摘? ? 要：學(xué)科育人是讓學(xué)生像學(xué)科專家那樣思考、解決問題。推進初中科學(xué)深度學(xué)習(xí)的實踐路徑——“像科學(xué)家那樣探究”，注重挖掘科學(xué)學(xué)科獨特的育人價值，促進學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展。其評價工具應(yīng)用于“跟科學(xué)家學(xué)探究”“像科學(xué)家那樣探究”兩大范式，為培養(yǎng)學(xué)生的高階思維、促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí);初中科學(xué);學(xué)科育人

深度學(xué)習(xí)是指在教師引領(lǐng)下，師生學(xué)習(xí)共同體圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，開展基于學(xué)科本質(zhì)的主題式、項目化的對話與討論、嘗試與發(fā)現(xiàn)、評價與創(chuàng)造等探究活動，解決綜合復(fù)雜問題，獲得結(jié)構(gòu)化的科學(xué)核心知識，建立解決問題的學(xué)科方法，促進核心素養(yǎng)的發(fā)展?！懊總€學(xué)科都能提供獨特的學(xué)科美的發(fā)現(xiàn)、欣賞等獨特育人功能” [1]，初中科學(xué)課程的育人載體是科學(xué)探究。因此，我們提出推進初中科學(xué)深度學(xué)習(xí)的實踐路徑——“像科學(xué)家那樣探究”，即學(xué)生像科學(xué)家那樣，積極、靈活運用科學(xué)思維方式，經(jīng)歷創(chuàng)造性地認(rèn)識和探索自然界的活動過程。其目的是挖掘科學(xué)的獨特育人價值，引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家那樣思考，學(xué)習(xí)科學(xué)觀念，發(fā)展科學(xué)思維，形成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，最終促成科學(xué)核心素養(yǎng)的形成。

“像科學(xué)家那樣探究”，其設(shè)計有兩個遞進式研究視角：一是“跟科學(xué)家學(xué)探究”;二是“像科學(xué)那樣探究”。選擇這兩個視角的主要原因是：無論是科學(xué)家的探究史實，還是基于教材的探究資源，學(xué)生既熟悉又陌生，適合開展真實情境下的科學(xué)探究?！案茖W(xué)家學(xué)探究”就是讓學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家的探究，逐步形成探究設(shè)計的“組塊知識”;同時，深入科學(xué)的內(nèi)核，挖掘?qū)W科的獨特育人價值?！跋窨茖W(xué)家那樣探究”就是讓學(xué)生綜合運用學(xué)到的“組塊知識”，通過設(shè)計和探究等方法完成任務(wù)。它在提升學(xué)生科學(xué)探究能力的同時，也有利于學(xué)生養(yǎng)成積極、嚴(yán)謹(jǐn)、勇于探索、尊重事實和證據(jù)等科學(xué)態(tài)度素養(yǎng)[2]。

一、“跟科學(xué)家學(xué)探究”的深度學(xué)習(xí)探索

深度學(xué)習(xí)需要扎根于真實情境，不僅要求學(xué)習(xí)者懂得概念、原理、技能等結(jié)構(gòu)化的淺層知識，還要求學(xué)習(xí)者理解掌握復(fù)雜概念、情境問題等非結(jié)構(gòu)化知識，最終形成結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化的認(rèn)知結(jié)構(gòu)體系，并靈活運用解決實際問題[3]?！案茖W(xué)家學(xué)探究”是基于歷史的坐標(biāo)系，發(fā)現(xiàn)探究問題源起。然后，梳理相關(guān)科學(xué)史料，整合式開發(fā)形成微項目學(xué)習(xí)課程。評價工具嵌入科學(xué)探究教學(xué)，重在收集學(xué)生理解和經(jīng)歷科學(xué)探究過程的證據(jù)，幫助學(xué)生提高科學(xué)探究能力，進而改進科學(xué)探究教學(xué)。

（一）操作范式

考慮思維深度和探究用時，評價工具應(yīng)用于“跟科學(xué)家學(xué)探究”，采用“置放量表式”，具體操作范式如圖1。

教師設(shè)置探究情境，拋出問題，并以歷史上相關(guān)科學(xué)家的經(jīng)典實驗作為表現(xiàn)性評價任務(wù)，設(shè)計問題鏈和PTA檢核量表。學(xué)生對標(biāo)量表開展探究，教師收集證據(jù)、以評促探。師生在解決問題的基礎(chǔ)上產(chǎn)生新的問題。

【案例1】探究空氣的成分

明確任務(wù)目標(biāo)：以浙教版義務(wù)教育教科書《科學(xué)》中“探究空氣的成分”為例，我們基于課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求、人教版和浙教版兩套教材的解讀、學(xué)情分析等，確定學(xué)生科學(xué)探究能力發(fā)展目標(biāo)如下：

●立足科學(xué)史實，提出科學(xué)問題，設(shè)計實驗方案、進行實驗并記錄數(shù)據(jù)，誘發(fā)新問題，循環(huán)往復(fù)，證實或證偽科學(xué)家的觀點，正確評價科學(xué)家的貢獻。

●模仿拉瓦錫實驗，完成利用紅磷粗略測量空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)實驗，并能分析誤差產(chǎn)生的原因，提出改進實驗的措施。

設(shè)計評價工具：為了達成以上目標(biāo)，設(shè)計了表現(xiàn)性評價任務(wù)，以及相匹配的PTA檢核量表（見表1）。

評價實施要點：前置量表由教師在學(xué)生完成表現(xiàn)性任務(wù)之前發(fā)給學(xué)生，學(xué)生根據(jù)量表對基本要素和標(biāo)準(zhǔn)打分;后置量表由教師在學(xué)生完成表現(xiàn)性任務(wù)之后發(fā)給學(xué)生，或由教師對學(xué)生的表現(xiàn)進行打分，評價學(xué)生的科學(xué)探究能力高低。設(shè)置權(quán)重標(biāo)準(zhǔn)（每條標(biāo)準(zhǔn)滿分3分，根據(jù)真實表現(xiàn)程度按照0、1、2、3四個分值打分，偏下得1分，偏上得2分）。

科學(xué)探究并不一定都體現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)中的探究各要素，也不一定嚴(yán)格按照“死程序”逐步執(zhí)行。因此，表現(xiàn)性評價任務(wù)圍繞某些要素設(shè)計任務(wù)和活動，關(guān)鍵是讓學(xué)生經(jīng)歷真實科學(xué)探究。更為重要的是，在常規(guī)的科學(xué)課堂上，科學(xué)本質(zhì)觀的教育滲透很難落地，而在“跟科學(xué)家學(xué)探究”案例中，學(xué)生自然能夠體會科學(xué)知識（如燃素說）具有暫定性，可以被修改甚至被推翻。課堂中處處彌散著敢于質(zhì)疑、實事求是、注重證據(jù)與結(jié)論的氣氛，學(xué)科育人目標(biāo)自然得以實現(xiàn)。

（二）實施建議

1.問題情境是場域

“跟科學(xué)家學(xué)探究”需要設(shè)計足夠有趣的問題情境，有趣不是復(fù)雜、煩瑣，而是真正喚起學(xué)生對這一問題的好奇心和知覺，知識只有在情境運用中才能轉(zhuǎn)化為素養(yǎng)。

空氣中有哪些成分？對于這樣的問題，學(xué)生往往會搶答。能否舉例證明空氣中的這些成分？學(xué)生對此也會躍躍欲試。

18世紀(jì)初，科學(xué)家都認(rèn)為空氣是單一物質(zhì)（純凈物），這與當(dāng)時科學(xué)界的“燃素說”有關(guān)系。1702年，施塔爾提出了燃素說，認(rèn)為燃素決定燃燒。他解釋蠟燭燃燒，是因為蠟燭本身有燃素，所以能持續(xù)燃燒下去，而并非空氣在幫助它燃燒。對此，教師可以提問：你怎么通過實驗來反駁施塔爾？

“跟科學(xué)家學(xué)探究”材料一般源于教材，需要設(shè)計和轉(zhuǎn)化，創(chuàng)設(shè)適合學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的科學(xué)真問題。在案例1中，教師在燃素說背景下，要求學(xué)生設(shè)計方案反駁燃素說并證明空氣是混合物。學(xué)生站在科學(xué)家所處的時代視角，思考?xì)v史上困擾了人們幾千年的真問題，獲得探究動力。

2.深度學(xué)習(xí)是路徑

“跟科學(xué)家學(xué)探究”是深度學(xué)習(xí)，它的產(chǎn)出是“可遷移知識”，既包括事實性知識，又包括如何、為何及何時可運用這些知識，以便解答問題或者解決問題。

為什么這套器材（見圖2）可用來研究消耗的氧氣和進入的水量之間的體積關(guān)系？

教師可引導(dǎo)學(xué)生：1774年，法國科學(xué)家拉瓦錫做了一個著名的加熱汞的實驗，大家對比一下汞和石蠟，汞好在哪里？（觀看拉瓦錫實驗視頻）

在此基礎(chǔ)上，教師可引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：拉瓦錫實驗，定義了氧氣并成功證明了氧氣在空氣中的含量約為1/5。

學(xué)生在深入理解消耗的氧氣和進入的水量的等量關(guān)系以及拉瓦錫實驗原理的基礎(chǔ)上，用紅磷替代汞，模仿拉瓦錫實驗完成表現(xiàn)性任務(wù)三。正因為有了V耗氣=V進水，以及拉瓦錫實驗原理的補充，學(xué)生才能把“可轉(zhuǎn)遷知識”運用到教材實驗“空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)測定”中。隨后，分析實驗誤差原因，探討改進措施，進而理解拉瓦錫實驗的巧妙與精確?？茖W(xué)探究本質(zhì)上是基于科學(xué)思維的。判斷真科學(xué)探究的基準(zhǔn)之一是探究過程中應(yīng)彌散著學(xué)生的科學(xué)思維。

3.全程評價是證據(jù)

“跟科學(xué)家學(xué)探究”主張的教學(xué)評價是持續(xù)、實時地將評價嵌入教學(xué)過程中，是動態(tài)的表現(xiàn)性評價。

傳統(tǒng)評價是課堂結(jié)課時的重要內(nèi)容，而全程評價貫穿課堂始終，學(xué)生在表現(xiàn)性任務(wù)和PTA檢核量表的輔助下，能運用已知去證明結(jié)論，能使用材料討論新問題，并不斷質(zhì)疑、不斷證實或證偽。如此，科學(xué)在發(fā)展，學(xué)生在成長。

二、“像科學(xué)家那樣探究”的實踐探索

受課堂時空限制，“跟科學(xué)家學(xué)探究”更多探究的是封閉性問題，課堂上很難保證學(xué)生有調(diào)整方案、重新實驗的時間和機會。而“像科學(xué)家那樣探究”根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)，可以選擇半開放的問題，學(xué)生有較大的自由度，適合于在科學(xué)拓展性課程中實施。根據(jù)初中生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)特點，“像科學(xué)家那樣探究”的素材可以來自教材的實驗拓展、習(xí)題中的實驗探究、學(xué)術(shù)論文等。評價工具應(yīng)用于“像科學(xué)家那樣探究”活動范式，是指教師圍繞問題情境，設(shè)計表現(xiàn)性評價任務(wù)以及相匹配的科學(xué)探究能力PTA檢核量表，通過評價引領(lǐng)學(xué)生參與真實情境的實踐活動。

（一）操作范式

評價工具應(yīng)用于“像科學(xué)家那樣探究”，需根據(jù)學(xué)情、探究任務(wù)、教學(xué)時間，酌情選擇評價方式。具體操作范式如圖3。

教師設(shè)置真實問題情境，聚焦探究技能，模擬科學(xué)家的思維方式和研究方法開展實踐活動。學(xué)生對標(biāo)量表探究，教師收集證據(jù)、以評促探，師生交流展示探究成果。

【案例2】氯酸鉀制氧氣的不同催化劑的研究

明確任務(wù)目標(biāo)：以浙教版義務(wù)教育教科書《科學(xué)》中“氧氣的制取”實驗為素材，參考期刊學(xué)術(shù)論文，確定研究主題“氯酸鉀制氧氣中的不同催化劑”。確定學(xué)生科學(xué)探究能力發(fā)展目標(biāo)如下：

●經(jīng)歷提出科學(xué)問題、設(shè)計實驗方案、進行實驗并獲取證據(jù)、分析與論證、得出結(jié)論與評估、表達與交流等實驗探究過程，能夠證實或證偽提出的猜想與假設(shè)，解決科學(xué)問題。

●著重聚焦以下探究技能：無關(guān)變量控制、因變量的檢測方法以及設(shè)計實驗記錄表格。

設(shè)計表現(xiàn)性任務(wù)：情境描述——中學(xué)化學(xué)常用的氯酸鉀分解的催化劑是MnO2，但實際上，許多金屬氧化物都可以作為該反應(yīng)的催化劑，如CuO、MgO等。

任務(wù)一：提出問題。

任務(wù)二：提出猜想與假設(shè)，并說明理由。

任務(wù)三：根據(jù)提供的實驗材料，設(shè)計實驗（主要操作步驟）并完成實驗。

實驗材料：KClO3、MnO2、CuO、MgO、大試管2支、酒精燈、50ml量筒、電子天平、125ml集氣瓶、雙控橡皮塞、L型玻璃導(dǎo)管、鐵架臺、鐵夾、水槽、火柴。

任務(wù)四：設(shè)計實驗記錄表格，記錄實驗現(xiàn)象。

任務(wù)五：分析與論證。

1.本實驗中的自變量、因變量是什么？寫出實驗中保持不變的三個變量。

一開始產(chǎn)生氣泡記錄數(shù)據(jù)有無意義？

2.請用精練的語言描述實驗測定原理。

3.這套裝置（如圖4）與直接用量筒收集比較，哪一種更好？為什么？該裝置的氣密性如何檢查？

4.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)結(jié)果，你可以得出什么結(jié)論？

5.請將你的實驗結(jié)果與其他小組比較，你們的實驗結(jié)果相同嗎？若不同，請解釋原因。

6.查閱相關(guān)資料，請向其他同學(xué)解釋為什么實驗室不選擇氧化銅做催化劑？

任務(wù)六：比較氧化銅與二氧化錳催化效率，除了上述方法，還有其他方法嗎？請寫出一種并進行比較，從可操作角度評價兩種方案的優(yōu)缺點。

設(shè)計PTA檢核量表：為了達成以上目標(biāo)，設(shè)計了與表現(xiàn)性評價任務(wù)相匹配的PTA檢核量表（見表2）。

不同的“像科學(xué)家那樣探究”有不同的能力側(cè)重點，教師應(yīng)根據(jù)側(cè)重點設(shè)置權(quán)重。在上述案例中，設(shè)計探究方案、實驗操作、分析與論證的權(quán)重較大。同時，這些探究適合教師給學(xué)生打分或同伴打分，不適合自評。

科學(xué)探究始于問題。在上述案例中，“二氧化錳催化氯酸鉀制氧氣”是教材要求的課堂演示實驗，而高錳酸鉀制氧氣是學(xué)生實驗，學(xué)生對于主要實驗步驟并不陌生。但是，在實驗室中用氯酸鉀制氧氣時，哪種催化劑催化效果更好？問題有適度開放性，而且適合學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)，這樣的問題能促使學(xué)生進行科學(xué)有效地探究。

（二）實施建議

1.遷移與應(yīng)用源于模仿

遷移源于模仿，“像科學(xué)家那樣探究”是一個問題解決過程，學(xué)生在“像科學(xué)家那樣學(xué)探究”中學(xué)到“組塊知識”，并通過模仿與概括應(yīng)用于處理解決新問題。學(xué)生對目標(biāo)問題分析轉(zhuǎn)化后，提取頭腦中實驗室制氧氣的“組塊知識”和設(shè)計單因子變量實驗的“組塊知識”，用于解決目標(biāo)問題。教師可以依據(jù)目標(biāo)問題難易度、學(xué)生的認(rèn)知狀態(tài)，提供適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)與幫助。例如，學(xué)生對于制氧氣的實驗操作和安全事項，可以設(shè)置提示問題：如何檢查裝置氣密性？如何取固體和液體藥品？實驗中應(yīng)注意哪些問題？如何處理廢液？如何處理實驗中的意外？

2.分析與結(jié)論融入評價

鑒于學(xué)生認(rèn)知狀態(tài)和能力水平不一，設(shè)計表現(xiàn)性任務(wù)和評價量表也應(yīng)有差異。案例中的設(shè)計更適合科學(xué)素養(yǎng)能力較高的學(xué)生使用，其他學(xué)生可以視情況而定。但有一點是共同的：學(xué)生能做的教師絕不代勞，實施過程中允許學(xué)生調(diào)整方案、重新實驗，若操作中出現(xiàn)錯誤，教師要寬容、包容，除非出現(xiàn)安全隱患。教師還要突出探究活動結(jié)束后的科學(xué)探究評價，尤其是分析與論證、交流與進一步探究。如還可以增加以下問題：

閱讀學(xué)案資料，利用資料和其他合理解釋說明選擇二氧化錳做催化劑的原因。

班級交流做實驗的時候遇到了哪些問題，如重復(fù)實驗需要注意哪些問題？

在上述實驗基礎(chǔ)上，你還可以進一步探究什么問題？選擇其中一個設(shè)計實驗方案。

3.監(jiān)控與反省養(yǎng)成素養(yǎng)

自我效能感是指個體對自己是否有能力完成某一行為所進行的推測與判斷，其主要影響因素有：個人自身行為的成敗經(jīng)驗、替代經(jīng)驗或模仿、情緒喚醒等[4]。研究發(fā)現(xiàn)，自我效能感影響個體對于任務(wù)的選擇、努力程度以及行為的持久性，進而影響學(xué)習(xí)的效果。在“像科學(xué)家那樣探究”的過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生對重要環(huán)節(jié)進行自我監(jiān)控和反省，以利于學(xué)生批判性思維和科學(xué)素養(yǎng)的形成。如：

師：談?wù)動心男┦斋@？特別是做實驗的時候遇到了哪些問題？應(yīng)注意什么？

生1：開始做實驗時，我們加熱了很長時間都沒有收集到氧氣，是因為開始忘了檢查裝置的氣密性。氣密性檢查好之后，重新加熱，來不及按秒表，就已經(jīng)到20ml氧氣了。

生2：我們在做實驗時用嘴直接吹滅酒精燈，還有用手直接拿被加熱的試管，加熱時同學(xué)不小心用手碰了試管底部。

生3：分工不當(dāng)。

評價是在收集學(xué)生理解和經(jīng)歷科學(xué)探究過程的證據(jù)，重在運用評價結(jié)果改進科學(xué)探究教學(xué)，幫助學(xué)生提高科學(xué)探究能力。評價工具能幫助師生發(fā)現(xiàn)在科學(xué)探究中具體哪一要素之不足。然后，跟進彌補，可以促進學(xué)生“像科學(xué)家那樣探究”。

三、反思

法國著名小說家普魯斯特說：“唯一的真正的旅游，唯一煥發(fā)青春朝氣的方法，并非欣賞新的風(fēng)景，而是用別樣的眼光，用一個他者的眼光，用萬千個他者的眼光，來望這個宇宙，眺望他們每一個人所眺望的萬千世界，望他們自身的萬千世界?！薄案茖W(xué)家學(xué)探究”和“像科學(xué)家那樣探究”都是有別于教師的“他者的眼光”。無論是科學(xué)家的眼光，還是萬千探究孩子的眼光，都是用“別樣的眼光展開唯一的真正學(xué)習(xí)”[5]。

參考文獻：

[1]葉瀾.重建課堂教學(xué)價值觀[J].教育研究，2002（5）：3-6.

[2]邵永平.促進學(xué)生像科學(xué)家那樣探究[J].化學(xué)教學(xué)，2020（12）：7-10.

[3]閻乃勝.深度學(xué)習(xí)視野下的課堂情境[J].教育發(fā)展研究，2013（12）：78-79.

[4]張鼎昆，方俐洛，凌文輇，等.自我效能感的理論及研究現(xiàn)狀[J].心理學(xué)動態(tài)，1999（1）：39-43.

[5]鐘啟泉.深度學(xué)習(xí)——課堂轉(zhuǎn)型的標(biāo)識[J].全球教育展望，2021（1）：33.