巧用思维画像促成“教—学—评”可视*——以《指南针为什么能指方向》第2课时为例

莫微佳|浙江省杭州市萧山区回澜初级中学

《义务教育科学课程标准（2022 年版）》（以下简称“《课程标准》”）将落实“教—学—评”一致性作为教学改革重点，这就对精准化的学情分析和生成反馈提出了更高的要求，因此教学需要从“强调结果”转为“强调结果的生成过程”，以实现精准教、个性学、科学评。

一、明晰以数据赋能为背景的“教—学—评”内涵

“教—学—评”的可视化，即依托数据与技术，实现学习目标达成、思维过程、学习评价的可视，具体表现为精准的目标定位、量化的过程评价、可视的检测分析，保持“目标—过程—结果”的方向一致。“学”即在学习目标引领下组织学习内容和学习方式，学习目标是“教—学—评”一致性的灵魂所在，远景的素养目标和近景的精准学习目标相辅相成。“教”即根据学习目标设计任务，有目标地展开教学过程，引导学生进行深度学习，学生在学习过程中不断暴露思维过程并逐步修正。“评”即学习评价，《课程标准》以“学到什么程度”厘清评价要求，为教材编写、教学、评价、考试命题提供依据。要落实“教—学—评”的可视化，学习目标须精准锚定，教学过程要充分体现基于学情的先行组织、新知建构、迁移应用，学习评价则应指向精准测评。可视化框架下的“教—学—评”要素如表1所示。

表1 可视化框架下的“教—学—评”要素

数据赋能背景下，课堂学习行为、学习表现以及作业、考试都有数据伴随，让过程性评价量表化、总结性评价定制化，能实现可视分析。教师将“教—学—评”置于大数据环境，能追踪学生的学习表现，精确判定潜在认知问题，从而精准施策。学生通过平台充分展示思维过程，由此实现思维画像架构下的“教—学—评”一致。

二、建立以思维画像为核心的可视化架构

思维画像，即对学生的思维过程进行有效的、全方位的展示与暴露，它是基于思维型课堂的一种可操作、可量化的实用性策略。利用情境化的问题或任务，让学生的思维过程在猜、说、写、测、画等行为中得到表达、展示、展露，就可逐步勾勒出思维的画像。据此，教师可在预设计的基础上进行再调整，结合学生的迷思点，高效处理课堂生成，将学生引向深度学习，让平面的画像走向科学而立体的模型。实践中，笔者利用思维画像架构（如图1所示）以促进“教—学—评”一体化的可视化，实现实时评价。

图1 思维画像架构

三、实践案例

下面，笔者以浙教版义务教育教科书《科学》八年级下册第1章第1节《指南针为什么能指方向》第2 课时为例，探索数据赋能的科学课堂如何基于思维画像实现“教—学—评”可视。

（一）精准定位，让学习目标可视

学的可视指向学习目标的精准性，易于检测达成情况。学习目标要围绕核心素养，依据学业要求和学业质量标准来科学制订。基于此，笔者从科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四个维度，对这一课时的素养目标进行设置。

科学观念：观察活动现象，知道磁体周围存在磁场，能说出其存在的证据；认识到磁场是有方向和强弱的，知道可以用磁感线来形象地描述磁场。

科学思维：针对情境问题，能基于事实与证据，利用分析、对比、归纳等思维方法建构模型，根据现象和测量结果综合分析磁场的性质，发展思维的深刻性和批判性。

探究实践：运用测量工具获得数据并整理，探究磁场的分布规律，用磁化的铁屑和小磁针演示出条形磁铁、蹄形磁铁的磁场，并画出磁场的分布图，建构磁感线模型。

态度责任：主动思考现象发生的原因和规律，学会小组成员间的合作与交流，养成实事求是的科学态度。

素养目标是一种远景目标，很难在一节课内达成。可视的学习目标能精准判断符合学生的个性化特征，即对学生掌握的知识或技能程度有精准的解释和描述，将问题分解、细化、量化。为准确判断学生课时内是否达标，笔者精准锚定如下学习目标。

（1）利用数字传感器检测不可见的磁场，对标示的5个位点准确读取数字进行记录，标明正负。基于数据对比，用简洁的语言概括磁场强弱的分布规律。

（2）使用小磁针来指示8 个位点磁场方向，以小磁针静止时的北极指向为该点的磁场方向，在各位点进行测定并正确标向，用简洁的语言概括磁场方向的分布规律。

（3）观察条形磁铁周围各点的小磁针排布情况，结合实物立体模型，用带箭头的光滑曲线绘制平面的磁场，以曲线疏密表示磁场强弱，以箭头表示磁场方向，使曲线上任何一点的切线方向都跟这一点的磁场方向相同，且磁感线互不交叉。

（4）通过对比分析，用精练的语言推理出地磁场的存在，说出指南针能指方向的原因。

（二）反复暴露，让思维过程可视

教与学相伴而生，教学过程的可视体现在设计上关注真实问题的解决，学生的思维过程在活动和任务中得到充分暴露。笔者利用数据平台将不可见的思维过程和方法清晰呈现出来，刻画学生的思维画像。该课时任务设计如表2所示。

表2 《指南针为什么能指方向》第2课时任务设计

1.先行组织

先行组织可以理解为基于核心问题创设情境，并先于学习任务呈现引导性材料，该材料应具有更高的抽象、概括和包容水平，能清晰地与认知结构中原有的观念和新的学习任务关联。教学中，笔者以“幸运大转盘”为游戏情境，两个学生在拨动指针后发现：静止时指针总是指在相同位置。此时，笔者在不接触指针的情况下，手指轻轻一指，指针就顺势转到了目标位置，这引发学生进行一系列猜想和解密。笔者顺势拿出藏在手里的小磁铁，提出问题进行学情调查。

【问题1】改变小磁针运动状态的力来自何处？

【任务1】猜一猜：该力的施力物体是什么？

笔者以选择题的形式在平板电脑上推送，让学生根据自己的前概念进行推测并选择。这让学生能放下心中的顾虑，根据所想大胆猜测，暴露真实认知，继而呈现直观的思维画像。笔者再通过数据找到学生的认识误区，在不同学生的辨析修正中使他们达成共识。

2.新知建构

《课程标准》在“学业质量描述”中明确提出：能根据所要解决的真实问题的需要建构模型，分析、解释模型所涉及的各个要素及结构。物理概念的内涵包括定义、物理意义、大小与方向、单位和测量方法等。在新知建构环节，笔者以3个子问题为导向，锁定3个学习任务，引导学生建构磁场概念。

【问题2】作为物理量，力有大小，那磁场有大小吗？

【任务2】测一测：磁体周围的磁场强弱。

学习小组利用DIS 数字化传感器对磁体周围5 个位点的磁场强度进行数据采集。通过设置真实但不易见的情境发现看不见的磁场，为学生认识磁场强度提供数据支撑；通过组间数据对比寻找普遍规律，促进思维共享，勾勒出有关磁场强度的思维画像。个别小组看到数据有负数，这就促成了画像修正，由此学生认识到磁场可能有方向。

【问题3】我们发现南北极间的数据有正负之分，是否代表磁场有方向呢？

【任务3】标一标：磁体周围的磁场方向。

学生对磁场正负差异进行深度思考，学会使用磁场探测工具小磁针来认识磁铁周围多点的磁场方向，在标向过程中形成标准共识。学生利用平板电脑在后台上传和获取图形记录，让学习结果可视化，并结合数据，在对比归纳中进一步丰富磁场的思维画像，提升思维品质。在此过程中，师生要对任务单进行实时客观的评价，其中，生生评价促进思维共享，师生评价关注增值效能。

【问题4】小磁针能指示各点的磁场方向，整个面的磁场又如何分布？立体的磁场又是怎样的？请仔细观察桌上的条形磁铁立体模型，你有什么发现？

【任务4】画一画：条形磁铁的磁感线。

利用铁屑观察整个面上的磁场分布，再对磁场建立立体印象。学生在画一画的过程中展示自己对平面磁场的认识，在平板上对自己及其他学生的作品进行共享互评，并在对比中审视自己的磁感线是否描画到位，刻画定性思维，形成磁感线的物理模型。

3.迁移运用

在对概念进行建构后，就需要进行迁移应用。教师基于原始情境的升级，引导学生将手机上的指南针应用与转盘指针进行对比寻找共性，发现指针总是指向南北方向，由此揭秘共性背后的科学原理。

【问题5】再看“幸运大转盘”，对比老师手机上的指南针，你发现了什么特点？你能说一说两个指针为什么总是会转到同一位置吗？

【追问】转盘小磁针周围有磁铁吗？如果有，这是谁的磁场？为什么我们到地球各处基本都能用指南针判断方向？

【任务5】说一说：“先行组织”环节，两个学生拨动指针后为什么总是会转到同一位置？

现场观察到手机指南针和小磁针总是指向南北方向，所以小磁针应该是处在一个特定磁场中，使得不管如何拨动指针，最后都停在相同方向上，而这个磁场只能是地球产生的，即地磁场。笔者运用新知解释课堂伊始出现的现象，让学生认识到地磁场的存在，揭示指南针能指方向的本质。学生在真实的情境中进行深度思考，可让平面的画像走向科学而立体的模型。

（三）系统开发，让学习评价可视

评的可视应聚焦情境化测评系统开发，收集学生真实的学习过程信息，即学生的学习证据，并借助数据监测对学情、生成和作业进行全程性评析，为判断和改善学生的学习状况提供依据。

总结性评价的定制化。作业一般是教师在上完课后布置的，属于教学之后的评价，也被称为总结性评价。数据支持下的练习和作业呈现个性化、可视化的特点，甚至可进行定制。教师可利用学海、智学网、问卷星等平台发布基础练习，再收集、分析数据，形成智能化阶梯分组，然后对任务进行难度切分，精准推送个性化作业，经由平台智能批阅后形成报告反馈，最后提供相似题型进行巩固落实，实现总结性评价定制化。

表现性评价的量表化。表现性评价指通过客观测验以外的行动、表演、展示、操作等更真实的表现，来评价学生的口头表达能力、文字表达能力、思维能力、创造能力、实践能力。设定评价指标、评价要素、评价标准与规则，既能让学生认识到实践操作中的不足及改进途径，使其行为改善有所依据，也能精准量化学生的表现。以“测一测”为例，测量磁场大小选用后置量表进行赋分测评，以数据形式让表现性评价可视化（如表3所示）。

表3 “测一测”表现性评价后置量表

综上，数据支持下的精准教学摆脱了以往以偏概全的窘境，促成“可视的教”和“可视的学”，让师生看见学生学习品质与教师教育品质之间的差距，由此，教师可不断调整自己教的品质以促进学生的学习，而学生可不断积聚能量促进自己学习品质的发展。实践表明，数据平台的使用有助于全程记录教学前、中、后的师生行为数据，及时捕捉学生认知中出现的盲区误区，使学业评价数据的收集与分析更加便捷，让教师做到心中有数，从而真正基于学生又回馈于学生，形成高效积极的生本课堂，促成“教—学—评”一致的实现。