提高學(xué)生認(rèn)知能力

范明剛

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2022年版）指出：“立足學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，以了解物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球和宇宙科學(xué)、技術(shù)與工程領(lǐng)域的一些常見基礎(chǔ)知識，并初步形成基本的科學(xué)觀念為基礎(chǔ)，以科學(xué)思維能力、科學(xué)探究和實(shí)踐能力、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的培養(yǎng)為重點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力的發(fā)展，形成清晰和精準(zhǔn)的科學(xué)課程目標(biāo)?！币陨险n程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，離不開對小學(xué)生認(rèn)知能力的培養(yǎng)。心理學(xué)研究表明，認(rèn)知是人們對智力、思維、情感、語言的認(rèn)識活動(dòng)，也是人們認(rèn)識、理解事物或現(xiàn)象，保存認(rèn)識結(jié)果，利用已有的知識、經(jīng)驗(yàn)解決實(shí)際問題的一個(gè)具有完整結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)過程。小學(xué)科學(xué)課程是一門基礎(chǔ)性、實(shí)踐性、綜合性課程，應(yīng)借鑒學(xué)習(xí)進(jìn)階、腦科學(xué)、深度學(xué)習(xí)、目標(biāo)教學(xué)等研究成果，優(yōu)化教學(xué)實(shí)施策略，科學(xué)創(chuàng)設(shè)認(rèn)知活動(dòng)，著力提升小學(xué)生的觀察力、注意力、記憶力、想象力和思維力等科學(xué)認(rèn)知能力。

一、聚焦概念建構(gòu)，定位教學(xué)目標(biāo)

小學(xué)科學(xué)教育應(yīng)有助于學(xué)生運(yùn)用大概念理解與他們生活相關(guān)的事件和現(xiàn)象。以《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2022年版）中的大概念為切入點(diǎn)，進(jìn)行概念的解構(gòu)與建構(gòu)，關(guān)照大概念之間的聯(lián)系、大概念與學(xué)生頭腦中原有概念之間的聯(lián)系，以及大概念與下一級的一般概念的聯(lián)系，將上位的大概念拆分成一系列的較為具體的概念，使這些概念的建立能追溯和連接到更為具體的經(jīng)驗(yàn)，這就需要將目標(biāo)盡可能地分層細(xì)化。例如在《聲音的產(chǎn)生》一課的教學(xué)中，首先要定位教學(xué)目標(biāo)，這節(jié)課要建立的概念是“什么是聲音？聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的。物體受到外力的作用后發(fā)生振動(dòng)，產(chǎn)生了聲音，聲音會(huì)沿著一定的媒介傳播?！蹦繕?biāo)設(shè)定中，要對“振動(dòng)”賦予具體的意義和表述，觀察與分析固體、液體、氣體在振動(dòng)狀態(tài)下發(fā)出聲音的現(xiàn)象，總結(jié)歸納聲音產(chǎn)生的條件和載體，為學(xué)生學(xué)習(xí)聲音的傳播奠定基礎(chǔ)。

提升小學(xué)生的科學(xué)認(rèn)知能力，必須尊重小學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展階段和特點(diǎn)，探查學(xué)生的認(rèn)知水平，洞悉孩童的構(gòu)想，運(yùn)用教育目標(biāo)分類學(xué)理論對應(yīng)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，豐富與完善小學(xué)生所應(yīng)具有的“觀察、提問與記憶能力”等能力結(jié)構(gòu)，并運(yùn)用相應(yīng)的行為動(dòng)詞描述目標(biāo)，更為細(xì)致地確定每節(jié)課的知識分類和認(rèn)知過程，考慮學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，引領(lǐng)學(xué)生從低階思維走向高階思維，學(xué)習(xí)更有價(jià)值的知識，采用科學(xué)的方法去觀察、注意、記憶、想象和思維，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的層次和品質(zhì)，同時(shí)讓學(xué)生的個(gè)性、品質(zhì)和情感在學(xué)習(xí)過程中得到提升與發(fā)展。

二、精選教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)進(jìn)階

科學(xué)源于生活，科學(xué)教師應(yīng)整體把握課程標(biāo)準(zhǔn)、教材的設(shè)計(jì)思路，了解課程標(biāo)準(zhǔn)、教材在學(xué)生認(rèn)知能力培養(yǎng)上的縱向、橫向脈絡(luò)以及與其他學(xué)科的橫向關(guān)聯(lián)，知道每堂課的教學(xué)目標(biāo)與學(xué)段目標(biāo)、課程目標(biāo)的關(guān)系，科學(xué)定位每節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)，確定單元知識的重點(diǎn)和難點(diǎn)，分析單元知識在整個(gè)學(xué)科中的地位和作用。將教學(xué)內(nèi)容切分為不同維度的學(xué)習(xí)進(jìn)階內(nèi)容，關(guān)照不同環(huán)節(jié)內(nèi)容的邏輯關(guān)聯(lián)和難度，充分考慮學(xué)生學(xué)習(xí)的成熟程度和預(yù)期表現(xiàn)，使教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的選擇、教學(xué)活動(dòng)的組織與教學(xué)時(shí)間的安排密切聯(lián)系。教師可以依據(jù)學(xué)情信息，對教材做處理加工，或?qū)虒W(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)策略做適切性修改，使之更適合自己的學(xué)生。

三、創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，促進(jìn)觀察滲透

小學(xué)生感知事物時(shí)較籠統(tǒng)，往往只注意表面現(xiàn)象和個(gè)別特征，對時(shí)空特性的知覺也不完善。小學(xué)生在4～5年級時(shí)就開始勇于發(fā)現(xiàn)和探索，思維的獨(dú)立性和批判性增強(qiáng)，出現(xiàn)了反省思維。5～6年級的學(xué)生思維的獨(dú)立性和批判性進(jìn)一步增強(qiáng)，開始出現(xiàn)辯證思維，形成了理智的自我意識?？茖W(xué)教師要準(zhǔn)確探查學(xué)情，了解學(xué)生的前概念和已有的認(rèn)知水平，找準(zhǔn)教學(xué)的起點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)生綜合運(yùn)用知識解決真實(shí)問題的問題情境、生活情境、文化情境、訓(xùn)練情境，讓學(xué)生調(diào)動(dòng)多種感官觀察、體驗(yàn)、實(shí)踐、思考，做到動(dòng)手與動(dòng)腦有機(jī)結(jié)合，獲取第一手證據(jù)與信息，形成科學(xué)的思維方式。學(xué)生通過觀察科學(xué)現(xiàn)象，產(chǎn)生認(rèn)知沖突，原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)在“同化”過程中、量變中調(diào)整“順應(yīng)”，從而使認(rèn)知得以質(zhì)變，科學(xué)思維能力也獲得提升。如教學(xué)《聲音的產(chǎn)生》一課時(shí)，難點(diǎn)是“如何解釋聲音可以在氣體中傳播”，教師可以出示一個(gè)薄膜，在上面放一個(gè)泡沫小球，先讓學(xué)生敲擊音叉，提問學(xué)生看到了什么。學(xué)生說：“看到了小球在動(dòng)?！苯處熥穯枺骸盀槭裁葱∏蛟趧?dòng)？”學(xué)生說：“因?yàn)樗芰夏ぴ趧?dòng)，塑料膜的振動(dòng)引起了小球的振動(dòng)?！苯處熢俅巫穯枺骸八芰夏槭裁丛趧?dòng)？”學(xué)生說：“音叉在動(dòng)，音叉的振動(dòng)引起了塑料膜的振動(dòng)?！苯處煹谌巫穯枺骸耙舨娼佑|塑料膜嗎？它們之間有什么？”學(xué)生很自然地說：“音叉和塑料膜之間是空氣，音叉振動(dòng)后，先引起空氣的振動(dòng)，后引起塑料膜、小球的振動(dòng)，說明了空氣振動(dòng)也能發(fā)出聲音?！边@樣的情境創(chuàng)設(shè)，有效訓(xùn)練了學(xué)生的視覺觀察與知覺、注意與記憶、交流與思維能力。

四、問題驅(qū)動(dòng)探究，展示思維成果

問題是科學(xué)探究的驅(qū)動(dòng)器，高質(zhì)量的問題精準(zhǔn)定位思維靶心，是學(xué)生思考和探究的集中點(diǎn)，是能夠聚焦課堂核心知識、整合教學(xué)內(nèi)容的關(guān)鍵點(diǎn)和重難點(diǎn)，是具有一定思維深度、有空間、能聚焦、有深意的問題，多蘊(yùn)含于真實(shí)情境中，易于引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，觸發(fā)學(xué)生思維的核心問題，有利于學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展。

科學(xué)教師要充分尊重學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和知識經(jīng)驗(yàn)，遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律以及思維發(fā)展順序，抓住學(xué)生理解和應(yīng)用知識的關(guān)鍵，提煉有階梯性、探究性、生成性、現(xiàn)實(shí)性、有趣性、挑戰(zhàn)性的核心問題，構(gòu)成問題鏈條或問題串，融合運(yùn)用提問法、講授法、演示法、情境教學(xué)法、小組合作探究法、啟發(fā)式教學(xué)法、探究式教學(xué)法、直觀教學(xué)法，觀察實(shí)驗(yàn)，巧妙指導(dǎo)學(xué)生在探究式學(xué)習(xí)中分析問題、解決問題，并在此過程中運(yùn)用思維導(dǎo)圖、流程圖、概念圖、魚骨圖等思維可視化工具展示學(xué)習(xí)成果，及時(shí)獲取事實(shí)反映出的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。學(xué)生在探究核心問題的過程中既需要調(diào)動(dòng)以往所學(xué)知識解決問題，又能在探究的過程中不斷應(yīng)用習(xí)得的新知識。對于學(xué)生提出的科學(xué)問題，要進(jìn)行分類與梳理。例如，教學(xué)《聲音的產(chǎn)生》一課時(shí)，教師對學(xué)生提出的五花八門的問題，要做邏輯順序的分析，比如如果沒有研究聲音的產(chǎn)生，就沒法研究聲音的傳播。師生理順問題的邏輯順序，有助于學(xué)生科學(xué)建構(gòu)聲音產(chǎn)生的概念，從而真正學(xué)會(huì)科學(xué)地提問題。

五、優(yōu)化教學(xué)模型，完善發(fā)展機(jī)制

科學(xué)教師應(yīng)優(yōu)化主題活動(dòng)、問題探究、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、思維導(dǎo)圖、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)模型，盡可能使用有趣味性的教學(xué)課件和輔助性的圖片、視頻，將觀察力、注意力、記憶力、想象力和思維力等基本科學(xué)認(rèn)知能力鑲嵌在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中，通過多種手段和方法激發(fā)學(xué)生觀察的興趣，為學(xué)生提供詳細(xì)的觀察步驟，幫助學(xué)生養(yǎng)成細(xì)致觀察、有意識地計(jì)劃自己的行動(dòng)的習(xí)慣;通過統(tǒng)籌學(xué)習(xí)環(huán)境，不斷地給予學(xué)生提示、暗示與鼓勵(lì)，培養(yǎng)學(xué)生的注意力，引領(lǐng)學(xué)生在充分的感知與體驗(yàn)過程中對知識進(jìn)行意義建構(gòu);通過運(yùn)用聯(lián)想，認(rèn)識理解所記憶的材料，注重新舊知識的聯(lián)系，讓學(xué)生透過事實(shí)性知識走向感悟和理解科學(xué)本質(zhì);鼓勵(lì)學(xué)生注重通過自我思考來認(rèn)知事物，形成完善的認(rèn)知模式，并將科學(xué)概念遷移運(yùn)用到對問題的分析、理解與解決中，并及時(shí)反思與動(dòng)態(tài)改進(jìn)自己的認(rèn)知行為。

要在認(rèn)知發(fā)展理論及認(rèn)知負(fù)荷理論的指引下，以現(xiàn)有的教材為依據(jù)，根據(jù)各學(xué)科的特點(diǎn)及學(xué)生認(rèn)知活動(dòng)的特殊性與差異性，從學(xué)習(xí)進(jìn)階、情境創(chuàng)設(shè)、觀察滲透、問題驅(qū)動(dòng)、思維可視化、教學(xué)建模、課程供給等方面完善教學(xué)方法體系，提升學(xué)生思維品質(zhì)，以此達(dá)到提高小學(xué)生科學(xué)認(rèn)知能力的目標(biāo)。創(chuàng)設(shè)認(rèn)知活動(dòng)的時(shí)候，要注意學(xué)科關(guān)聯(lián)，倡導(dǎo)跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式，比如科學(xué)學(xué)科可以為其他學(xué)科做貢獻(xiàn)，其他學(xué)科也可以為科學(xué)學(xué)科做貢獻(xiàn)。尤其是數(shù)學(xué)、語文、綜合實(shí)踐活動(dòng)等課程，要注意跨界資源的整合，比如科學(xué)探究中的數(shù)據(jù)處理、模型建立都離不開數(shù)學(xué)，而語文學(xué)習(xí)中的觀察日記等都與科學(xué)密切關(guān)聯(lián)。

六、多元學(xué)習(xí)評價(jià)，提升認(rèn)知能力

科學(xué)教學(xué)評價(jià)必須做到主體多元、方式多樣，不僅有以教師為主體的測評，還要有學(xué)生的自我測評、相互測評，以及家長對學(xué)生的測評。不僅要有終結(jié)性的測評，更要有過程性的測評;不僅要有量的測評，還要有質(zhì)的測評;不僅要有紙筆形式的測驗(yàn)，還要有活動(dòng)、實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目報(bào)告等多種方式的測評。各種形式的測評相互補(bǔ)充，才能較為全面地評估學(xué)生的認(rèn)知能力水平。

過程性評價(jià)中，要進(jìn)行學(xué)情診斷。學(xué)生的認(rèn)知過程受其原有的知識、經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知結(jié)構(gòu)的影響，因此有必要在教學(xué)準(zhǔn)備階段進(jìn)行學(xué)情診斷，讓學(xué)生和教師了解學(xué)習(xí)的出發(fā)點(diǎn)在哪里。學(xué)情診斷有多種方法，如測試、訪談、讓學(xué)生畫思維導(dǎo)圖或概念圖、觀察等。通過對各種方法得到的學(xué)情信息具體地描繪學(xué)生學(xué)習(xí)的出發(fā)點(diǎn)，同時(shí)也是教師組織教學(xué)的重要參考。學(xué)生要在了解學(xué)習(xí)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，將目標(biāo)與出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行對比，明確學(xué)習(xí)方向。教學(xué)過程中教師對學(xué)生評價(jià)的重點(diǎn)是：學(xué)生對正在進(jìn)行的學(xué)習(xí)活動(dòng)是否感興趣，是否有足夠的投入;學(xué)生的思考過程是否合理;學(xué)生當(dāng)前的水平與學(xué)習(xí)目標(biāo)之間的差距;學(xué)生存在的學(xué)習(xí)困難及導(dǎo)致困難的原因。

教師在教學(xué)過程中對學(xué)生進(jìn)行評價(jià)的常用方法包括對話、提問和追問、觀察、檢查作業(yè)等。進(jìn)行評價(jià)時(shí)，教師應(yīng)讓學(xué)生有機(jī)會(huì)展示他們的想法和做法，這是提高評價(jià)效度的重要保證。教師在評價(jià)中獲得的信息主要用于診斷學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在的問題，應(yīng)及時(shí)將有關(guān)信息反饋給學(xué)生，以達(dá)到學(xué)習(xí)的目標(biāo)。

學(xué)生的自評和互評是認(rèn)知能力的重要組成部分，重點(diǎn)評價(jià)對學(xué)習(xí)的任務(wù)和目標(biāo)是否有清晰的認(rèn)識;對學(xué)習(xí)是否有強(qiáng)烈的動(dòng)機(jī)和足夠的努力;學(xué)習(xí)的方法是否合理;是否達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)目標(biāo)，是否滿意自己的學(xué)習(xí)效果;其他同學(xué)的想法、做法、學(xué)習(xí)方法和效果是否更為合理有效，哪些地方值得自己學(xué)習(xí)借鑒。

通過提升小學(xué)生的科學(xué)認(rèn)知能力，有利于促進(jìn)小學(xué)生形成科學(xué)觀念，實(shí)現(xiàn)真正的理解與自我建構(gòu)，主動(dòng)探尋知識的價(jià)值與意義，進(jìn)而在應(yīng)用遷移中將所學(xué)概念內(nèi)化為科學(xué)素養(yǎng);有利于強(qiáng)化探究過程的體驗(yàn)，從而真正經(jīng)歷像科學(xué)家一樣的探究歷程，實(shí)現(xiàn)智慧的復(fù)演;有助于小學(xué)生運(yùn)用知覺、注意、記憶、學(xué)習(xí)、思維、決策等方法，對現(xiàn)象與事實(shí)進(jìn)行分析綜合、抽象概括、推理論證等，培養(yǎng)小學(xué)生的證據(jù)意識和形象思維、抽象思維、創(chuàng)造思維和直覺思維能力，激發(fā)小學(xué)生的積極思維意識;有助于幫助小學(xué)生涵育科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，保持或延長探究興趣，提高攻堅(jiān)克難的勇氣和持之以恒求索真知的科學(xué)精神，引領(lǐng)小學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，促進(jìn)小學(xué)生之間的合作與交流、質(zhì)疑與多角度思考，從而擔(dān)負(fù)起保護(hù)環(huán)境、人地和諧等方面的社會(huì)責(zé)任。

【本文系山東省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度課題“小學(xué)生科學(xué)認(rèn)知能力提升與教學(xué)策略實(shí)施研究”階段性成果（課題編號：2020ZBYB001）】