基于學(xué)習(xí)進階的“熱”單元思維型教學(xué)

〔摘" "要〕" 基于《義務(wù)教育科學(xué)課程標準（2022年版）》對核心素養(yǎng)的要求，探討了學(xué)習(xí)進階理論在思維型教學(xué)中的應(yīng)用。通過對學(xué)生思維發(fā)展的逐級分析，明確了學(xué)生從經(jīng)驗層到整合層的遞進路徑，闡述了如何通過思維型教學(xué)促進學(xué)生科學(xué)思維的層次化發(fā)展。在教學(xué)實踐中，對單元的思維目標做進階分析，結(jié)合探究活動，可以幫助學(xué)生在實踐中逐步從感性認識過渡到理性思維，實現(xiàn)從基礎(chǔ)知識到創(chuàng)新能力的提升。

〔關(guān)鍵詞〕" 小學(xué)科學(xué)；學(xué)習(xí)進階；思維型教學(xué)；教學(xué)實踐

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）19" " 0043-03

《義務(wù)教育科學(xué)課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）將科學(xué)思維列為四大核心素養(yǎng)之一，即學(xué)生在理解和應(yīng)用科學(xué)知識的過程中，逐步發(fā)展出的系統(tǒng)性、邏輯性、批判性和創(chuàng)造性思維能力?？茖W(xué)思維的培養(yǎng)不僅能促進學(xué)生對概念的理解，更能提升學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力。

一、明確學(xué)習(xí)進階的內(nèi)涵

郭玉英等學(xué)者認為，學(xué)習(xí)進階是學(xué)生思維逐級深化、依次進階的過程，是在特定時間范圍內(nèi)對某一主題的學(xué)習(xí)不斷推進。學(xué)習(xí)進階可為課堂設(shè)計提供明確的指導(dǎo)，使教學(xué)活動從低階的知識掌握到高階的思維能力培養(yǎng)逐步推進，學(xué)生不僅能掌握核心概念，還能培養(yǎng)出批判性、創(chuàng)新性等高階思維能力。

二、思維型教學(xué)實踐中的學(xué)習(xí)進階應(yīng)用

（一）研究背景與問題的提出

思維型教學(xué)的核心在于不僅培養(yǎng)學(xué)生的知識掌握能力，更重要的是關(guān)注對其思維過程的培養(yǎng)，促進其思維層次逐步提升。而在現(xiàn)實中，教師面臨諸多挑戰(zhàn)：第一，隱性化的思維教學(xué)目標和缺乏結(jié)構(gòu)化的思維引導(dǎo)，導(dǎo)致學(xué)生思維停留在低階，難以向高階思維過渡，思維的拓展受到限制，無法有效激發(fā)其創(chuàng)新性和批判性思維。第二，思維型教學(xué)理論為培養(yǎng)學(xué)生高階思維提供了框架，但實際運用仍是難題，教師缺乏系統(tǒng)的思維引導(dǎo)策略，難以促進學(xué)生思維的發(fā)展。學(xué)習(xí)進階理論提供解決這些教學(xué)難題的可能路徑。學(xué)習(xí)進階理論強調(diào)學(xué)生思維從低階到高階的逐步過渡，認為學(xué)生的認知能力是一個層層遞進的過程，需要在不同的學(xué)習(xí)階段設(shè)定相應(yīng)的思維目標，確保學(xué)生能夠逐步理解、應(yīng)用、分析并創(chuàng)新。

（二）基于學(xué)習(xí)進階的思維型教學(xué)實踐

1.單元設(shè)標，思維層級分析

依據(jù)北師大郭玉英團隊制定的科學(xué)概念發(fā)展的五個層級，即經(jīng)驗、映射、關(guān)聯(lián)、系統(tǒng)和整合，對單元核心概念科學(xué)思維發(fā)展做進階分析。思維進階起點（即經(jīng)驗層）是學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)概念前的認知基礎(chǔ)上原有的思維方式和思維能力，通過前概念調(diào)查和學(xué)情分析確定。思維進階終點（整合層）是學(xué)生在對概念理解達到最高水平的同時，形成的對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認識方式的能力水平。參考新課標對該學(xué)段的科學(xué)思維目標，通過進階分析，將思維層級顯性化，以思維目標來設(shè)置學(xué)習(xí)任務(wù)，促進學(xué)生自主建構(gòu)概念，發(fā)展思維能力。在單元思維進階分析的框架下，每節(jié)課的教學(xué)都圍繞思維發(fā)展路徑展開，確保學(xué)生能從初步的感性認識逐漸過渡到更高層次的抽象推理和創(chuàng)新思維。以教科版科學(xué)五年級下冊“熱”單元為例。

經(jīng)驗層。學(xué)生通過觀察和實驗積累感性認識，通過直觀現(xiàn)象了解基礎(chǔ)科學(xué)概念。

【案例】觀察水的三態(tài)變化，記錄不同溫度下水的狀態(tài)變化，分析溫度和熱量對水的狀態(tài)的影響。

設(shè)計意圖：通過簡單的實驗，學(xué)生能積累直接經(jīng)驗，逐步培養(yǎng)觀察力和感性認識，為更深層次的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

思維進階路線：模型建構(gòu)——在教師引導(dǎo)下，通過分析、比較等思維方法，研究熱量、溫度對水的形態(tài)變化的影響。推理論證——在教師引導(dǎo)下，設(shè)計實驗，證明水溫高低跟水蒸發(fā)快慢的關(guān)系。創(chuàng)新思維——對于所探究的問題，能提出不同角度的觀點。

映射層。學(xué)生連接現(xiàn)象和科學(xué)概念，通過實驗和討論，逐步理解不同現(xiàn)象之間的內(nèi)在關(guān)系，并嘗試用簡單理論解釋。

【案例】使用溫度計測量不同溫度水混合后的溫度變化，探討熱量從高溫水傳遞到低溫水的過程。

設(shè)計意圖：在教師引導(dǎo)下，學(xué)生推測并通過實驗收集證據(jù)，并用基本科學(xué)原理來解釋，從不同溫度的水之間的熱傳遞進而解釋水與周圍環(huán)境的熱傳遞，逐步更系統(tǒng)地形成對熱平衡的科學(xué)理解。此階段重在建立學(xué)生對現(xiàn)象背后理論的映射能力。

思維進階路線：模型建構(gòu)——在教師引導(dǎo)下，理解不同溫度的水接觸后變化的過程，初步構(gòu)建熱平衡模型。推理論證——根據(jù)問題提出有支撐性證據(jù)的假設(shè)，設(shè)計簡單的實驗。創(chuàng)新思維——對于所探究的問題，能提出不同角度的觀點。

關(guān)聯(lián)層。學(xué)生通過設(shè)計實驗和推理，聯(lián)系多個現(xiàn)象或概念，理解事物間的內(nèi)在關(guān)系，構(gòu)建較為系統(tǒng)的科學(xué)理解。

【案例】設(shè)計實驗，觀察和探究熱在金屬與水中的傳遞方向和方式。

設(shè)計意圖：在教師指導(dǎo)下，學(xué)生通過對熱在金屬與水中傳遞的研究，理解所有的熱傳遞方向都是從高溫傳向低溫的。選擇多種金屬作為固體的代表，將水作為流體的代表，從而形成對在固體和流體中的熱傳遞現(xiàn)象的全面理解。通過實驗數(shù)據(jù)的對比和分析，學(xué)生不僅能夠識別不同材料的熱傳遞特性，還能學(xué)習(xí)如何將不同概念、實驗結(jié)果與現(xiàn)象關(guān)聯(lián)，逐步建立起系統(tǒng)的科學(xué)認知。

思維進階路線：模型建構(gòu)——通過思維方法，理解熱在金屬與水中傳遞的過程，構(gòu)建模型，解釋相關(guān)的熱傳遞現(xiàn)象。推理論證——建立證據(jù)與觀點的聯(lián)系，形成熱在金屬與水中傳遞變化過程的圖景，歸納熱傳遞規(guī)律。創(chuàng)新思維——對于所探究的問題，能提出不同角度的觀點。

系統(tǒng)層。學(xué)生能夠?qū)⒍鄠€科學(xué)概念系統(tǒng)地結(jié)合起來，并能夠形成自己的科學(xué)模型或解決方案，思維更全面，能夠綜合考慮各類因素，分析復(fù)雜的科學(xué)問題。

【案例】選擇不同材料（如泡沫、金屬、玻璃等），測試熱傳遞速度，并分析相關(guān)生活事例。

設(shè)計意圖：學(xué)生不僅要理解熱傳遞的基本原理，還要能設(shè)計實驗測試不同材料的傳熱特性。通過這一探究活動，學(xué)生可以將熱傳遞原理與實際問題結(jié)合，培養(yǎng)綜合思維能力和創(chuàng)造力。

思維進階路線：模型建構(gòu)——理解并運用熱傳遞模型，通過實驗完善不同材料的熱傳遞模型，進而解釋生活中更多的事例。推理論證——設(shè)計探究不同材料傳熱性的對比實驗，收集數(shù)據(jù)論證自己的觀點。創(chuàng)新思維——從實驗情境遷移到生活情境，解釋生活中不同的事例。

整合層。學(xué)生能夠?qū)⒍鄠€學(xué)科的知識進行跨學(xué)科整合，理解復(fù)雜的多維度問題，綜合運用所學(xué)知識設(shè)計創(chuàng)新性的解決方案。

【案例】利用熱傳遞的性質(zhì)和生活材料，創(chuàng)造性地設(shè)計并制作一個保溫杯。

設(shè)計意圖：旨在幫助學(xué)生將所學(xué)知識進行跨學(xué)科整合，從而理解并解決更復(fù)雜的實際問題。學(xué)生不僅要運用物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)和工程設(shè)計與物化等學(xué)科核心概念，還可以加深結(jié)構(gòu)與功能和系統(tǒng)與模型的跨學(xué)科概念。

思維進階路線：模型建構(gòu)——利用熱傳遞模型，解釋與保溫杯相關(guān)的熱傳遞現(xiàn)象。推理論證——比較全面地分析與設(shè)計保溫杯相關(guān)的各種影響因素。創(chuàng)新思維——基于事物的熱傳遞性質(zhì)展開想象，進行初步的創(chuàng)意設(shè)計，并制作模型表達創(chuàng)意。

2.課堂啟智，教學(xué)逐階精研

思維型教學(xué)理論提出，課堂教學(xué)應(yīng)體現(xiàn)認知沖突、自主建構(gòu)、自我監(jiān)控、應(yīng)用遷移。教師設(shè)計前需深入剖析活動背后的思維導(dǎo)向與層次架構(gòu)，洞察學(xué)生的認知路徑，從而定制思維引導(dǎo)策略。

認知沖突。激發(fā)思維，引導(dǎo)學(xué)生從具象感性認識轉(zhuǎn)到抽象理性思維。設(shè)計內(nèi)容：教師演示“金魚不怕沸水”實驗——試管上方的水都沸騰了，在試管下方的金魚卻自如游動，難道金魚不怕熱嗎？思維活動：觀察金魚還在水中游以及水面沸騰的現(xiàn)象，推理得到水面溫度高和水底溫度低的結(jié)論，激活思維和探究欲。思維進階分析：學(xué)生明確水加熱后的變化和熱量傳遞方式與金屬截然不同，思維開始從“簡單現(xiàn)象的觀察”向“深入分析問題的本質(zhì)”轉(zhuǎn)變。

自主建構(gòu)。幫助學(xué)生自主建構(gòu)新知識，在探索中積累經(jīng)驗，逐步形成認識。設(shè)計內(nèi)容：教師提供結(jié)構(gòu)性材料（如感溫粉末、變溫貼紙、熱傳感器、木屑、水、回型管等）作為思維支架，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗，獲得證據(jù)證明推測。思維活動：將看不見的溫度變化轉(zhuǎn)化為可觀測的現(xiàn)象，從而獲得可以證明觀點的事實性證據(jù)，用多種方法證明熱傳遞的方向和方式。思維進階分析：學(xué)生從實驗觀察向理論構(gòu)建轉(zhuǎn)變，從經(jīng)驗性的現(xiàn)象中提煉出規(guī)律，并運用自己的推理能力逐步掌握熱在水中的傳遞方式和傳遞方向，提升發(fā)散思維和推理論證思維。

自我監(jiān)控?；仡?、反思實驗和論證的思維過程，評估和修正結(jié)果。設(shè)計內(nèi)容：描述、交流、反思實驗結(jié)果，總結(jié)熱在水中的傳遞方向和方式，形成科學(xué)觀點。思維活動：發(fā)展抽象概括思維，建立熱在液體中傳遞的方式、熱平衡的規(guī)律及熱傳遞過程模型。思維進階分析：學(xué)生提高對思維的掌控能力，識別實驗中的潛在偏差并調(diào)整，由實驗操作的單一思維向反思和批判的綜合性思維發(fā)展。

應(yīng)用遷移。學(xué)生將知識遷移至其他情境，培養(yǎng)分析和解決實際問題能力。設(shè)計內(nèi)容：解釋“金魚不怕沸水”實驗，并將熱在水中的傳遞方式，遷移到同樣是流體的氣體中。思考自然界中熱空氣和冷空氣的傳遞方式和方向，解釋空調(diào)和暖氣的安裝位置及原理。思維活動：運用熱傳遞過程模型解釋實際情境問題，能基于水和空氣都是可以流動的事物本質(zhì)特征，推測氣體中的熱傳遞方式，建立氣體的熱傳遞模型，并運用氣體的熱傳遞模型解釋生活實例。思維進階分析：培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，建立跨學(xué)科的綜合性知識結(jié)構(gòu)，提升抽象思維和邏輯推理能力。

3.教學(xué)總結(jié)，評估及時反饋

過程性評估。通過課堂觀察、實驗記錄、小組討論等形式，對學(xué)生的學(xué)習(xí)進度進行動態(tài)跟蹤；根據(jù)思維進階目標，及時給予反饋，幫助學(xué)生明確自身的思維突破點和不足之處。

總結(jié)性評估。在階段學(xué)習(xí)結(jié)束后，通過小測驗、實驗報告、專題討論等形式對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進行系統(tǒng)評估。不僅要檢查學(xué)生對具體知識點的掌握情況，還需關(guān)注學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新意識。

三、思維進階教學(xué)效果分析

（一）學(xué)生思維能力顯著提升

對單元思維目標做進階分析，通過“經(jīng)驗—整合”五層級的系統(tǒng)進階思維訓(xùn)練，學(xué)生實現(xiàn)了從感性認知到理性思維的跨越，批判性思維、邏輯推理能力和創(chuàng)新意識得到顯著增強。

（二）學(xué)生科學(xué)探究能力提升

學(xué)生在實驗設(shè)計過程中，能夠自主提出問題、設(shè)立假設(shè)，并通過實驗驗證自己的推測，逐步形成科學(xué)的思維框架。在實驗反思與小組討論環(huán)節(jié)，學(xué)生能夠?qū)嶒灲Y(jié)果進行深入分析，識別偏差并提出改進方案，體現(xiàn)了自我監(jiān)控思維能力的提升。

（三）學(xué)生跨學(xué)科能力提升

項目式學(xué)習(xí)與跨學(xué)科遷移活動使學(xué)生在掌握知識的同時，獲得了解決復(fù)雜問題的綜合素養(yǎng)。

基于學(xué)習(xí)進階的思維型教學(xué)可以促進學(xué)生思維能力系統(tǒng)發(fā)展，實現(xiàn)從感性認知到理性思維的進階。通過實施認知沖突、自主建構(gòu)等思維型教學(xué)策略，培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力和創(chuàng)新思維。該模式注重思維過程培養(yǎng)，幫助學(xué)生在探究中深化對科學(xué)的理解，實現(xiàn)知識掌握與思維發(fā)展的統(tǒng)一。

【本文系廣東省深圳市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃 2023年度課題“基于學(xué)習(xí)進階的小學(xué)科學(xué)思維型教學(xué)實踐研究”的研究成果，課題編號YB23110】

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