高階思維視域下的初中科學(xué)復(fù)習課教學(xué)設(shè)計

一、高階思維的含義

高階思維是科學(xué)核心素養(yǎng)的重要組成部分，是個體適應(yīng)環(huán)境、尋找認知平衡的關(guān)鍵能力。在具體的認知情境中，高階思維體現(xiàn)為個體在解決真實問題時，對問題的分析、方案的評價和創(chuàng)造性的想法。高階思維包括分析、綜合、評價和創(chuàng)造等能力，對初中生未來學(xué)業(yè)與生活來說會起到重要作用。通過高階思維培養(yǎng)，學(xué)生能夠更好地適應(yīng)未來社會的變化和挑戰(zhàn)，具備自主學(xué)習和持續(xù)發(fā)展的能力。

二、指向高階思維的初中科學(xué)復(fù)習課教學(xué)設(shè)計意義

初中科學(xué)復(fù)習課旨在幫助學(xué)生回顧和鞏固已經(jīng)學(xué)過的知識，提高他們的學(xué)科素養(yǎng)和成績，為進一步學(xué)習打下堅實的基礎(chǔ);同時幫助學(xué)生建立對科學(xué)知識的整體框架，促進學(xué)生綜合思考和理解，培養(yǎng)他們的科學(xué)思維。但當前初中科學(xué)復(fù)習課普遍存在識記、理解、應(yīng)用等低階認識技能訓(xùn)練，會使學(xué)生出現(xiàn)成績下滑的狀況，甚至引起厭學(xué)情緒。因此，教師探索培養(yǎng)學(xué)生高階思維的初中科學(xué)復(fù)習課教學(xué)設(shè)計，對于發(fā)展學(xué)生學(xué)科思維、培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)及提高初中科學(xué)教育教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。

三、指向高階思維的初中科學(xué)復(fù)習課教學(xué)設(shè)計案例——“觀察動物：縊蟶”

本文選擇“觀察動物：縊蟶”課作為教學(xué)案例，設(shè)計了一堂具有思維含量的教學(xué)。縊蟶是一種常見的水生動物，具有獨特的生態(tài)特征和行為習慣，可以引發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心。本文通過建構(gòu)模型、推理論證和創(chuàng)新思維三個維度，讓學(xué)生在觀察、思考和實驗中運用高階思維對縊蟶在生物鏈中的地位及作用進行深入分析，探究生態(tài)平衡和環(huán)境保護等關(guān)系，從而培養(yǎng)學(xué)生的社會責任感和環(huán)保意識，促進學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展和真正落地。

（一）對照課標，培養(yǎng)高階思維的教學(xué)目標設(shè)計

對照新頒布的《義務(wù)教育科學(xué)課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》），我們發(fā)現(xiàn)浙教版科學(xué)七年級上冊“觀察生物”這一單元包含了三大學(xué)科的核心概念，分別是生命系統(tǒng)的構(gòu)成層次、生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)、生物與環(huán)境的相互關(guān)系。《課程標準》要求教師在進行教學(xué)設(shè)計時，有意識地將科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實踐、態(tài)度責任等核心素養(yǎng)的培養(yǎng)有機融入學(xué)習過程。林崇德先生曾提出：我國在“文化基礎(chǔ)”素養(yǎng)中提出的“批判質(zhì)疑、勇于探究”等科學(xué)素養(yǎng)對應(yīng)批判性思維，在“社會參與”素養(yǎng)中提出“問題解決、技術(shù)運用”等實踐創(chuàng)新能力對應(yīng)問題解決和創(chuàng)造性思維。基于課程標準和上述理念，本文圍繞學(xué)科核心素養(yǎng)確立以下學(xué)習目標，如文末圖1所示。

（二）立足教材，培養(yǎng)高階思維的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

“觀察生物”單元學(xué)習內(nèi)容包括生物和非生物的區(qū)分、生物體的結(jié)構(gòu)層次、常見的動物和植物以及物種的多樣性。在完成本部分學(xué)習后，學(xué)生對常見生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)與生活習性有了一定的認知，但頭腦中的科學(xué)知識較為零散、孤立、不成體系，難以形成結(jié)構(gòu)與功能觀、適應(yīng)與進化觀等科學(xué)觀念。其次，大部分的生物在生活中不常見，且對于熟知的生物，學(xué)生也沒有經(jīng)過系統(tǒng)的觀察和研究，缺乏實踐經(jīng)驗，難以將科學(xué)知識應(yīng)用到生活中。因此，針對以上問題，教師以觀察動物為著力點，在復(fù)習課上幫助學(xué)生對研究動物過程中的方法進行總結(jié)和梳理，提煉出研究動物的觀察角度和觀察方法，并通過觀察縊蟶加以學(xué)習和應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生主動建構(gòu)知識體系的能力。

（三）重在實踐，形成高階思維的教學(xué)過程設(shè)計

高階思維的發(fā)展依賴一個貼近真實生活經(jīng)驗的學(xué)習情境來激活其中的認知成分，真實、復(fù)雜的問題情境為學(xué)生發(fā)展高階思維提供了直觀、生動的形象。同時，本課時采用合作式、體驗式、建構(gòu)式的學(xué)習方式，讓學(xué)生在與同伴合作、互動的過程中進行知識建構(gòu)，發(fā)展高階思維。同時，為了使學(xué)生能了解自己的學(xué)習情況，更好地達成學(xué)習目標，教師在教學(xué)環(huán)節(jié)中融入課堂評價，通過評價確定學(xué)生學(xué)習狀態(tài)與目標的差距，促進學(xué)生高階思維的發(fā)展。

環(huán)節(jié)一：走進生活，喚醒思維

上課伊始，教師從學(xué)生的真實體驗出發(fā)，提出問題：說一說你在菜場的水產(chǎn)品區(qū)看到過哪些動物。喚醒學(xué)生先前經(jīng)驗，教師追問：如何區(qū)分毛蟹的雌雄、蝦菇的肥瘦？

教師小結(jié)：觀察很重要，能很好地指導(dǎo)我們研究動物的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生活習性。

環(huán)節(jié)二：提煉知識，建構(gòu)模型

教師繼續(xù)提出問題：我們已經(jīng)學(xué)習了魚的觀察，請回憶：①魚通過什么結(jié)構(gòu)保護自己？②魚通過什么結(jié)構(gòu)運動？③魚通過什么結(jié)構(gòu)呼吸？④魚通過什么結(jié)構(gòu)進食？教師通過問題鏈引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)、提煉出觀察動物的一般方法：重點觀察法和順序觀察法，以及觀察動物的常規(guī)角度：保護、運動、呼吸、進食，從而構(gòu)建觀察動物的模型。

環(huán)節(jié)三：觀察縊蟶，應(yīng)用模型

教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生思考：縊蟶通過什么結(jié)構(gòu)進食？學(xué)生推理縊蟶可能通過未命名的管狀結(jié)構(gòu)進食，并通過實驗驗證，如圖2所示。學(xué)生通過實驗探究，觀察到縊蟶通過入水管和出水管進食。教師繼續(xù)提出問題：①縊蟶如何消化食物和呼吸？②縊蟶的消化與呼吸結(jié)構(gòu)在哪里？③你準備怎么觀察？學(xué)生提出從外部觀察轉(zhuǎn)向內(nèi)部觀察，解剖縊蟶，重點觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)。學(xué)生借助放大鏡輔助觀察，發(fā)現(xiàn)貝殼、外套膜、足、出水管和入水管，其次在內(nèi)部還觀察到類似于魚的鰓狀結(jié)構(gòu)，以及大大的一團，推斷這兩個結(jié)構(gòu)可能與縊蟶的呼吸和消化食物有關(guān)。教師小結(jié)：類似于魚的鰓狀結(jié)構(gòu)是縊蟶的鰓，大大的一團為縊蟶的內(nèi)臟團，食物在內(nèi)臟團中進行消化。

環(huán)節(jié)四：推理論證，發(fā)散思維

學(xué)生應(yīng)用模型后，教師進一步提問：如何使菜場買回來的縊蟶多活一段時間？縊蟶生活在哪里？多少鹽度的水適合縊蟶生存呢？學(xué)生根據(jù)海水的平均鹽度進行推測，對“適宜縊蟶生存的海水鹽度可能是多少？”這個問題進行探究，設(shè)計實驗方案，用簡單的圖形和文字記錄在學(xué)案中。由于長周期的實驗難以在課堂中開展，教師提前完成實驗，并以視頻加速的方式向?qū)W生展示實驗過程。學(xué)生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進行分析，并將數(shù)據(jù)繪制成圖表，如圖3所示。學(xué)生通過分析、綜合、評價，得出適宜縊蟶生存的海水鹽度為2.0%。教師追問：一定是2.0%嗎？教師再出示科學(xué)家的研究成果：縊蟶死亡率和海水鹽度的關(guān)系，如圖4所示。學(xué)生修正結(jié)論：適宜縊蟶生存的海水鹽度范圍是1.5%～2.5%。

通過分析、綜合數(shù)據(jù)，學(xué)生得出縊蟶實際生存環(huán)境的海水鹽度低于3.5%。以寧波最有名的寧海長街縊蟶為例，教師出示三門灣海岸邊灘涂的地形圖，讓學(xué)生根據(jù)地形圖推理縊蟶實際生存環(huán)境的海水鹽度低于3.5%的原因。教師小結(jié)：海岸邊有陸地淡水匯入，稀釋了海水，導(dǎo)致海水的鹽度降低，且在一定范圍內(nèi)波動。為了使實驗結(jié)論更有說服力，教師用鹽度計測量了今年10月份三門灣海水的鹽度約為2.0%，說明縊蟶的真實生存環(huán)境符合這個實驗結(jié)論。學(xué)生通過以上幾個環(huán)節(jié)的探究實踐活動，形成縊蟶觀察報告，如表2所示。

環(huán)節(jié)五：解決問題，思維創(chuàng)新

出示福建省閩江口灘涂、寧波寧海長街灘涂以及洪澤湖水域的鹽度數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生推測：生長在這三個環(huán)境中的蟶子是否為同一種？蟶子結(jié)構(gòu)是否有區(qū)別？以此說明不同的生存環(huán)境，蟶子的結(jié)構(gòu)不同，種類也不同。

課堂的結(jié)尾，出示觀察任務(wù)單，將學(xué)習內(nèi)容進行延伸。觀察任務(wù)第一階段：觀察菜場中的動物。第二階段：觀察學(xué)校里的動物，走進動物生存的環(huán)境去研究觀察動物，對動物和環(huán)境進行協(xié)同觀察。第三階段：養(yǎng)殖一種小動物，用連續(xù)觀察的方法持續(xù)研究，并通過觀察報告的方式完成以上觀察任務(wù)。

四、總結(jié)與反思

本節(jié)課情境真實，探究活動豐富，學(xué)生的學(xué)習興趣明顯增強。通過對動物觀察模型的建構(gòu)和應(yīng)用，學(xué)生主動復(fù)習了生物體的結(jié)構(gòu)層次、常見的動物、物種多樣性等基礎(chǔ)知識，初步形成結(jié)構(gòu)與功能、進化與適應(yīng)觀念，實現(xiàn)從知識到觀念的進階。本課從“如何養(yǎng)殖縊蟶”的真實情境出發(fā)，將生活問題轉(zhuǎn)化為科學(xué)問題，探究海水鹽度對縊蟶生存的影響，在此過程中培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)性思維、邏輯性思維與批判性思維。本節(jié)課從不同水域生存的蟶子逆向推測蟶子的結(jié)構(gòu)與功能，培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維和創(chuàng)造性思維。

在進行復(fù)習課教學(xué)過程設(shè)計時，教師應(yīng)圍繞真實情境，以探究實踐為載體，將高階思維穿插在學(xué)習活動過程中，從而達成教學(xué)目標。縱觀本節(jié)課，教師基于學(xué)生生活情境引發(fā)思考，設(shè)置了多層次的探究實踐活動，有效地引導(dǎo)學(xué)生進行高階思維的學(xué)習和實踐。因課堂時間的限制，本節(jié)課的重點落在模型建構(gòu)和推理論證兩個維度，對學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)不足，因此需要學(xué)生在課程結(jié)束后走進充滿煙火氣的菜場中，進一步應(yīng)用與實踐本節(jié)課所學(xué)知識，以此發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新性思維。