巧用思維畫像促成“教—學—評”可視*
——以《指南針為什么能指方向》第2課時為例

莫微佳|浙江省杭州市蕭山區回瀾初級中學

《義務教育科學課程標準（2022 年版）》（以下簡稱“《課程標準》”）將落實“教—學—評”一致性作為教學改革重點，這就對精準化的學情分析和生成反饋提出了更高的要求，因此教學需要從“強調結果”轉為“強調結果的生成過程”，以實現精準教、個性學、科學評。

一、明晰以數據賦能為背景的“教—學—評”內涵

“教—學—評”的可視化，即依托數據與技術，實現學習目標達成、思維過程、學習評價的可視，具體表現為精準的目標定位、量化的過程評價、可視的檢測分析，保持“目標—過程—結果”的方向一致。“學”即在學習目標引領下組織學習內容和學習方式，學習目標是“教—學—評”一致性的靈魂所在，遠景的素養目標和近景的精準學習目標相輔相成。“教”即根據學習目標設計任務，有目標地展開教學過程，引導學生進行深度學習，學生在學習過程中不斷暴露思維過程并逐步修正。“評”即學習評價，《課程標準》以“學到什么程度”厘清評價要求，為教材編寫、教學、評價、考試命題提供依據。要落實“教—學—評”的可視化，學習目標須精準錨定，教學過程要充分體現基于學情的先行組織、新知建構、遷移應用，學習評價則應指向精準測評。可視化框架下的“教—學—評”要素如表1所示。

表1 可視化框架下的“教—學—評”要素

數據賦能背景下，課堂學習行為、學習表現以及作業、考試都有數據伴隨，讓過程性評價量表化、總結性評價定制化，能實現可視分析。教師將“教—學—評”置于大數據環境，能追蹤學生的學習表現，精確判定潛在認知問題，從而精準施策。學生通過平臺充分展示思維過程，由此實現思維畫像架構下的“教—學—評”一致。

二、建立以思維畫像為核心的可視化架構

思維畫像，即對學生的思維過程進行有效的、全方位的展示與暴露，它是基于思維型課堂的一種可操作、可量化的實用性策略。利用情境化的問題或任務，讓學生的思維過程在猜、說、寫、測、畫等行為中得到表達、展示、展露，就可逐步勾勒出思維的畫像。據此，教師可在預設計的基礎上進行再調整，結合學生的迷思點，高效處理課堂生成，將學生引向深度學習，讓平面的畫像走向科學而立體的模型。實踐中，筆者利用思維畫像架構（如圖1所示）以促進“教—學—評”一體化的可視化，實現實時評價。

圖1 思維畫像架構

三、實踐案例

下面，筆者以浙教版義務教育教科書《科學》八年級下冊第1章第1節《指南針為什么能指方向》第2 課時為例，探索數據賦能的科學課堂如何基于思維畫像實現“教—學—評”可視。

（一）精準定位，讓學習目標可視

學的可視指向學習目標的精準性，易于檢測達成情況。學習目標要圍繞核心素養，依據學業要求和學業質量標準來科學制訂。基于此，筆者從科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任四個維度，對這一課時的素養目標進行設置。

科學觀念：觀察活動現象，知道磁體周圍存在磁場，能說出其存在的證據；認識到磁場是有方向和強弱的，知道可以用磁感線來形象地描述磁場。

科學思維：針對情境問題，能基于事實與證據，利用分析、對比、歸納等思維方法建構模型，根據現象和測量結果綜合分析磁場的性質，發展思維的深刻性和批判性。

探究實踐：運用測量工具獲得數據并整理，探究磁場的分布規律，用磁化的鐵屑和小磁針演示出條形磁鐵、蹄形磁鐵的磁場，并畫出磁場的分布圖，建構磁感線模型。

態度責任：主動思考現象發生的原因和規律，學會小組成員間的合作與交流，養成實事求是的科學態度。

素養目標是一種遠景目標，很難在一節課內達成。可視的學習目標能精準判斷符合學生的個性化特征，即對學生掌握的知識或技能程度有精準的解釋和描述，將問題分解、細化、量化。為準確判斷學生課時內是否達標，筆者精準錨定如下學習目標。

（1）利用數字傳感器檢測不可見的磁場，對標示的5個位點準確讀取數字進行記錄，標明正負。基于數據對比，用簡潔的語言概括磁場強弱的分布規律。

（2）使用小磁針來指示8 個位點磁場方向，以小磁針靜止時的北極指向為該點的磁場方向，在各位點進行測定并正確標向，用簡潔的語言概括磁場方向的分布規律。

（3）觀察條形磁鐵周圍各點的小磁針排布情況，結合實物立體模型，用帶箭頭的光滑曲線繪制平面的磁場，以曲線疏密表示磁場強弱，以箭頭表示磁場方向，使曲線上任何一點的切線方向都跟這一點的磁場方向相同，且磁感線互不交叉。

（4）通過對比分析，用精練的語言推理出地磁場的存在，說出指南針能指方向的原因。

（二）反復暴露，讓思維過程可視

教與學相伴而生，教學過程的可視體現在設計上關注真實問題的解決，學生的思維過程在活動和任務中得到充分暴露。筆者利用數據平臺將不可見的思維過程和方法清晰呈現出來，刻畫學生的思維畫像。該課時任務設計如表2所示。

表2 《指南針為什么能指方向》第2課時任務設計

1.先行組織

先行組織可以理解為基于核心問題創設情境，并先于學習任務呈現引導性材料，該材料應具有更高的抽象、概括和包容水平，能清晰地與認知結構中原有的觀念和新的學習任務關聯。教學中，筆者以“幸運大轉盤”為游戲情境，兩個學生在撥動指針后發現：靜止時指針總是指在相同位置。此時，筆者在不接觸指針的情況下，手指輕輕一指，指針就順勢轉到了目標位置，這引發學生進行一系列猜想和解密。筆者順勢拿出藏在手里的小磁鐵，提出問題進行學情調查。

【問題1】改變小磁針運動狀態的力來自何處？

【任務1】猜一猜：該力的施力物體是什么？

筆者以選擇題的形式在平板電腦上推送，讓學生根據自己的前概念進行推測并選擇。這讓學生能放下心中的顧慮，根據所想大膽猜測，暴露真實認知，繼而呈現直觀的思維畫像。筆者再通過數據找到學生的認識誤區，在不同學生的辨析修正中使他們達成共識。

2.新知建構

《課程標準》在“學業質量描述”中明確提出：能根據所要解決的真實問題的需要建構模型，分析、解釋模型所涉及的各個要素及結構。物理概念的內涵包括定義、物理意義、大小與方向、單位和測量方法等。在新知建構環節，筆者以3個子問題為導向，鎖定3個學習任務，引導學生建構磁場概念。

【問題2】作為物理量，力有大小，那磁場有大小嗎？

【任務2】測一測：磁體周圍的磁場強弱。

學習小組利用DIS 數字化傳感器對磁體周圍5 個位點的磁場強度進行數據采集。通過設置真實但不易見的情境發現看不見的磁場，為學生認識磁場強度提供數據支撐；通過組間數據對比尋找普遍規律，促進思維共享，勾勒出有關磁場強度的思維畫像。個別小組看到數據有負數，這就促成了畫像修正，由此學生認識到磁場可能有方向。

【問題3】我們發現南北極間的數據有正負之分，是否代表磁場有方向呢？

【任務3】標一標：磁體周圍的磁場方向。

學生對磁場正負差異進行深度思考，學會使用磁場探測工具小磁針來認識磁鐵周圍多點的磁場方向，在標向過程中形成標準共識。學生利用平板電腦在后臺上傳和獲取圖形記錄，讓學習結果可視化，并結合數據，在對比歸納中進一步豐富磁場的思維畫像，提升思維品質。在此過程中，師生要對任務單進行實時客觀的評價，其中，生生評價促進思維共享，師生評價關注增值效能。

【問題4】小磁針能指示各點的磁場方向，整個面的磁場又如何分布？立體的磁場又是怎樣的？請仔細觀察桌上的條形磁鐵立體模型，你有什么發現？

【任務4】畫一畫：條形磁鐵的磁感線。

利用鐵屑觀察整個面上的磁場分布，再對磁場建立立體印象。學生在畫一畫的過程中展示自己對平面磁場的認識，在平板上對自己及其他學生的作品進行共享互評，并在對比中審視自己的磁感線是否描畫到位，刻畫定性思維，形成磁感線的物理模型。

3.遷移運用

在對概念進行建構后，就需要進行遷移應用。教師基于原始情境的升級，引導學生將手機上的指南針應用與轉盤指針進行對比尋找共性，發現指針總是指向南北方向，由此揭秘共性背后的科學原理。

【問題5】再看“幸運大轉盤”，對比老師手機上的指南針，你發現了什么特點？你能說一說兩個指針為什么總是會轉到同一位置嗎？

【追問】轉盤小磁針周圍有磁鐵嗎？如果有，這是誰的磁場？為什么我們到地球各處基本都能用指南針判斷方向？

【任務5】說一說：“先行組織”環節，兩個學生撥動指針后為什么總是會轉到同一位置？

現場觀察到手機指南針和小磁針總是指向南北方向，所以小磁針應該是處在一個特定磁場中，使得不管如何撥動指針，最后都停在相同方向上，而這個磁場只能是地球產生的，即地磁場。筆者運用新知解釋課堂伊始出現的現象，讓學生認識到地磁場的存在，揭示指南針能指方向的本質。學生在真實的情境中進行深度思考，可讓平面的畫像走向科學而立體的模型。

（三）系統開發，讓學習評價可視

評的可視應聚焦情境化測評系統開發，收集學生真實的學習過程信息，即學生的學習證據，并借助數據監測對學情、生成和作業進行全程性評析，為判斷和改善學生的學習狀況提供依據。

總結性評價的定制化。作業一般是教師在上完課后布置的，屬于教學之后的評價，也被稱為總結性評價。數據支持下的練習和作業呈現個性化、可視化的特點，甚至可進行定制。教師可利用學海、智學網、問卷星等平臺發布基礎練習，再收集、分析數據，形成智能化階梯分組，然后對任務進行難度切分，精準推送個性化作業，經由平臺智能批閱后形成報告反饋，最后提供相似題型進行鞏固落實，實現總結性評價定制化。

表現性評價的量表化。表現性評價指通過客觀測驗以外的行動、表演、展示、操作等更真實的表現，來評價學生的口頭表達能力、文字表達能力、思維能力、創造能力、實踐能力。設定評價指標、評價要素、評價標準與規則，既能讓學生認識到實踐操作中的不足及改進途徑，使其行為改善有所依據，也能精準量化學生的表現。以“測一測”為例，測量磁場大小選用后置量表進行賦分測評，以數據形式讓表現性評價可視化（如表3所示）。

表3 “測一測”表現性評價后置量表

綜上，數據支持下的精準教學擺脫了以往以偏概全的窘境，促成“可視的教”和“可視的學”，讓師生看見學生學習品質與教師教育品質之間的差距，由此，教師可不斷調整自己教的品質以促進學生的學習，而學生可不斷積聚能量促進自己學習品質的發展。實踐表明，數據平臺的使用有助于全程記錄教學前、中、后的師生行為數據，及時捕捉學生認知中出現的盲區誤區，使學業評價數據的收集與分析更加便捷，讓教師做到心中有數，從而真正基于學生又回饋于學生，形成高效積極的生本課堂，促成“教—學—評”一致的實現。