以思维发展为核心的科学阅读教学实践研究*——以“不简单的杠杆”为例

陈名瑞 王伟鸽 （西南大学附属小学）

科学思维作为核心素养的核心，[1]对培养学生的核心素养并实现全面发展是必不可少的。科学阅读则对于学生科学思维、问题解决能力的提升有重要促进作用，[2]而当前对于科学阅读的探讨，更注重阅读作为学习方式的外显行为，却忽略其作为能力素养的内在生长。科学阅读教学理论及实践研究的缺乏致使科学教师在教学过程中底气不足，难以入手。故本研究试图在思维型探究教学理论的指导下，构建以学生思维发展为核心的科学阅读教学发展路径，以促进相关科学概念的学习，提升学生科学阅读能力，并为科学教师实施科学阅读教学提供理论支撑和实践参考。

一、科学阅读之必要性

自2020 年中央宣传部印发《关于促进全民阅读工作的意见》以来，全民阅读在人们心中便愈加深入人心，至此，基础教育领域于中小学生阅读素养的培养也迈入一个新时代。纵观以阅读教学为对象的学术研究，其主要聚焦在语文和英语领域。而阅读作为一种提升学生个人素养、促进终身发展的学习方式，以及一种重要学习能力的体现，当下对阅读的理解不应仅局限于语言上的阅读，而应是一种综合性的阅读。由于科学素养既包括科学的实质性内容，也包括“在所有阅读过程中所需的概念、技能、理解和广泛的价值观”，故而科学阅读恰能发挥出综合阅读的优势。[3]因此，科学教师及学生都应意识到科学阅读之重要性。PIRL2016 认为阅读素养是对社会所需或个人认为有价值的文字语言进行理解和运用的能力。学生在学校或日常生活中，通过阅读学习或参与阅读者群体，并从中得到乐趣。[4]可见，阅读是难以将学生的思维发展相割裂的，应是一种探究式的阅读。因此，应重新审视科学阅读的价值取向，重视学生的思维发展，在发展学生核心素养的教学实践过程中使科学阅读的重要作用得到真正发挥。

二、思维型科学探究教学理论探讨

（一）思维型科学探究教学的基本原则

传统教学的痼疾在于固化的课堂流程、单一的互动模式和浅表的分析环节，[5]容易忽视学生在学习过程中的思维过程。而以学生为中心的思维型科学探究教学，以思维发展为核心和出发点，多点齐驱，共同助推学生思维发展。在教学过程中需要注意五个教学原则：（1）以思维能力的培养为核心，引领核心素养的协调发展。多维素养的发展始终不离其根本，即思维能力的培养，唯有发展思维，才能引领素养的综合生长。（2）创设教学情境，能引起学生的认知冲突，激发学生的学习动力，从而引发学生的主动思考，保证思维过程的真实发生。（3）灵活协同自主学习与合作学习，支撑探究过程中学生的自主建构。自主与合作作为重要的学习方式和不可或缺的发展能力，既使学生参与了高阶思维过程，也达到了全员学习的目的。（4）通过应用迁移加深学生对知识的理解，培养学生良好的科学情感、态度与价值观。不仅更利于学生建构新知识，也是发展学生核心素养的重要环节。（5）科学系统地促进学生的发展，即是以学生的思维进阶为理论基础的。注重学生的思维进阶，更符合学生的学习发展机制，也能确保新知识的合理建构和高阶思维能力的顺利发展。[6]因此，思维型科学探究即是以思维发展为核心，情境激趣、自主合作 、应用迁移、思维进阶为支撑和保障的探究式教学过程。

（二）思维型科学探究教学的基本模式

基于思维型科学探究教学的基本原则，已有研究从教学目标、教学过程、教学评估三个方面构建教学模式的理论框架，其目标与过程模型如图1 所示。[7]教学目标包括：探究实践、科学思维、态度责任和科学观念。为落实以上目标，学生在探究过程中需要完成一系列任务，包括产生问题，作出假设，制订计划、收集证据、处理信息、得出结论、表达交流、反思评价、应用迁移等。而相关任务则在一种具灵活性的科学探究教学流程得以体现，并凸显其作用。该教学流程各环节即包括“情境创设与问题提出、作出假设并制订计划、收集证据与信息处理、得出结论与表达交流、总结反思与应用迁移”。

图1 思维型科学探究教学的目标与过程模型

三、以“思维发展”为核心的科学阅读教学发展路径

（一）理论框架：以“思维发展”为核心的阅读教学实践

激发学生积极主动的思维，推动学生的思维发展，是科学阅读教学活动的核心。因此，本研究基于思维型科学探究理论构建了以思维发展为核心的科学阅读教学流程（如图2 所示）。

图2 以思维发展为核心的科学阅读教学流程

阅读作为一种促进学生发展的学习方式，也作为一种个体所具备的理解和运用书面语言的能力素养，在阅读教学实施过程中必然存在一定的阅读属性，相关属性则内植于科学阅读教学流程的各个环节中。

第一，情境阅读，产生问题。教学情境的设置旨在激发学生学习动机，鼓励学生大胆思考、提出质疑，形成主动学习、积极学习的学习习惯。首先是阅读情境的设计，应注意两点：一是选择的阅读材料要有趣，能激发学生的主动性和积极性；二是设计阅读情境时要源于现实生活，贴近学生的最近发展区，能激活学生的前概念，保证学习动机的可持续性。其次是问题的产生，教师能引导学生从阅读材料中发现关键问题，明确探究目标。尤其是针对低学段学生的学习特点，教师更应注意引导学生如何调用观察、对比、分析等思维方式，以发现需要探究的问题。

第二，作出假设，制订计划。作出假设是基于研究问题提出假设的过程，其目的是阐明变量之间的关系。[8]学生需要通过因果推理、类比推理、演绎推理等逻辑思维，在已具备的科学观念基础上，提出可验证的假设，[9]通过不断测试和修正假设构建知识。而学生为了证实自己所提出的假设，需要通过对多种信息进行不同水平的思维加工方式进行处理，以找到相应证据。信息来源可以是教师所提供的恰当的阅读材料，亦可以是实验操作过程中产生的现象结果。因此，该阶段制订的计划包括阅读计划和实验计划两种，根据不同的问题和假设选取相应的计划类型。但需要注意的是，如进行阅读计划，阅读材料选取时尽量避免单一性，多样性的阅读材料更容易激发学生的阅读兴趣，保证阅读探究的持续性；如进行实验计划，则应是基于阅读后的实验计划。因为在阅读的影响下，学生在已搭建的脚手架下，能更具有逻辑地进行实验设计。而不管是阅读计划还是实验计划，均应考虑并明确使用何种元认知策略有计划地监控和评价自己的学习过程。

第三，收集证据，信息处理。该阶段，也是学生阅读素养的重要体现阶段。学生需要从容运用相应的阅读策略，教师应适时引导学生利用观察、发散、比较、分析、综合等思维方式在阅读材料中收集证据，推动学生合理利用有效的阅读方法。不仅注重证据收集量的广泛性，还应综合考量证据质的可靠性。信息处理是信息的加工编码阶段，它涉及利用分析、综合、推理等思维方式选择、表征、协调及存储信息等过程。[10]

表1 以思维发展为核心的教学实践案例“不简单的杠杆”

第四，得出结论，表达交流。主要是对探究得到的基本结论进行阐释说明，以建立证据与主张之间的联系。[11]学生需要在对阅读材料的信息加工以后，考虑最初的研究问题或假设是否得到了回答或支持。表达交流同样是一个合作学习的探究过程，包括师生交流与生生交流，可以采取个人分享的方式，也可以采取内容交流的方式。交流过程中，学生能充分表达自己的主张并进行解释，该过程起到自我监测和他人评价的作用。该阶段教师应注意引导学生批判性地看待同学的观点和想法，都采取批判性思维进行思考，通过批判性交流找出最佳的结论和答案。

第五，总结反思，应用迁移。通过总结反思和应用迁移，学生能将获取的知识迁移到新的情境中，由此对知识具有更加深层次的理解。因而也不可避免会产生新的可探究的问题，针对产生的新问题，不同认知水平的问题可采取不同的方式（阅读或实验）进行下一轮探究，由此也可防止探究式阅读被作为固定步骤进行照搬的局限性。

（二）教学案例：“不简单的杠杆”

以思维发展为核心的阅读教学也期望可以融入日常科学课堂教学中，下面即以教科版小学《科学》六年级（上册）第三单元第3 课“不简单的杠杆”为例，展示如何开展以思维发展为核心的科学阅读教学。为呈现教学过程中学生的思维进阶，并基于知识深度（DOK）模型理论分析教学过程中学生的思维发展过程。

该阅读教学案例清晰呈现出探究式阅读的教学过程，共经历了大致三个周期的探究过程。不同的探究周期也会在“总结反思，应用迁移”阶段产生值得探究的新问题，由于产生问题具有不同的认知水平，故在“作出假设，制订计划”阶段可采取合适的方式方法展开。基于知识深度（DOK）模型分析可以发现，在该阅读教学模式的指导下，随着三个探究周期的开展，学生的思维水平也呈进阶式发展，第一、第二周期的探究式阅读也对第三周期的探究实验设计产生了积极影响。

本课题传统的探究教学过程中还存在教学情境简单、缺乏趣味性，直接引出杠杆概念、缺乏概念建构的思维过程，直接设计实验在实验中发现杠杆规律、缺乏思维进阶以致学生难以理解等不足。可见，在该教学模式指导下，学生在阅读情境的驱动下不仅自主建构起杠杆概念并理解杠杆原理相关知识，还能进行有效迁移，真正在教学过程中使思维得到发展，并形成了对知识的深度理解。

已知思维发展是教学的核心，如果我们仍用传统的教学模式和教学理念来培养今天的学生，则难以培养出具备核心素养的创新型人才。在于学习者行为方式的改变是学习发生的外在表现，而大脑认知结构的改变是学习发生的内在特征。[12]科学阅读教学与思维型教学两者必须结合起来，使学生的思维沉浸在教育教学过程中。而欲使学生思维得到深度发展，教师也不能仅照搬教学模式和流程，而应基于学生认知发展特征，聚焦教学目标，灵活运用教学模式。思维教学涉及教育学、心理学多个领域，教师也应不断提高专业素质，理解思维型教学的教学理念，然后结合教学经验在科学阅读教学过程中保障学生思维的有序发展。