指向深度學(xué)習(xí)的小學(xué)科學(xué)作業(yè)設(shè)計

科學(xué)作業(yè)作為表征學(xué)生知識深度的重要載體，設(shè)計時要凸顯緘默知識，[1]要保持作業(yè)目標(biāo)與課堂教學(xué)目標(biāo)一體化，更要體現(xiàn)其進(jìn)階的深化學(xué)習(xí)作用，使學(xué)生在完成作業(yè)的過程中實現(xiàn)思維發(fā)展。當(dāng)前科學(xué)作業(yè)目標(biāo)多聚焦在知識及技能上，忽視背后的素養(yǎng)與智慧，作業(yè)設(shè)計缺乏層次性、實踐性、開放性。[2]習(xí)得性作業(yè)以鞏固知識技能為基本，以發(fā)展核心素養(yǎng)為目標(biāo)，由淺入深、由表及里、綜合運(yùn)用，從而實現(xiàn)指向高階思維的深度學(xué)習(xí)。

一、先行習(xí)得性作業(yè)，“沉浸”式概念學(xué)習(xí)

先行習(xí)得性作業(yè)指在課堂教學(xué)前為學(xué)生接受新知識準(zhǔn)備的鋪墊型作業(yè)。學(xué)生通過完成先行習(xí)得性作業(yè)獲取直接經(jīng)驗，在課堂學(xué)習(xí)中通過回憶事實或回顧過程，高效接受新知識。

1.閱讀先行，突破課堂局限

科學(xué)的學(xué)習(xí)是從無序到有序，不斷優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)的過程。小學(xué)生對科普書籍的閱讀較少，知識基礎(chǔ)較弱，在這種情況下開展教學(xué)，學(xué)生學(xué)得困難、教師教得艱辛。閱讀類先行習(xí)得性作業(yè)，并不是簡單的預(yù)習(xí)，而是尋找課堂教學(xué)的聯(lián)結(jié)點。學(xué)生通過閱讀科學(xué)家成長故事、科學(xué)真理發(fā)現(xiàn)的歷史等，了解科學(xué)家發(fā)現(xiàn)科學(xué)真理的過程，有助于他們在課堂中形成更深刻的理解。

例如，教學(xué)六年級“宇宙”單元時，教師可嘗試增加“科學(xué)小講堂”，讓學(xué)生作為“小老師”，課前五分鐘時間，結(jié)合課件談?wù)勌煳膶W(xué)家一生、講講地球衛(wèi)星月球、說說太陽系行星之最、聊聊星座故事等。在實踐過程中發(fā)現(xiàn)，對于“科學(xué)小講堂”，學(xué)生的參與度更高，而其他學(xué)生也會有意識地在課前查閱相關(guān)資料，使課堂中的交流更加精彩、更有碰撞和收獲，這無形中促進(jìn)了課堂的高效開展。

2.觀察先行，突出經(jīng)驗積累

學(xué)生的課堂時間有限，但他們的生活是無界限的。很多科學(xué)實驗需要定點、定時觀測，這些耗時一天甚至幾月的長觀察是無法在課堂上完成的。學(xué)生借助課外時間觀察，結(jié)合課前筆記梳理，對整體變化有一個清晰的感知，進(jìn)一步鞏固知識的整體性。在此類作業(yè)的實踐過程中，為了鼓勵學(xué)生持續(xù)地觀察、記錄、分析，教師可利用智能線上軟件，適時提醒他們照片打卡，并進(jìn)行階段性的班級交流分享會。

如種植、飼養(yǎng)型長作業(yè)，包括觀察植物的發(fā)芽生長、動物的生長變化等，這些觀察記錄的時間跨度很大，課堂教學(xué)中只能展示幾個生長片段，導(dǎo)致教學(xué)片段化，缺乏整體性。五年級“生物與環(huán)境”單元，有4個實驗需要課內(nèi)外聯(lián)動操作完成，教師可引導(dǎo)學(xué)生在課外觀察記錄綠豆種子的發(fā)芽、綠豆苗的生長，通過拍攝（如圖1）或繪制，輔以文字的簡單描述，將綠豆的生長過程在課堂中展示，再通過個例到整體，歸納總結(jié)種子發(fā)芽、綠豆苗生長的必要條件。這樣，一節(jié)具有整體性的課堂便得以形成。

3.思考先行，凸顯探究欲望

在明確教學(xué)總目標(biāo)的基礎(chǔ)上，教師設(shè)計此類作業(yè)時需充分挖掘教材中的主干知識，提出富有較大思考價值和思維開拓空間的先行性問題，引領(lǐng)學(xué)生自主進(jìn)入開放的知識空間，梳理出一節(jié)課的知識重點甚至一個單元所隱含的價值。[3]科學(xué)教材中有較多的小項目，旨在讓學(xué)生通過體驗設(shè)計、制作、改進(jìn)的過程融會貫通核心概念。但此類課堂容量較大，40分鐘難以完成，教師可以通過思考前置，讓學(xué)生在課前積極展開設(shè)計并繪制，把課堂變成交流、完善方案的思維碰撞“舞臺”，提高教學(xué)效果。

例如，六年級《設(shè)計塔臺模型》一課中，學(xué)生在前一節(jié)課中完成了“塔臺競標(biāo)書”的設(shè)計和繪制，已經(jīng)掌握了設(shè)計原理、制圖方法，本課如再利用課堂時間重復(fù)設(shè)計，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，且課堂時間的利用率差。教師可在本單元第三課結(jié)束時將模型建材材料、評分標(biāo)準(zhǔn)說明清楚，將設(shè)計型作業(yè)先行于課堂，讓學(xué)生能夠充分利用家庭、學(xué)校、社會資源進(jìn)行多方資料查閱。學(xué)習(xí)力較好的學(xué)生擁有足夠的思考時間，可以加入更多創(chuàng)新設(shè)計；而學(xué)習(xí)力較弱的學(xué)生可以通過家長幫助，更輕松地完成設(shè)計任務(wù)。這樣，課堂探討設(shè)計方案（如圖2），使學(xué)生的思想交流與碰撞更為豐富，課堂也更加高效。

二、鞏固習(xí)得性作業(yè)，“層進(jìn)”式思維提升

鞏固習(xí)得性作業(yè)需要多步思維參與，練習(xí)內(nèi)容是課堂上新學(xué)過的知識點。作業(yè)源于課程內(nèi)容，其目的是應(yīng)用知識，助推學(xué)生利用課堂習(xí)得的技能或概念，結(jié)合邏輯推理的思維能力解決難題。

1.基礎(chǔ)鞏固，立足知識增量

基礎(chǔ)鞏固類習(xí)題，是對思維進(jìn)行單一理解、記憶，可移植性較差。此類習(xí)題將情境與問題建立初步聯(lián)系，對概念的理解注重映射、關(guān)聯(lián)，保證作業(yè)的可理解性。[3]作為課后習(xí)題中淺層學(xué)習(xí)的模塊，此類習(xí)題設(shè)計時需與課堂教學(xué)緊密相連，指向核心知識或重要實驗的回顧，避免作業(yè)內(nèi)容陌生，導(dǎo)致作業(yè)難度太大，加重學(xué)生負(fù)擔(dān)。習(xí)題類型包括課堂知識點回顧、相關(guān)影響因素篩選、反向思維題訓(xùn)練等。

例如，四年級《感受我們的呼吸》一課中，學(xué)生通過呼吸模型完成了對呼吸成因的探究，理解并記憶了本節(jié)課的重點知識：膈肌舒張、收縮是呼吸的主要動力。在設(shè)計習(xí)得性作業(yè)時（見表1），教師可以使用直觀的模型圖幫助學(xué)生回顧模擬實驗，并通過填空、選擇等習(xí)題形式，進(jìn)一步加深他們對呼吸器官具體特征及作用的理解和記憶，完成概念的建構(gòu)。教師在設(shè)計作業(yè)時，可以使用反向思維，將課堂中“思考模擬呼吸器官可使用哪些材料”轉(zhuǎn)換為“模型中的材料模擬什么呼吸器官”，使課堂增量意義化、功能化。

2.提升鞏固，立足概念內(nèi)涵

提升鞏固類習(xí)題，需要多層次思維的共同應(yīng)用，可移植性一般。此類習(xí)題將情境與問題建立一定聯(lián)系，建構(gòu)抽象術(shù)語與可觀測具象事物的關(guān)系，對概念的理解注重系統(tǒng)、整合，是知識拓展、遷移的過程，實現(xiàn)知識的功能化。作業(yè)的難度適中，有對科學(xué)概念的鞏固，也注重在解題過程中發(fā)展學(xué)生分析簡單問題、解決情境問題的能力，屬于拔高練習(xí)。習(xí)題類型包括情境分析題、實驗分析題等。

設(shè)計此類題目時，教師需遵循學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，通過科學(xué)問題的生長性、聯(lián)系性，自然而然地創(chuàng)設(shè)情境，為他們提供知識或技能的運(yùn)用切口，引導(dǎo)他們對現(xiàn)象、數(shù)據(jù)、變化等進(jìn)行分析，得出科學(xué)結(jié)論，并發(fā)散性地尋找真實生活中的實例，發(fā)展他們的科學(xué)思維，提高他們解決問題的能力。如“食物鏈和食物網(wǎng)”作業(yè)單中，分析草原生態(tài)系統(tǒng)中單物種被捕殺或大量繁殖后其他物種數(shù)量的變化，從而落實“生態(tài)系統(tǒng)中生物之間相互影響、相互依存”的科學(xué)概念。

3.素養(yǎng)鞏固，立足科學(xué)體系

素養(yǎng)鞏固類習(xí)題，是應(yīng)用、分析、綜合的思維訓(xùn)練，需結(jié)合學(xué)生生活中遇到的真實情境，鼓勵他們從系統(tǒng)思維層面統(tǒng)籌多個要素結(jié)構(gòu)的變量，理解自變與共變關(guān)系，由核心概念統(tǒng)整發(fā)展至某一科學(xué)觀念的理解，并建構(gòu)這一科學(xué)觀念和已有科學(xué)知識體系的聯(lián)系。[4]這類習(xí)題可以是綜合性實驗探究、多角度問題解析等，鼓勵學(xué)生用科學(xué)的眼光去發(fā)現(xiàn)，并提出更多相關(guān)的科學(xué)問題，從而推進(jìn)他們高階思維的發(fā)展、核心素養(yǎng)的形成。習(xí)題類型包括錯題整理、融合性實驗探究、科學(xué)觀察日記等。

以2021學(xué)年溫嶺六年級質(zhì)量檢測實驗探究題21題（如圖3）為例，本題是典型的融合性實驗探究題。習(xí)題以邏輯為主線，以證據(jù)為支撐，以分析評估為落腳點，核心是發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新，并具備必要的區(qū)分度，是具有思維深度和廣度的習(xí)題。學(xué)生在完成習(xí)題的過程中，要在短時間內(nèi)從翔實的資料中篩選必要信息，進(jìn)行歸納與概括，對實驗結(jié)果進(jìn)行推理、提煉，得出相應(yīng)的科學(xué)結(jié)論、科學(xué)規(guī)律或科學(xué)方法。

三、拓展習(xí)得性作業(yè)，“成徑”式素養(yǎng)培育

拓展習(xí)得性作業(yè)是學(xué)生在理解新知識的前提下，結(jié)合原有經(jīng)驗解決實際問題的習(xí)題。在這個過程中學(xué)生綜合運(yùn)用各種知識、技能，突破原有的思維模式，自主尋找解題路徑解決實際性問題或完成項目化活動，從而提升科學(xué)素養(yǎng)。[5]

1.樣本拓展，著眼概念普化

為了讓學(xué)生得出一個完整、一致的科學(xué)結(jié)論，科學(xué)課堂教學(xué)中采用的樣本多是同樣的、具有代表性的，這雖然能讓學(xué)生更快、更統(tǒng)一地得到結(jié)論，但也意味著樣本的單一化。在真正的科學(xué)探究過程中，科學(xué)結(jié)論的得出需要使用多個樣本來檢驗，長期使用一個樣本進(jìn)行推斷，很容易讓學(xué)生對科學(xué)研究過程的理解產(chǎn)生偏差。拓展習(xí)得性作業(yè)的設(shè)計和實施，可以很好地彌補(bǔ)這一缺陷，提升科學(xué)探究的層次。

例如，四年級《聲音是怎樣產(chǎn)生的》教學(xué)中，教師往往使用鋼尺、音叉、小鼓這3種現(xiàn)象較為明顯的材料進(jìn)行探究，學(xué)生通過觀察得出“發(fā)聲的物體都在振動”這一結(jié)論。但生活中有很多發(fā)聲物體的振動是微弱的，很難用肉眼觀測到，學(xué)生仍舊會有“發(fā)出聲音的物體都在振動嗎”的疑慮。因此，教師在課堂教學(xué)結(jié)束后，可以布置拓展習(xí)得性作業(yè)：嘗試用各種方法，觀察生活中發(fā)聲物體的振動現(xiàn)象。學(xué)生可以借鑒課堂上音叉放入水中有波紋、黃豆放在鼓面有跳動等可視化的實驗方法，對身邊更多的物體進(jìn)行觀測、分析，進(jìn)一步鞏固課堂中得出的實驗結(jié)論。

2.系統(tǒng)拓展，推進(jìn)綜合探究

在科學(xué)教材中，有許多以項目學(xué)習(xí)為導(dǎo)向的課程，這類課程常常伴隨著問題解決或科技制作，但由于課堂時間有限，部分環(huán)節(jié)就需借助拓展習(xí)得性作業(yè)來完成。此類作業(yè)設(shè)計時需遵循實踐性、合作性原則，充分利用家庭、學(xué)校、社會各方面的資源，鼓勵學(xué)生尋找并分析生活中的一些有趣現(xiàn)象，設(shè)計能讓他們以合作小組形式綜合運(yùn)用所學(xué)知識、技能等解決生活中的問題，促進(jìn)他們樹立學(xué)好科學(xué)的信心。

以制作型拓展習(xí)得性作業(yè)為例，它將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)有機(jī)融合，對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到關(guān)鍵作用。由于制作環(huán)節(jié)需要大量時間，教師可以采取課內(nèi)設(shè)計交流的形式開展，再布置相應(yīng)的拓展習(xí)得性作業(yè)，鼓勵學(xué)生自選材料、創(chuàng)新設(shè)計、自主制作，讓他們在玩中學(xué)、做中思，拓展了跨學(xué)科學(xué)習(xí)的空間，如塔臺模型的制作（如圖4）。

3.創(chuàng)新拓展，實現(xiàn)應(yīng)用創(chuàng)作

能提出問題并嘗試運(yùn)用方法去解決問題才是科學(xué)研究的最終目的。[6]拓展習(xí)得性作業(yè)是針對學(xué)習(xí)力較強(qiáng)的學(xué)生，在他們提出問題或想法后，教師給予科學(xué)指導(dǎo)，讓其分析原因、制訂計劃、動手探究、觀察現(xiàn)象并得出結(jié)論，逐步掌握科學(xué)探究的方法與技巧，提升課堂教學(xué)的效果。

五年級“船的研究”單元結(jié)束后，有的學(xué)生對于浮力的探究興趣濃厚，在設(shè)計制造小船的基礎(chǔ)上，仍想繼續(xù)探究潛水艇的工作原理。學(xué)生不滿足于課本“通過調(diào)節(jié)自身重量實現(xiàn)沉浮變化”的解釋，想要通過實驗來進(jìn)一步驗證。幾名學(xué)生在課后繼續(xù)查閱資料，了解了更多關(guān)于潛水艇沉浮原理的資料，他們在教師的引導(dǎo)下，利用廢舊礦泉水瓶、橡皮管和打氣筒制作潛水艇模型，自主完成了潛水艇沉浮探究實驗，并整理出簡易“潛水艇”的實驗方案，與其他同學(xué)分享實驗方法和結(jié)論。

實驗名稱：簡易“潛水艇”

實驗材料：透明塑料飲料瓶、細(xì)橡皮管、硬幣、大臉盆、膠帶、打氣筒、油性橡皮泥。

實驗步驟：

①在透明飲料瓶的同一側(cè)壁上均勻地打幾個小孔，作為進(jìn)水孔。

②在透明飲料瓶打孔的一側(cè)用透明膠布粘上幾枚硬幣。

③在飲料瓶蓋上打一個孔，并插入一根長約1米的橡皮管，并用橡皮泥密封，另一端連接打氣筒（如圖5）。

④將制作好的“潛水艇”放入水中，使有孔的一側(cè)朝下。

⑤拉開打氣筒，使“潛水艇”里的空氣進(jìn)入打氣筒，觀察“潛水艇”的變化（如圖6）。

實驗現(xiàn)象：抽掉“潛水艇”里的空氣，下沉；往里面打空氣，上浮。

實驗結(jié)論：潛水艇是依靠體積不變，改變自身重量實現(xiàn)沉浮的。

小結(jié)

課堂教學(xué)和作業(yè)不是簡單的從屬關(guān)系，它們是相互促進(jìn)和補(bǔ)充的關(guān)系。[7]習(xí)得性作業(yè)在與課堂教學(xué)目標(biāo)一體化的基礎(chǔ)上，更能體現(xiàn)深化學(xué)習(xí)的作用。[8]先行習(xí)得性作業(yè)、鞏固習(xí)得性作業(yè)、拓展習(xí)得性作業(yè)讓思維訓(xùn)練逐步提升，這種多維度、多方面的反復(fù)滲透，可以培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)鍵能力，促進(jìn)他們建構(gòu)更完整的科學(xué)概念體系。

（作者單位：浙江省溫嶺市太平小學(xué)東部校區(qū)）

參考文獻(xiàn)

[1]胡新華.基于深度學(xué)習(xí)的小學(xué)數(shù)學(xué)分層作業(yè)設(shè)計策略[J].福建教育研究，2023（04）.

[2]吳光潮.深度學(xué)習(xí)視域下數(shù)學(xué)課堂作業(yè)的功能解析及設(shè)計策略[J].福建中學(xué)數(shù)學(xué)，2023（08）.

[3]苑艷艷.單元作業(yè)整體設(shè)計 撬動課后學(xué)習(xí)方式的變革——“雙減”背景下小學(xué)語文作業(yè)設(shè)計的思考與探究[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2022（02）.

[4]魏金輝.優(yōu)化作業(yè)分層設(shè)計發(fā)揮作業(yè)育人功能[J].教育藝術(shù)，2022（05）.

[5]王蕾.基于進(jìn)階性作業(yè)設(shè)計的作業(yè)單設(shè)計研究[J].中國信息技術(shù)教育，2021（20）.

[6]高燕.指向思維進(jìn)階的單元整體作業(yè)設(shè)計[J].福建教育，2023（01）.

[7]吳志健.學(xué)習(xí)進(jìn)階理論視域下習(xí)得性作業(yè)設(shè)計[J].中小學(xué)教師培訓(xùn)，2020（11）.

[8]劉琳娜，劉加霞.學(xué)習(xí)進(jìn)階視角：作業(yè)設(shè)計的目標(biāo)、任務(wù)及其評分量規(guī)[J].基礎(chǔ)教育課程，2022（08）.