“探究项目”有助科学学科高阶思维培养

李雪玲

研究意义

基于真实情境的项目教学是促进学生深度学习的重要方式 基于真实情境的项目教学融合了科学学科探究的过程要素，通过组织学生主动、深层次参与学习活动，让知识在项目学习中呈现，以激发学生的认知需要。同时在一定的真实情景中学习，容易唤醒已有的相关知识、经验等，融合当前学习到的新知识，促进科学知识向学科核心素养的转化。在项目教学过程中注重过程性评价，在尚有改进机会时发现问题，让学生在学习的过程中获得“重置”的机会。

基于目标的科学探究是激活科学高阶思维的有效手段依據初中科学课课标、教材、学情、资源等来确定具体科学探究的目标，在科学探究中需要对提出的问题进行简单分析，初步判断是否适合于探究的目标，需要学生具有批判性思维，在解决问题的过程中更需要创造性思维。有目标的科学探究能够发展学生的问题解决能力、决策能力和创新能力，是激活科学高阶思维的有效手段。

理性思考

真实情境，主动建构 建构主义认为，学生的学习是建立在已有知识和生活经验的基础上的，与真实环境互动，主动建构的过程。同时在一定的背景中学习，容易唤醒学生前概念和潜概念。在指向高阶思维的科学探究项目教学中知识在真实任务情境中呈现，在真实情境中用科学方法和科学思维来进行教学组织，以激发学生的认知需要和求知欲。

问题意识，高阶思维 美国教育家布卢姆认为，分析、综合、评价和创造属于高阶思维。杜威认为，高阶思维不是自然发生的，它是由“难题和疑问”或“一些困惑、混淆或怀疑”引发的。基于真实情境的项目教学在问题生成、探究过程和评价反思中激活综合分析创造等高阶思维。

探究项目教学设计

指向高阶思维的科学探究项目教学让学生经历像科学家一样的研究过程。根据初中科学课标，结合科学探究达成目标的项目教学主要的过程：在提出科学问题环节关注将生活中的真实问题转化成科学问题等目标的落实。在建立科学假设环节中主要落实提出科学的猜想并分析合理的理由。在制定最佳方案环节中落实针对探究目标、设计实验目标等。在获取事实证据中落实选择有用信息、观察比较测量、数据分析处理等目标。展示合作交流中让学生掌握科学地表述、书写、合作、交流等能力。最后评价检验改进环节使学生能够进行科学解释、比较改进，甚至在检验评价中发现新的问题，进入又一个新的学习历程。项目教学从初中科学核心素养和初中生的年龄及经验水平出发设置项目任务，逐层落实各个目标。学生在寻找事实证据中对不同的观点和结论提出质疑批判，不断提升创造性思维。

探究项目教学策略

基于真实生活情境的预探究 科学源于生活，又服务于生活。创设真实生动的情境是达成项目教学目标的关键。我国现代著名教育家陶行知先生认为：一切教学必须通过生活才有效。挖掘出实际生活中与初中科学相关的可操作的真实问题能使初中科学的教学充满生机。

【课前探究案例】自制酸碱指示剂项目

项目目标：通过“自制酸碱指示剂”的活动，了解酸碱指示剂的概念，能用酸碱指示剂来测定溶液的酸碱性，掌握控制变量法、转换法等科学方法，提升科学思维。

一是创设情境，发现问题。让学生在炒熟的紫甘蓝中加点食醋调味，学生惊讶地发现：紫甘蓝变红了。学生很自然地提出了“为什么变红？哪些有色食物有这样的性质呢？”等问题。这样的情景设计既让学生将科学与日常的生活经验相联系，同时也充分调动了学生的各种感官，激发学生的兴趣。

二是明确任务，自主探究。基于科学探究目标的项目教学实施流程：明确任务—学生制定研究计划—开展项目学习—进行成果呈现与成果分享。在自制酸碱指示剂项目中学生明确自制酸碱指示剂任务后进行查阅资料、研究计划等过程的学习。科学源于生活，日常生活中的真实情境在教学中进行渗透，提高了科学知识在生活中的应用能力。

得出结论：学生通过制作紫甘蓝汁液、制作胡萝卜汁液、利用指示剂、验证指示剂的性质等流程完成实验，得出结论。即：紫甘蓝汁液、苋菜汁液遇酸性物质变红，遇碱性物质变蓝。胡萝卜汁液在中性液体中呈现灰黄色，遇酸性物质变成金黄色，遇碱性物质变成土黄色。由此得出三者的相同点是：都具有和酸碱指示剂相似的性质。但是三者的不同点是：紫甘蓝汁液、苋菜汁液都有明显的变色，都可用作自制酸碱指示剂；而胡萝卜汁液变色不明显，指示性差，故不可用作自制酸碱指示剂。

三是探究反思，提炼方法。在探究中引导学生经历“查阅资料理论学习—实施实验设计—结果分析与反思—开展总结讨论”这一完整的学习过程。自制酸碱指示剂项目的实施促使学生体验到利用科学理论和技能来解决生活中真实问题的乐趣和成就感，真正发挥了学生的自主学习与促进了学生实践素养的提升。

提出疑问：这些蔬菜汁液为什么具有这种性质呢？

查阅资料：紫甘蓝和苋菜中含有花青素，这是一种水溶性的植物色素，故它能使紫甘蓝和苋菜的汁液呈紫色。花青素遇到因酸碱度不同的溶液而改变其颜色。

反思实验：为什么制取苋菜的汁液可以用水浴加热呢？苋菜在加热的条件下，其植物体内的细胞液、花青素很容易脱出溶于水，故操作简便省力。而紫甘蓝和胡萝卜的汁液却不行，本实验用到了水浴法，优点是能使苋菜受热均匀。

学生感言：本次实验运用了控制变量和转换法，通过这次的实验探究，我知道了一些常见植物色素的性质，亲手检验了它们的性质，它们具有很好的研究利用价值，它们在生活中判断物质的性状方面也起着很大的作用。主要在实践中学习获得不一样的学习体验。

本项目通过常用酸碱指示剂的自制和在酸性、碱性溶液中的颜色变化实验，引导学生科学探究，动手动脑学科学，激发对科学的学习兴趣。

基于实验中真问题的深探究 在探究过程如果所选择的研究对象选择不当会带来实验的失败，但同时也是很宝贵的生成性教学资源。基于真实出现的问题进行的真实探究是认知内化的过程，是浅层次学习到深层次探究的过程，由已有知识走向未知知识的过程，由知识建构到技能再到核心素养逐步生成的过程，真实探究根据学情设置情景激发认知冲突，可以适时设置针对性的任务进行探究，进而激发创新思维。

课中探究案例：探究雪碧项目

探究目标：通过实验设计和小组活动，掌握二氧化碳的性质，培养在科学探究中严谨的科学态度。

一是大胆试错，产生问题。探究雪碧项目从学生已有的生活经验出发，用生活中的素材创设问题情景，整堂课围绕一瓶雪碧展開探究。但在研究CO2与H2O反应的探究中，有些学生选择了直接用雪碧为原料进行探究。此时适时展示雪碧汽水标签的内容，学生从中反思自己实验设计的不严密，深刻体会科学探究中的控制变量法的作用。在教学中给学生试错的机会，及时捕捉学生的最近兴趣点或者错误点，拉近学生与问题的距离，当真实问题与课本知识相矛盾时，学生会产生认知冲突，进而产生强烈求知欲，对后面的探究活动会收到事半功倍的效果。

二是任务驱动，展示交流。具体任务能让学生在思想上有紧迫感。学习中遇到的问题，可以通过查阅资料、教材小组合作交流、教师点拨指导，打破了“教师一言堂”的局面。对比实验是化学实验的重要方法，通过二氧化碳溶于水后使石蕊变色的探究，让学生设计实验，学习对比实验的理念和方法。在实验设计过程，有部分小组只设计了将紫蝴蝶（含有紫色石蕊，遇到某些物质能够变色，有时候变成红色，有时候变成蓝色）放进溶解有二氧化碳的水中一个实验，通过科学探究设计评价交流环节的思维碰撞，暴露了部分学生缺乏对比实验设置意识的真实的学习状况，同时在与同伴的交流中改进方案。再让学生经历实验探究过程，在根据实验现象分析、得出结论从而获得成功的喜悦和对科学学习的持续兴趣。加强实验设计的体验，通过让学生讲述自己的设计提高学生的表述能力，并使学生初步学会评价和改进实验设计；通过生生互评、师生共评和自我反思让学生感受成功的喜悦，激发学生持续的学习兴趣。

研究成效

让探究走向真实 科学探究是初中科学的本质特征，更是科学学习的重要方式。科学探究是实验活动和逻辑推理交互作用的创造性思维过程。将科学探究置于真实情境中，让学生亲自经历探究的整个过程，引导学生关注身边的科学现象，利用身边的物品进行实验，主动参与探究活动，提升思维的创新性，在教学中基于学生的真实问题去设计科学探究目标，让目标更适切、达成更有效。指向高阶思维的科学探究项目教学让学生真正经历一次完整的科学探究，落实“从生活中来，到生活中去”的教学理念。

让学习走向深度 学生自己发现身边的科学问题，让学生主动去探索，去解决问题。指向高阶思维的科学探究项目教学往往用更多的时间安排学生进行项目合作自主探究式学习，以合作分享为平台，实现教学的双向互动，主动的学习让学生对学习产生内驱力，促进学生深入可持续学习。在雪碧探究项目中，在如何证明雪碧里溶有的气体是CO2的实验设计中，学生发散思维提出了多种验证方法，让学生在思考中走向深度学习。

让思维走向高阶 项目教学中学生基于真实情境以质疑精神和批判性思维去发现问题、提出问题。在雪碧探究项目的课后家庭小实验：配制汽水（原料：柠檬酸、小苏打、纯净水和白砂糖等）中，让学生经历了从研究汽水到研发汽水，激发了学生创新思维。同时在展示评价中关注素养目标的达成，及时的评价反馈调动了学生探究的欲望，令学生在科学探究中充满着满满的成就感。在项目实施中不断启发学生进行思辨和实证，让课堂充满思维的碰撞，助力学生高阶思维的发展。

（作者单位：浙江省杭州市大关中学）