎo)“以評價促進學(xué)生學(xué)習(xí)，以評價改進和優(yōu)化教學(xué)”。期待一線教師能走進試題，也能走出試題，聚焦教學(xué)思考，突破教學(xué)重難點，穩(wěn)步推進2022年版課標(biāo)的實施。

（浙江省溫州市甌海區(qū)教育研究院）