卓振宇

摘要：學(xué)科關(guān)鍵能力是從學(xué)生認(rèn)識(shí)過程和方式的角度對(duì)學(xué)生高階思維的外顯形態(tài)，是直接影響了科學(xué)學(xué)習(xí)和科學(xué)問題解決的高級(jí)心理活動(dòng)，因此加強(qiáng)學(xué)生基于現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)和深入思考問題的高階思維對(duì)于科學(xué)學(xué)科關(guān)鍵的能力形成具有重要意義。本文以浙教版科學(xué)九年級(jí)《物體的內(nèi)能》的教學(xué)為例，闡述了高階思維與關(guān)鍵能力的聯(lián)系、發(fā)展學(xué)生高階思維的基本路徑和提升學(xué)生關(guān)鍵能力的基本要素。

關(guān)鍵詞：初中科學(xué)；高階思維；關(guān)鍵能力

中圖分類號(hào)：G632.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1992-7711（2020）11-0039

“高階思維”是指發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動(dòng)或認(rèn)知能力。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，則有賴于學(xué)生的高階思維。然而，當(dāng)前教學(xué)中對(duì)高階思維和關(guān)鍵能力的認(rèn)識(shí)仍存在著不少誤區(qū)，如知識(shí)本位下的課堂教學(xué)漠視高階思維的培養(yǎng)、空談高階思維卻忽視關(guān)鍵能力的提升、高階思維與關(guān)鍵能力無(wú)法有機(jī)聯(lián)系在一起等。因此，本文以浙教版科學(xué)九年級(jí)上冊(cè)第三章《物體的內(nèi)能》為例，闡述如何促進(jìn)高階思維發(fā)展，提升學(xué)科關(guān)鍵能力的路徑和方法。

一、對(duì)已有教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的反思

內(nèi)能是初中科學(xué)的核心概念之一，又因極富抽象性的特點(diǎn)，故被公認(rèn)為初中階段較難理解的科學(xué)概念之一。通常較為普遍的教學(xué)思路是：先是讓學(xué)生通過類比機(jī)械能建立內(nèi)能的概念，結(jié)合分子運(yùn)動(dòng)論的相關(guān)知識(shí)從微觀角度理解內(nèi)能的內(nèi)涵，再通過實(shí)驗(yàn)歸納得出內(nèi)能可有兩種改變途徑，即做功和熱傳遞，接著再認(rèn)識(shí)做功、熱傳遞的等效性，最后輔以練習(xí)、對(duì)話、糾錯(cuò)以達(dá)落實(shí)。

然而，這種教學(xué)思路多半是建立在教師對(duì)已有成熟的物理科學(xué)體系上理解教材，再將教學(xué)內(nèi)容以半加工的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，而學(xué)生也停留在識(shí)記知識(shí)、理解知識(shí)、簡(jiǎn)單應(yīng)用等低階認(rèn)知為主，從而忽視了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，因此本質(zhì)上仍屬于知識(shí)本位的講授課堂，客觀上也加大了學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)能的難度。

基于以上的分析，圍繞科學(xué)關(guān)鍵能力的培養(yǎng)這一研討主題，筆者在市教研院舉辦的研修班內(nèi)進(jìn)行了公開實(shí)踐和探索。

二、優(yōu)化教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合教材和學(xué)情，把高階思維和關(guān)鍵能力的培養(yǎng)放在首要地位，制訂了以下教學(xué)目標(biāo)。

1.通過橡皮筋實(shí)驗(yàn)的觀察學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)值得探究的問題，提高提煉、表述科學(xué)問題的能力。

2.通過與機(jī)械能的類比，結(jié)合分子運(yùn)動(dòng)論的基本觀點(diǎn)，學(xué)會(huì)從宏觀到微觀構(gòu)建內(nèi)能的概念。

3.通過一系列實(shí)驗(yàn)的事實(shí)與分析，能根據(jù)物體溫度變化來(lái)判斷內(nèi)能的變化，歸納總結(jié)出做功和熱傳遞都是改變物體內(nèi)能的途徑，并能區(qū)分功和熱傳遞，理解做功和熱傳遞改變內(nèi)能的實(shí)質(zhì)和熱功等效。

4.通過運(yùn)用內(nèi)能變化原理解釋實(shí)驗(yàn)和生活現(xiàn)象，再次領(lǐng)悟轉(zhuǎn)換、類比等科學(xué)方法，以及運(yùn)用判斷、區(qū)分、舉證、整合、歸因等高階思維提高“科學(xué)地解釋現(xiàn)象”“解釋數(shù)據(jù)和證據(jù)”“評(píng)價(jià)與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案”等學(xué)科關(guān)鍵能力。

三、教學(xué)過程描述

1.確立科學(xué)問題

任務(wù)一：橡皮筋實(shí)驗(yàn)（反復(fù)拉伸橡皮筋，瞬間將橡皮筋緊貼額頭），說(shuō)出額頭的感受，并提出一個(gè)感興趣的科學(xué)問題。

歸納，整理，聚焦：

（1）為什么皮膚接觸到橡皮筋時(shí)，會(huì)感覺到熱？

（2）為什么橡皮筋經(jīng)過反復(fù)拉伸后，溫度會(huì)升高？

2.解釋科學(xué)現(xiàn)象

任務(wù)二：根據(jù)生活實(shí)例分析熱傳遞中物體溫度的變化，得出熱傳遞的規(guī)律。

核心問題一：為什么皮膚接觸到橡皮筋時(shí)，會(huì)感覺到熱？

學(xué)生回答：因?yàn)槠つw和橡皮筋之間發(fā)生了熱傳遞。

【師】結(jié)合上述問題，請(qǐng)思考并回答以下幾個(gè)問題：

（1）水和勺子之間有沒有熱傳遞？證據(jù)呢？

（2）水和勺子為什么可以發(fā)生熱傳遞？

（3）表示勺子溫度變化的曲線是a還是b？

（4）本實(shí)驗(yàn)中還有哪些部位也發(fā)生了熱傳遞？

【歸納】：熱傳遞的過程實(shí)質(zhì)上是內(nèi)能從高溫物體傳遞到低溫物體，或者從同一物體的高溫部分傳遞到低溫部分。

3.歸納科學(xué)規(guī)律

核心問題二：為什么橡皮筋經(jīng)過反復(fù)拉伸后，溫度會(huì)升高？

假設(shè)并判斷：

（1）空氣和橡皮筋之間發(fā)生了熱傳遞，橡皮筋吸收了空氣的熱量，溫度升高；

（2）手和橡皮筋之間發(fā)生了熱傳遞，橡皮筋吸收了手的熱量，溫度升高；

（3）手對(duì)橡皮筋做了功，橡皮筋溫度升高。

學(xué)生思考并討論，排除了前兩種假設(shè)，并初步得出對(duì)物體做功，物體內(nèi)能會(huì)增大。為了說(shuō)明這一結(jié)論具有普適性，需要大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

4.解釋科學(xué)證據(jù)

任務(wù)四：利用已有的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)物體對(duì)外做功，內(nèi)能減小。

思考并小組討論：

（1）如何能使瓶?jī)?nèi)氣體對(duì)瓶塞做功？

（2）如何能感知?dú)怏w做功后內(nèi)能減?。?/p>

5.宏觀微觀，構(gòu)建完整概念

任務(wù)五：閱讀并類比得出分子具有動(dòng)勢(shì)能。核心問題三：為什么溫度會(huì)影響物體的內(nèi)能呢？

【師生歸納】我們把物體內(nèi)部所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和勢(shì)能的總和叫作物體的內(nèi)能。當(dāng)一個(gè)物體溫度升高時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)速度加快，分子動(dòng)能增大，構(gòu)成這個(gè)物體的所有分子動(dòng)能總和增大，最終物體的內(nèi)能增大。

四、問題與討論

1.高階思維與關(guān)鍵能力的聯(lián)系

運(yùn)用高階思維是提升關(guān)鍵能力的前提；而如果沒有升華為關(guān)鍵能力的提升，空有高階思維也勢(shì)必偏離了方向，就像一個(gè)人守著金山銀山而不懂得怎樣去花，所以關(guān)鍵能力是高階思維發(fā)展的歸宿，同時(shí)也是試金石。

2.促進(jìn)學(xué)生高階思維發(fā)展的基本路徑

在科學(xué)教學(xué)過程中高階思維的發(fā)展路徑大體要經(jīng)歷從感性上升為理性的過程。由于學(xué)生發(fā)展的內(nèi)因是他們與生俱來(lái)的好奇心與求知欲，因此引入階段可為學(xué)生提供豐富有趣的感性材料，引導(dǎo)學(xué)生基于現(xiàn)象進(jìn)行分析、抽象、概括和建立模型，幫助學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析歸納，或運(yùn)用已學(xué)知識(shí)完成演繹推理，在此基礎(chǔ)上，指導(dǎo)學(xué)生合理運(yùn)用和拓展知識(shí)，開展小組合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)器材等活動(dòng)，在知識(shí)應(yīng)用和科學(xué)實(shí)踐中活躍批判性思維和創(chuàng)新思維，逐步實(shí)現(xiàn)高階思維的發(fā)展。

綜上所述，當(dāng)前，我們所提倡的科學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力實(shí)質(zhì)是高階思維的外顯形態(tài)，隨著課堂變革的深入，人們?cè)絹?lái)越清醒地意識(shí)到這兩者的重要性，而它們從幕后走向前臺(tái)最直接的好處在于教育教學(xué)質(zhì)量的提升，在剛過去的九年級(jí)期末考試中，恰逢一道說(shuō)理題，既考查了內(nèi)能，又考查了諸多學(xué)科關(guān)鍵能力。

參考文獻(xiàn)：

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[2]郭玉英等.基于學(xué)生核心素養(yǎng)的物理學(xué)科能力研究.北京：北京師范大學(xué)出版，2017.

（作者單位：浙江省溫州市甌海區(qū)梧田一中325000）