思维型教学与学生核心素养培养

全球科学技术发展对人才素质提出了更高的要求。为培养具有自我学习、自我创新的高素质人才，世界各国围绕核心素养进行课程与教学改革，我国新课程改革也将提高学生的核心素养作为重要目标。科学课程强调对学生科学素养的培养，要求学生掌握科学的思维方法，提高批判性思维能力、创造性思维能力以及与他人合作交流的能力。这与思维型课堂教学培养学生的思维能力的目标是一致的。建构并实施科学学科思维型教学模式，可以切实提高科学学科教学质量，落实国家核心素养的培养目标。

思维型课堂教学原理认为：课堂教学应体现动机激发、认知冲突、自主建构、自我监控、应用迁移，课堂教学应具备以诱发思维动机为特征的教学导入，以引发思维动力为特征的教学过程，以思维监控为特征的教学反思和以抽象概括为特征的应用迁移。基于思维型课堂教学原理的核心思想和基本特征，基于学生科学学科学习的特点，基于义务教育阶段科学学科学习的内容，我们演绎出了三种思维型科学学科教学模式：思维型概念学习教学模式、思维型科学探究教学模式和思维型问题解决教学模式。

思维型概念学习教学模式

科学概念是科学学科知识体系中最基本的构成要素，是学生理解周围客观世界的基础。思维型概念学习教学模式针对概念的理解和应用，在教学中主要用于具体概念和概念属性的学习。相对于传统的概念教学，本教学模式重视在学生充分感知的过程中发展归纳概括能力，在互动交流过程中发展逻辑思维能力，在反思评价中发展对知识模糊性的理解力和包容力。本模式能够帮助学生形成对科学概念的正确理解，丰富学生的学习方法，培养学生的思维能力和思维品质。（教学程序见下图）

实施思维型概念学习教学模式，教师要根据学生的概念水平和思维能力精心设计概念学习进程。①明确本单元教学中的重要概念，并理顺上下位概念间的关系。②按照学生形成概念的认知顺序将相关材料进行排序，但大多数教材并不完全按照学生学习的认知顺序进行编写，因此，教师要对教材内容进行整合、增补和排序。③挑选概念学习材料，列举正面或反面例子。④事先设计并准备足够多的有结构的材料。⑤合理安排教学时间，依据概念的复杂程度合理安排教学时间；对于复杂程度高的分解概念或大概念，可以连续安排几节课进行学习，也可以安排在不同的学期。

思维型概念学习教学模式特别强调对事物现象的归纳概括和对生成概念的迁移应用。首先，对事物和现象进行归纳概括。概括是忽略事物中的细枝末节，寻找共同点的能力。概括能力在思维中十分重要，因为思维是以概念（概括和抽象的结果）形式进行的。依据中小学生的认知特点，低中年级学生多为形象思维，可以从具体的或学生熟悉的日常物品入手，引导学生寻找、发现共同点；高年级学生已具备一定的知识基础和抽象能力，可引导学生从外部的、非本质的特征向内部的本质特征深入，从形象的感性材料逐步抽象、升华，进而完成概括。其次，对所学概念进行应用迁移。在教学中经常会遇到这样的场景，有些学生似乎已经理解了某些概念，甚至课堂提问或纸笔测验也都能答对，但是在相似的情景中，即情景中某个要素发生了变化，学生就无法正确回答问题或无法用已学的概念分析和解决问题。这说明学生对概念的理解和概括不够深入，应用迁移的能力不够，做不到举一反三。教师要采用循序渐进的方法，紧密联系学生的生活实际，由简单到复杂，逐步加深对概念的掌握和理解，提高学生应用迁移的能力。

需要强调的是，概括与应用迁移是密切相关的，没有对旧情景中知识的概括，就无法完成迁移。

思维型科学探究教学模式

探究教学模式最本质的特点是：探究活动起源于学生可以研究的科学问题，在寻找问题答案的过程中，学生围绕问题提出初步的假设，随后针对假设开展观察、测量、实验、记录等活动，获取信息和证据，运用归纳、推理、论证、建模等思维方法进行解释，最后通过师生之间和生生之间的交流，形成共识。这种教学模式重点培养学生的探究技能、推理和论证能力、批判性思维和解决问题的能力，理解科学本质。（教学程序见下图）

实施思维型科学探究教学模式，教师的主要任务是设计或创建探究环境，引导学生“真刀真枪”地做科学研究。教师应遵循以下的理念和原则：①确保要探究的问题是一个科学问题，且学生有能力进行探究；②问题无效时，要给予时间和机会重新提问；③不轻易或急于评价学生的结论，努力提供给学生自由的思维空间；④要求或帮助学生清晰准确地表达他们的思考或发现，为他们进一步的概括提供依据；⑤使用探究过程中的特定语言，例如，你试着“推理”一下，请你做出“解释”，说说你的“证据”等；⑥为了培养批判性和创造性思维，教师需要从小学生思维习惯的培养入手，例如通过成果发布、观点辩论、头脑风暴、专门训练等方法帮助学生养成自主思考的习惯。

思维型科学探究教学模式特别强调学生自主建构过程的探究推理和解析证据。

科学是以实验证据解释客观世界的运行机制和事物发展的变化规律。在本教学模式中，学生在实验室、校园里或其他场所，通过观察、实验、调查来获得证据，证据的收集通常需围绕学生对问题的解释性假设展开。中小学生对事物变化和发生原因的假设通常较为简单，经常表达为是或否、有或无，教师需要耐心引导。另外，教师需要提前精心准备，提供结构化的实验材料帮助学生完成证据的收集。在获得证据后，学生需对证据进行解释和推理，初步形成对问题的认识。

推理是科学探究教学中最重要的一个环节，有归纳推理和演绎推理两种形式。归纳推理通常经历以下几步：①仔细观察和分析收集到的几组信息或数据；②对这几组信息或数据间的联系或规律进行对比，抽取其共同的特点；③尝试说明所发现的共同特点，得到某个规律；④通过重复验证，确定发现的规律是否正确。演绎推理的过程大致有以下几个步骤：①确定是哪个因素或变量与所解决的问题有关；②分析该变量产生作用时，必须具备的前提条件；③在条件符合的情况下，进一步依据获得的证据进行推理。

思维型问题解决教学模式

与前面两种教学模式不同，思维型问题解决教学模式不聚焦科学事实和科学概念的获得，也不针对科学问题的探究，它适用于教学“解决生活问题”的内容。教学时以科学概念和科学原理为依据，以现实生活中的问题为出发点，以制作作品或模型为表现形式，最后用作品帮助自己或他人解决现实世界中的真实问题。（教学程序见下图）

思维型问题解决的教学模式围绕真实问题而展开。从提出问题到形成方案，或制作完成产品模型，始终是以学生的需求和兴趣为中心。教师的核心作用为：选择教材和学习资源；有限干预学生活动，在学生学习过程中指导、启发和激励，促进学生的深入思考而不是提供现成答案，也即促进小组学习，而不是向学生传授知识；组织管理问题解决过程，保持合作小组中学生的相对稳定，提高解决问题的效率。

思维型问题解决的教学模式与其他模式相比，需要突破课堂、突破教室、突破教学时间，同时需要借助较多的社会资源和辅助材料。该模式要求教育空间、教育内容、教育渠道具备开放性，并且建立起学校教育、社会教育和家庭教育相结合的网络，为培养学生问题解决能力提供有效支持。

以上三种教学模式中，思维型概念学习教学模式的教学目标是帮助学生理解、掌握具体概念和概念属性，较适用于陈述性知识的教学；教学评价侧重于学生对概念的理解和掌握程度。思维型科学探究教学模式的教学目标为通过探究活动培养学生的分析、综合、判断、推理能力，培养学生的批判性思维、创新性思维和解决问题的能力；教学评价侧重于分析、综合、判断、推理思维能力和解决问题的能力。思维型问题解决教学模式的教学目标以现实生活中的问题为出发点，以科学概念、原理为依据，以制作作品或模型的形式，解决现实生活中的真实问题，适合于技术与工程领域的学习；教学评价侧重于学生“动手做”过程中解决问题及学生自我管理和交流能力。

这三种模式互相补充，各有侧重，利用这三种教学模式可以有效完成中小学阶段科学学习的主要内容。我们运用此三类教学模式进行了为期两年涉及千名中小学生的科学教学实践，学生的科学思维水平、科学探究技能、科学问题解决能力有明显提高，学生核心素养的培养得以有效落地。