指向高階認(rèn)知能力的小學(xué)科學(xué)教學(xué)設(shè)計與實施

認(rèn)知能力是小學(xué)階段培養(yǎng)的重要素質(zhì)，在新課改背景下，綜合素質(zhì)教育成為未來教學(xué)轉(zhuǎn)型的必然趨勢，對于小學(xué)教學(xué)人員而言，如何有效把控素養(yǎng)教育，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)成為新時代教育行業(yè)發(fā)展的重點?？茖W(xué)學(xué)科是引領(lǐng)小學(xué)生認(rèn)識世界、了解世界的基礎(chǔ)學(xué)科，通過科學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠形成良好的認(rèn)知能力，從而為未來的成長和發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。因此針對小學(xué)科學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)人員要加以優(yōu)化設(shè)計，通過科學(xué)課程的教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的高階認(rèn)知能力，激發(fā)學(xué)生勇于探索的求知欲望，從而為我國未來高素質(zhì)人才的培養(yǎng)和科研發(fā)展提供更好的保障。

一、認(rèn)知能力概述

（一）認(rèn)知能力的內(nèi)涵

認(rèn)知能力是指人們對事物、信息進行分析與思考的能力，也是人們認(rèn)識世界、了解事物規(guī)律、洞悉事物發(fā)展變化的關(guān)鍵能力。對于人類而言，擁有認(rèn)知能力是完成獨立思考、想象、學(xué)習(xí)等相關(guān)行為的基礎(chǔ)。由于小學(xué)生年齡較小，思維、身體發(fā)育尚未成熟，對于很多事物沒有清晰的認(rèn)知，因此培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力是小學(xué)階段的教學(xué)重點之一。隨著認(rèn)知能力的提升，學(xué)生能夠?qū)κ挛镞M行深入思考，由能夠記憶事物逐漸發(fā)展到運用與創(chuàng)造，因此具備良好的認(rèn)知能力是學(xué)生未來學(xué)習(xí)和生活的重要保障。而針對認(rèn)知能力的有效培養(yǎng)是目前小學(xué)科學(xué)教學(xué)人員首要研究的問題。

（二）認(rèn)知能力的分級

不同個體由于思維邏輯不同、發(fā)育速度不同，因而在認(rèn)知能力方面存在一定的差異，目前全球范圍內(nèi)對認(rèn)知能力的重視度非常高，眾多研究學(xué)者紛紛針對認(rèn)知能力進行深入探究，其中較為知名的認(rèn)知能力分級標(biāo)準(zhǔn)是布盧姆教育目標(biāo)，布盧姆教育目標(biāo)將認(rèn)知能力分為六個等級，隨著等級的提高，認(rèn)知能力也會隨之提高。布盧姆教育目標(biāo)的認(rèn)知能力分級如下：

1.知識記憶。

知識記憶等級是指學(xué)生能夠記憶、背誦科學(xué)概念，并能夠清晰地了解科學(xué)現(xiàn)象的形成規(guī)律和變化規(guī)律。

2.知識理解。

知識理解等級是指學(xué)生能夠?qū)χR的內(nèi)涵完全知悉，對于科學(xué)定義、含義足夠了解，對于不同定義能夠立即進行舉例說明，了解不同事物之間存在的差異，并能夠?qū)⑿聦W(xué)習(xí)到的知識與自身現(xiàn)有知識體系進行結(jié)合。

3.知識應(yīng)用。

知識應(yīng)用等級是指學(xué)生能夠?qū)W(xué)習(xí)到的科學(xué)知識進行靈活運用，通過學(xué)習(xí)到的知識解決生活中遇到的問題。

4.意義建構(gòu)。

意義建構(gòu)等級是指能夠?qū)ΜF(xiàn)有知識體系進行拆分，對于事物本質(zhì)具有清晰認(rèn)知，處于這一等級的學(xué)生能夠?qū)ο嗤愋褪挛镏g存在的共同點和不同點進行快速篩選，分別從宏觀和微觀角度對知識體系結(jié)構(gòu)進行梳理，并能夠?qū)Σ煌到y(tǒng)的具體應(yīng)用加以分析。

5.審辯判斷。

審辯判斷等級是指學(xué)生能夠?qū)κ挛锝o予客觀、正確的評價，同時在評價時進行自我反思，通過知識體系對自身行為加以轉(zhuǎn)變。

6.轉(zhuǎn)化創(chuàng)造。

轉(zhuǎn)化創(chuàng)造等級是指學(xué)生能夠?qū)ΜF(xiàn)有知識體系進行總結(jié)歸納，并通過對現(xiàn)有知識體系進行總結(jié)，從而創(chuàng)造出新知識，實現(xiàn)對知識體系的統(tǒng)一規(guī)劃和利用。

在上述認(rèn)知等級中，知識記憶、知識理解和知識應(yīng)用屬于基礎(chǔ)認(rèn)知能力，所有學(xué)生基本能夠達(dá)到這一階段，而意義建構(gòu)、審辯判斷和轉(zhuǎn)化創(chuàng)造屬于高階認(rèn)知能力，在高階認(rèn)知能力階段，學(xué)生不僅能夠?qū)λ鶎W(xué)知識加以利用，還能通過知識體系對自身行為和思想進行反思，將所學(xué)知識轉(zhuǎn)化為自己的知識體系，從而為進一步學(xué)習(xí)提供保障。因此對于小學(xué)階段的學(xué)生而言，培養(yǎng)其高階認(rèn)知能力對于他們的未來發(fā)展具有深遠(yuǎn)影響，需要相關(guān)教學(xué)人員加以重視。

小學(xué)生年齡較小，認(rèn)知能力和行為能力較弱，容易受外界因素的影響，需要教學(xué)人員給予其正確引導(dǎo)，以此來幫助他們從小養(yǎng)成良好的行為習(xí)慣。部分發(fā)育較快的學(xué)生在這一階段已經(jīng)具備了一定的思維能力和認(rèn)知能力，但由于抽象邏輯和思考深度的不足，學(xué)生通過自己的努力難以達(dá)到高階認(rèn)知能力階段，教學(xué)人員需要通過課程案例加以引導(dǎo)，以鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力，從而將表象邏輯思維逐漸轉(zhuǎn)化為深層次邏輯思維，為學(xué)生的未來發(fā)展提供更好的保障。

二、小學(xué)科學(xué)教學(xué)設(shè)計要點

科學(xué)課程與語文、數(shù)學(xué)等傳統(tǒng)主科存在一定的差異，科學(xué)學(xué)科的主要教學(xué)內(nèi)容是引導(dǎo)學(xué)生了解世界，學(xué)習(xí)世界變化和發(fā)展的規(guī)律，帶領(lǐng)學(xué)生探索未知事物，因此在設(shè)計小學(xué)科學(xué)課程時，教學(xué)人員務(wù)必確保以學(xué)生的學(xué)習(xí)為導(dǎo)向，在課程教學(xué)設(shè)計方面注重趣味性和探索性，盡可能地將教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的實際生活進行鏈接，通過教學(xué)激發(fā)學(xué)生的探索欲和求知欲，從而培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識和探索能力。同時，課程教學(xué)設(shè)計要循序漸進，避免教學(xué)進度過快、教學(xué)內(nèi)容過于深入。小學(xué)階段學(xué)生的思維能力和認(rèn)知能力較弱，如果課程內(nèi)容過于復(fù)雜，會導(dǎo)致學(xué)生難以理解，對培養(yǎng)其認(rèn)知能力無法起到應(yīng)有的作用。課程教學(xué)設(shè)計還要具有一定的實踐性，科學(xué)探索需要學(xué)生親身體會，因此在課程教學(xué)設(shè)計中，教師要保證足夠的實踐操作次數(shù)，讓學(xué)生親身嘗試，更深刻地理解科學(xué)現(xiàn)象和科學(xué)規(guī)律，從而培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力和實驗?zāi)芰Α?/p>

三、指向高階認(rèn)知能力發(fā)展的小學(xué)科學(xué)教學(xué)設(shè)計與實施策略

（一）聯(lián)系生活情境，創(chuàng)設(shè)科學(xué)教學(xué)課程

在科學(xué)課程設(shè)計中，教學(xué)人員要加強對實際生活的引入，通過實際生活激發(fā)學(xué)生的好奇心和探索欲，從而使學(xué)生更好地參與課堂學(xué)習(xí)。因此，在設(shè)計科學(xué)教學(xué)案例時，教學(xué)人員要加強對實際生活的聯(lián)想，通過日常生活中隨處可見的事物來引出知識點，從而讓學(xué)生更好地接受。由于科學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)的知識通常較為抽象、深奧，因此很多學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中經(jīng)常出現(xiàn)難以理解的情況，針對這一問題，教學(xué)人員可以采用情境教學(xué)法對教學(xué)案例加以優(yōu)化，以此來增強學(xué)生的代入感和學(xué)習(xí)體驗感。情境教學(xué)法是教學(xué)工作中常見的方法之一，教師通過投影、圖片、語言和文字等方式構(gòu)建情境，使學(xué)生身臨其境，增強體驗感，從而更加深刻地理解課程內(nèi)容，達(dá)到預(yù)期教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

例如，在蘇教版小學(xué)六年級科學(xué)下冊第三單元《煤、石油和天然氣》一課的教學(xué)中，教學(xué)人員可以充分利用情境教學(xué)法，通過聯(lián)系生活情境的方式設(shè)計教學(xué)案例。煤、石油和天然氣都是人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常使用的能源材料，對人們的日常生活具有至關(guān)重要的作用，教學(xué)人員可以列舉煤、石油和天然氣三種能源，并讓學(xué)生發(fā)言，對三種能源在日常生活中的用途進行介紹，經(jīng)過討論后，教學(xué)人員提出問題，讓學(xué)生分組進行討論，如“做飯需要使用什么？”“小汽車為什么會動？”“為什么冬天屋子里會變暖？”等，引導(dǎo)學(xué)生了解能源對人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾裕龠M一步引出能源材料的定義，讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)認(rèn)識到不同能源的特點，對不同種類的能源形成清晰認(rèn)知，了解每種能源的特點、用途和形態(tài)，構(gòu)建完整的知識體系，從而達(dá)成本課的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

除了帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)能源相關(guān)知識之外，教學(xué)人員還可以對課程內(nèi)容進行進一步延伸，例如針對能源概念，教學(xué)人員可以適當(dāng)?shù)剡M行外延，通過視頻、音頻等方式帶領(lǐng)學(xué)生了解能源與全球變暖、環(huán)境破壞之間存在的關(guān)系，讓學(xué)生認(rèn)識到保護環(huán)境、保護資源的重要性，在培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知能力的同時，使學(xué)生形成良好的環(huán)境保護意識，從而促進學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。同時，知識外延還能夠幫助學(xué)生對現(xiàn)有知識體系進行擴展，將能源知識體系與環(huán)境、自然等其他知識體系建立聯(lián)系，幫助學(xué)生重塑知識結(jié)構(gòu)，為后續(xù)整合學(xué)習(xí)內(nèi)容、建立知識框架提供更好的保障。

（二）深化教學(xué)概念，提高學(xué)生的認(rèn)知能力

概念是科學(xué)課程教學(xué)中的一大難點，事物概念具有一定的抽象性，因而很多學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)概念時容易出現(xiàn)不理解的情況，不僅影響了教學(xué)質(zhì)量的提高，還容易打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。而在科學(xué)課程案例設(shè)計中，教學(xué)人員要加強對概念的深化，加強不同事物概念之間的連接性，以此來幫助學(xué)生建立知識體系，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知能力的效果。雖然科學(xué)課程中的每一章節(jié)涉及的知識不同，但是各個知識點之間都存在一定的聯(lián)系，教學(xué)人員要深入挖掘各個知識點之間的連接性，通過建立整體知識結(jié)構(gòu)框架的方式來加深學(xué)生對科學(xué)概念的理解和記憶。

例如，在蘇教版小學(xué)四年級科學(xué)上冊第一單元《動物大家族》一課的教學(xué)中，教學(xué)人員就可以列舉不同的動物，對不同種類動物的概念進行講解，以幫助學(xué)生更快地了解動物的種類與差異。例如，教學(xué)人員可以出示不同種類動物的圖片，包括鳥類、魚類、哺乳類動物等，讓學(xué)生上臺按照自己的想法對所有動物進行分類。此時，由于學(xué)生對動物的概念了解不足，因而分類情況五花八門。在所有學(xué)生嘗試分類后，教學(xué)人員將所有圖片進行正確分類，并讓學(xué)生對分類標(biāo)準(zhǔn)進行小組探討。經(jīng)過小組討論后，每組選派一名代表進行匯報總結(jié)，教學(xué)人員進行點評，讓學(xué)生明白不同種類動物之間存在的差異性和相似性，如鯨魚雖然生活在海里，但是它和老虎同屬于哺乳類動物，此時有的學(xué)生會質(zhì)疑，提出“為什么鯨魚不屬于魚類”“為什么鯨魚和老虎一樣屬于哺乳動物”等問題，此時教學(xué)人員再引出動物種類的概念，使學(xué)生明白不同種類動物的差異。通過對概念的介紹，學(xué)生產(chǎn)生探索動物種類的興趣，能夠自主思考，從而達(dá)到培養(yǎng)高階認(rèn)知能力的效果。同時，教學(xué)人員讓學(xué)生親自動手嘗試，還能起到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和探索欲望的作用。

（三）完善評價體系，突出認(rèn)知能力培養(yǎng)

評價體系對于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)具有非常重要的影響。傳統(tǒng)的科學(xué)課程教學(xué)往往忽視評價體系的重要性，導(dǎo)致教學(xué)人員對學(xué)生的實際接受能力和學(xué)習(xí)效果了解不足，加上現(xiàn)有的科學(xué)課程評價體系過于簡單，考核內(nèi)容和考核形式單一，無法達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生高階認(rèn)知能力的效果。因此，教學(xué)人員要對現(xiàn)有評價體系加以優(yōu)化，引入“教學(xué)評”一體化體系，以培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力?！敖虒W(xué)評”一體化體系以教學(xué)目標(biāo)為基礎(chǔ)進行制定，將重點培養(yǎng)目標(biāo)作為評價考核重點，從而避免教學(xué)人員憑借自身的主觀意識，將學(xué)生的實際認(rèn)知能力和思維能力通過評價結(jié)果加以呈現(xiàn)。另外，教學(xué)人員要根據(jù)評價結(jié)果對教學(xué)模式加以優(yōu)化，以實現(xiàn)評價體系與教學(xué)模式的內(nèi)外循環(huán)，從而提高教學(xué)質(zhì)量，助力學(xué)生高階認(rèn)知能力的培養(yǎng)。

例如，在蘇教版小學(xué)五年級科學(xué)上冊第四單元《水在自然界的循環(huán)》一課教學(xué)中，教學(xué)人員可以對評價考核內(nèi)容加以創(chuàng)新，通過評價考核內(nèi)容來展現(xiàn)不同學(xué)生的實際認(rèn)知能力。例如，在設(shè)計評價題目時，教學(xué)人員可以按照認(rèn)知能力等級設(shè)計題目，以考查不同學(xué)生的認(rèn)知能力所在范圍。例如，第一題設(shè)置為“填寫水在自然界的循環(huán)過程”，本題目主要考查學(xué)生是否能夠?qū)φn堂教學(xué)內(nèi)容進行完整復(fù)述，能夠完成這一題目的學(xué)生認(rèn)知能力多處于知識記憶層次；第二題設(shè)置為“解釋水循環(huán)過程”，此題目考查學(xué)生對水循環(huán)相關(guān)知識的理解程度，以及對應(yīng)知識的理解層次；第三題設(shè)置為“寫出淡水的產(chǎn)生原理”，此題目考查學(xué)生對于水循環(huán)知識體系中部分內(nèi)容的應(yīng)用，對應(yīng)意義建構(gòu)層次；第四題設(shè)置為“通過圖畫表現(xiàn)水循環(huán)的不同狀態(tài)”，此題目考查學(xué)生對水循環(huán)知識體系的轉(zhuǎn)化能力和重新創(chuàng)造能力，對應(yīng)轉(zhuǎn)化創(chuàng)造層次。通過不同題目考查學(xué)生的認(rèn)知能力水平，有利于教學(xué)人員了解不同學(xué)生在認(rèn)知能力方面存在的差異，從而及時對后續(xù)課堂教學(xué)內(nèi)容和重點加以調(diào)整。通過優(yōu)化評價體系的方式加強對認(rèn)知能力培養(yǎng)的重視程度，將認(rèn)知能力培養(yǎng)作為科學(xué)學(xué)科的教學(xué)目標(biāo)之一，有利于實現(xiàn)學(xué)生認(rèn)知能力的有效提升。

四、結(jié)語

綜上所述，高階認(rèn)知能力對于小學(xué)生的未來發(fā)展具有非常重要的影響，擁有高階認(rèn)知能力的學(xué)生能夠時刻保持探索欲和求知欲，從而將新知識與舊知識形成體系，這不僅能夠幫助學(xué)生更好地認(rèn)識世界，還能塑造學(xué)生正確的世界觀、人生觀和價值觀。因此，在小學(xué)科學(xué)課程中，教學(xué)人員要加強對學(xué)生高階認(rèn)知能力的有效培養(yǎng)，通過優(yōu)化課堂教學(xué)模式、改善評價體系標(biāo)準(zhǔn)、深化實踐等方式，有效提升學(xué)生的認(rèn)知能力和思維能力，從而為學(xué)生的未來發(fā)展和成長打下堅實的基礎(chǔ)。

（宋行軍）