□王燕群

《義務(wù)教育科學(xué)課程標準（2022 年版）》“倡導(dǎo)以探究和實踐為主的多樣化學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生主動參與、動手動腦、積極體驗，經(jīng)歷科學(xué)探究以及技術(shù)與工程實踐的過程；重視師生互動和生生互動，引導(dǎo)學(xué)生對所學(xué)知識和方法進行總結(jié)、反思、應(yīng)用和遷移，促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)”。培育學(xué)生高階思維的基礎(chǔ)是在科學(xué)教學(xué)中設(shè)置適宜思維參與的探究場域，使學(xué)生通過探究實踐實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。以教科版《科學(xué)》三年級上冊“空氣”單元中的《壓縮空氣》一課為例，教師可以采用六大實踐策略，使學(xué)生實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，發(fā)展高階思維。

一、營造問題場，明確探究的方向

科學(xué)探究往往是從提出問題開始的。所謂問題場，一般指為催生針對性問題而營造的學(xué)習(xí)場域。建構(gòu)問題場，有利于學(xué)生進一步明確探究的方向，提升探究的實效性。

【教學(xué)片段1】

1.引入。教師出示裝滿水（染成紅色）的瓶子和空瓶子，引導(dǎo)學(xué)生用“占據(jù)空間”一詞來描述現(xiàn)象：裝滿水的瓶子的實質(zhì)是水占據(jù)了瓶子的空間；空瓶子的實質(zhì)是空氣占據(jù)了瓶子的空間。

2.思考。教師提問：可以再往裝滿水的瓶子里加水嗎？可以再往空瓶子里加空氣嗎？師生合作演示：用一個抽取了30 mL 水和一個抽取了30 mL空氣的注射器分別向兩個瓶子里打水與空氣，并觀察實驗現(xiàn)象。教師引導(dǎo)學(xué)生思考：你有什么發(fā)現(xiàn)？裝滿水的瓶子無法再加入水，裝滿空氣的瓶子看似滿了卻還能再加入空氣，你怎么看待這個現(xiàn)象？

3.應(yīng)用。教師讓學(xué)生討論：往一個裝滿高彈棉的透明玻璃杯中依次再塞入一些高彈棉碎塊，可能會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

教師可以結(jié)合小學(xué)科學(xué)的學(xué)科特點和學(xué)生已有的知識，通過有結(jié)構(gòu)的對比實驗，營造良好的問題場，讓學(xué)生帶著問題開展實驗、觀察現(xiàn)象，從概念的內(nèi)涵和外延出發(fā)解決問題，提高科學(xué)探究能力。上述教學(xué)片段中，教師創(chuàng)設(shè)了“往裝滿水的瓶子里加水，往裝滿空氣的瓶子里加空氣”的對比情境，及時引入問題，為學(xué)生提供觀察、思考的對象，使學(xué)生清晰把握探究的方向，主動對知識進行加工整理，讓科學(xué)探究更具指向性。

二、創(chuàng)設(shè)實驗場，挖掘探究的深度

實驗的本質(zhì)是對未知領(lǐng)域進行探索。作為一種探究活動，實驗不僅有顯性的行動屬性，也有隱性的思維屬性。教師可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)實驗場，讓學(xué)生在探究活動中獨立思考、驗證結(jié)論，讓科學(xué)探究往縱深處推進。

【教學(xué)片段2】

1.引出思考問題。教師引導(dǎo)學(xué)生思考：空氣真的能壓縮嗎？我們來找找證據(jù)。學(xué)生開展小組討論，思考如何用實驗的方式來說明。

2.實驗前研討。（1）操作：用橡皮抵住注射器口、平視。（2）觀察：空氣占據(jù)的空間會不會變??？什么樣的現(xiàn)象能夠說明空氣可以被壓縮？（3）記錄。

3.分組探究活動。學(xué)生分小組開展探究活動。

上述教學(xué)片段中，教師引導(dǎo)學(xué)生借助注射器，創(chuàng)設(shè)實驗場，通過“討論—設(shè)計—探究”等環(huán)節(jié)，讓學(xué)生經(jīng)歷猜想、驗證的思維過程?！笆褂米⑸淦餮芯?，收集空氣能壓縮的證據(jù)”這一探究活動的推進與高階思維的發(fā)展同步，呈現(xiàn)了逐步深入的特點。學(xué)生先猜測“空氣真的能壓縮嗎”，再探討“怎么做”，然后完成“用注射器取空氣、壓空氣”的實驗并進行記錄。實驗場的創(chuàng)設(shè)有助于學(xué)生邊學(xué)習(xí)邊思考，提升學(xué)生的綜合能力。

三、開設(shè)辯論場，發(fā)展批判性思維

批判性思維既是一種思維技能，也是一種思維傾向。它指的是個體在思維活動中獨立發(fā)現(xiàn)與批判質(zhì)疑的能力和傾向。課堂上，教師可引導(dǎo)學(xué)生抓住關(guān)鍵點，提出質(zhì)疑，辯出結(jié)論，由此發(fā)展學(xué)生的批判性思維。

【教學(xué)片段3】

1.小組內(nèi)研討。教師引導(dǎo)學(xué)生用證據(jù)說明空氣能否被壓縮，并思考：空氣會不會被壓縮完？空氣有沒有減少？如何證明？師生共同設(shè)計“空氣逃走了”的演示實驗。

2.提出觀點。學(xué)生一致認為空氣能被壓縮，并舉出了多個例子加以證明。部分學(xué)生認為空氣會減少，最終會被壓縮完，其他學(xué)生持相反的意見。

3.展開實驗。學(xué)生開展實驗，收集相關(guān)證據(jù)。

4.交流新發(fā)現(xiàn)。學(xué)生通過實驗發(fā)現(xiàn)：壓縮注射器后松手，活塞會彈回去；通過壓縮，注射器中的空氣不會減少。

5.小結(jié)?？諝饽鼙粔嚎s，壓縮空氣有彈性。

教師根據(jù)學(xué)生的認知規(guī)律，讓學(xué)生在解釋實驗現(xiàn)象的過程中，經(jīng)歷“分析—評價—創(chuàng)造”的思維過程。教師帶領(lǐng)學(xué)生用證據(jù)說明“空氣能被壓縮”，在這一基礎(chǔ)上，再引導(dǎo)學(xué)生推測“壓縮后空氣有沒有減少”。學(xué)生給出了不同的看法。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生交流實驗結(jié)果，學(xué)生進行總結(jié)，給出了一致的結(jié)論。

四、建立模型場，使思維可視化

高階思維是指向綜合、歸納和創(chuàng)造的高層次思維活動。所謂模型場，指的是使思維可視化的外顯模型，它強調(diào)運用簡潔有力的思維活動，使探究更高效。

【教學(xué)片段4】

1.提問。教師提問：注射器里的空氣到底發(fā)生了什么變化？如果我們用8個小○代表空氣微粒，你認為空氣微粒被壓縮后會怎樣？請畫在記錄單的圖中。教師在黑板上用教具形象化地呈現(xiàn)3 個注射器（如圖1），分別是注射器吸入一段空氣、往里推、松手后空氣微粒的狀態(tài)。

圖1

2.交流。學(xué)生認為微粒數(shù)量、大小不變，微粒間的空隙變了。

3.小結(jié)。師生總結(jié)：推活塞時空氣占據(jù)的空間變小，拉活塞時空氣占據(jù)的空間變大。松手后，注射器的活塞會彈回來，說明壓縮空氣有彈性。

上述活動中，學(xué)生把觀察到的現(xiàn)象記錄在實驗單上，呈現(xiàn)思考的成果。學(xué)生用模型演示空氣微粒被壓縮后的狀態(tài)，體現(xiàn)了思維可視化。在此過程中，學(xué)生自主分析實驗現(xiàn)象，對空氣微粒的數(shù)量、大小、間隔等進行探究。教師營造了模型場，使學(xué)生的思考更嚴謹。具體表現(xiàn)在以下幾個方面：首先，教師引導(dǎo)學(xué)生從微觀角度探究空氣微粒在壓縮和擴張時的變化，將看不見摸不著的空氣轉(zhuǎn)化成空氣微粒模型；其次，教師采用黑板貼的形式表示“推”和“拉”活塞時學(xué)生對空氣微粒變化的猜想，直觀清晰易操作；最后，不同小組在交流過程中產(chǎn)生了思維碰撞，即對“推”和“拉”活塞時空氣微粒變化與否產(chǎn)生了分歧。通過設(shè)計方案、尋找證據(jù)、檢驗假設(shè)，學(xué)生的證據(jù)意識和科學(xué)精神得到了培養(yǎng)。

五、營造游戲場，深化科學(xué)認識

游戲?qū)和哂刑烊坏奈?。教學(xué)中，教師應(yīng)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容為學(xué)生搭建游戲場，把具有明確探究目標的游戲活動引入課堂，引發(fā)學(xué)生的探究興趣，促進學(xué)生探究、鞏固、拓展、深化科學(xué)概念和科學(xué)原理。

【教學(xué)片段5】

1.游戲說明。教師說明：假設(shè)每個同學(xué)都是“空氣微?！?，老師是“活塞”，老師（活塞）用力推，把你們往一個方向推，會發(fā)生什么？

2.開展游戲活動。教師組織學(xué)生扮演空氣微粒，學(xué)生在教室過道中（注射器）排成一列，師生開始游戲：輕輕壓—松開活塞—用力壓—松開活塞。隨著教師（活塞）的擠壓，學(xué)生（空氣微粒）間的距離發(fā)生了變化，而學(xué)生（空氣微粒）本身的數(shù)量沒有變，大小也沒有變。

3.思考。學(xué)生思考出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因。

4.小結(jié)。學(xué)生總結(jié)：空氣微粒占據(jù)的空間大小和空氣微粒之間的間隙發(fā)生了變化。

上述教學(xué)中，教師把教室過道設(shè)置為“注射器”，自己作為“活塞”，讓全體學(xué)生化身為“空氣微?！保H身體驗“空氣能被壓縮”與“壓縮空氣有彈性”的現(xiàn)象。在輕松愉悅的探究過程中，學(xué)生既豐富了對壓縮空氣的感性認識，又形成了解決問題的實踐能力。學(xué)生從游戲活動出發(fā)，經(jīng)歷問題產(chǎn)生和問題解決的過程，逐漸深化對“空氣能被壓縮，壓縮空氣有彈性”的認識。在此過程中，學(xué)生科學(xué)探究的興趣得到了激發(fā)。

六、引入生活場，遷移運用知識

科學(xué)源于生活且服務(wù)于生活?？茖W(xué)的價值之一就在于解決實際生活問題。教師可以依據(jù)教材與教學(xué)實際，適時引入生活場，讓學(xué)生置身于真實的生活問題，思考解決方案，從而感受科學(xué)的無窮魅力。

【教學(xué)片段6】

1.解釋皮球模型。教師提問：給籃球打氣時運用的是什么原理？學(xué)生思考后用空氣的壓縮原理進行解釋。

2.拓展水的實驗。教師提問：空氣可以被壓縮，壓縮空氣有彈性。那么水可以被壓縮嗎？引導(dǎo)學(xué)生動手嘗試。

3.觀看空氣壓縮槍錄像。師生一同觀看空氣壓縮槍的錄像。

在學(xué)生已經(jīng)知道“空氣能被壓縮，壓縮空氣有彈性”的科學(xué)概念的基礎(chǔ)上，教師通過“皮球模型、水的壓縮實驗、制作空氣壓縮槍”等進行拓展，加深學(xué)生對知識的理解，實現(xiàn)知識的遷移。課堂以解決生活問題為中心，讓學(xué)生的思維沿著不同方向、不同角度向外擴散。生活場的引入巧妙地打開了學(xué)生的生活世界，激發(fā)了學(xué)生對書本外的世界的好奇心和探究欲。

思維參與的探究才是真正意義上的探究。教師要巧妙設(shè)計活動，通過創(chuàng)設(shè)豐富多彩、合理有效的教學(xué)情境，讓學(xué)生開展深度學(xué)習(xí)，實現(xiàn)思維的進階。