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Campus dynamics
基于三个转变，有效落实指向科学核心素养的课堂教学
发布时间：
2021-12-10 14:34
来源：
思维型课堂教学强调聚焦思维， 从思维能力培养的视角进行教学设计。教师从旧知中挖掘新意，实现学科育人的价值，真正 推动科学教学走向素养的落地，走向深度，是科学教学探讨的重点。
思维型课堂教学强调聚焦思维， 从思维能力培养的视角进行教学设计。教师从旧知中挖掘新意，实现学科育人的价值，真正 推动科学教学走向素养的落地，走向深度，是科学教学探讨的重点。
本文以浙教版初中科学教材七年级上册第二单元《器官与系统》一课为例，探讨了教师应如何 基于三个转变，在科学课堂中有效发展科学思维，落实科学核心素养。
从教知识到教思维，转变教学认知
“双减政策”的颁布，对当前学校的教学和作业设计都提出了新的要求。对于教师的课堂教学而言，减负并非简单地减去知识量，而是提高知识传授的质量和效率。
比如当前初中科学教学中常见的问题在于，从知识层面而言，初中科学教材内容与小学有较强的衔接重合度，特别是对于七年级教材中所涉及的内容，大部分事实性知识其实学生在小学阶段已经熟悉知晓，若初中的教学仍停留在教授知识层面，对于有基础的学生而言，这部分课堂是相对低效的，其作业的巩固在一定程度也可能是一种负担。
为此，如何从旧知中挖掘新意，深化学科核心素养是科学教学探讨的重点。而基于科学核心素养的思维型课堂能在一定程度上解决这个问题，当我们从知识传授层面转变为思维发展阶段，可以达到以下两点效果：
第一，对于课堂的时间利用，可以避免无意义的知识重复，提升课堂质量；
第二，培养思维和能力，对应用迁移能力的关注，能实现一堂课解决未来多个问题的目标，实现高效习得。
什么是科学核心素养？义务教育科学课程标准修订组组长胡卫平教授在《科学学科的核心素养及其内涵》中作了如下解释:
学生在接受科学教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过科学学习内化的带有科学学科特性的品质，是科学学科育人价值的集中体现。
而科学素养的核心则是科学思维与创新。
科学思维其中一方面体现为抽象性与形象性的统一，两者往往同时出现在科学思维中，相互作用、相互补充。因此在科学教育中我们要关注具体事物和抽象概念之间的关系建立。
尤其是对于概念建立类型的课堂中，教师需要更关注如何引导学生从熟悉的具体例子中归纳得出这一类具体例子所共有的抽象概念或特点，引导学生透过现象看本质，挖掘具体知识点的上位抽象概念。
胡卫平教授指出，科学思维包含了多种基本方法，包括分析与综合、比较与分类等。
这些基本方法或多或少都在课堂中被应用，甚至对于学生而言也并不陌生，但如何培养这种方法能力，教师需要从提出方法概念做起，让学生明确这种方法的常用情境和操作策略 ，并在课堂中给予足够的留白时间用以练习应用这种方法，方法是需要在不断的尝试中被熟悉和内化的。
下面，以浙教版初中科学教材七年级上册第二单元《器官与系统》一课为例，探讨科学课堂中如何有效发展科学思维，落实科学核心素养。
从新角度找真素养，转变教学起点
浙教版初中科学教材七年级上册第二单元是一级主题“存在的自然”中“物质系统的层次”的起始章节内容。配套教参提出本章内容是按照微观（细胞水平）——中观（生物个体水平）——宏观（生物多样性）次序进行编排，并为第三单元“人类的家园——地球”更宏观的探究打下基础。
该单元整体教学内容从思维角度都强调了“分类”的基本科学方法，从生物与非生物的分类、到细胞类型、组织类型、器官和系统类型的分类都体现了这一方法思想。
因此，在对该单元教学内容的整体性设计上，笔者通过多次尝试“能分类吗？你的分类依据和结果是什么？”来加强对分类这一科学基本方法的应用，从而初步建立“比较与分类”的科学思维，实现突出课时中的“分类方法”，并逐步从方法提升到“比较与分类”的科学推理思维层面。
而本文探讨的《器官和系统》是该章节第三节中的第3课时，从内容上分析，是在细胞和组织的已有知识基础上，对生命结构层次认知的进一步完善。
从思维能力分析，除了对分类思想的挖掘，这节课尝试从“已知”倒推“原因”。根据已有的知识基础，提出相关疑问“为什么xx属于器官”，进而从定义出发，搜集相关事实证据，培养证据意识。
整节课通过“对叶片和皮肤进行比较”的方法建立科学思维的抽象性与形象性的统一性，引导学生寻找具体案例的抽象共同点，即器官概念的得出。
此外，教师通过引导学生分析为什么某一结构属于器官层次，从而建立学生基于证据得出结论并做出解释的科学探究能力，而这恰恰也是科学核心素养的重要方面。
从新范式找新框架，转变教学过程
学校结合思维型教学的五大基本原理提出了“六学六思”的课堂教学模式，这为教师在课堂中激发学习内驱力、调动课堂参与度、提升课堂思维量提供了有力抓手。
以科学素养培养为主导，结合教学内容和设计的需求，本节课教学设计可以概括为“四学四思”。
第一环节，激学导思。思维型教学指出，在教学中需要创设良好的课堂情境，适当制造认知冲突，激发学生内在的学习主动性，使其以主动渴求学习知识的姿态融入课堂。
在上这堂课之前，学生已经分别学过了叶片及人体皮肤中的组织类型以及其所具有的功能。该环节中，教师带领学生回顾旧知，并顺势提出问题引发认知冲突：
叶片属于植物个体的一部分，皮肤属于人体或者说动物个体的一部分，但如此不同的两个对象，你能否尝试找出它们之间的共同点呢？
这样的设计既能回顾组织相关知识为后续“证据意识培养”做好知识准备，同时又基于已知提出有联系的新问。希望能借这一环节使得学生初步意识到组织与系统之间的关系，打下构建生物结构层次的认知基础，具体设计如下：
环节一
一起回顾叶片和皮肤中分别含有哪些组织类型以及它们所具有的功能。
环节二
思考：叶片属于植物个体的一部分，皮肤属于人体或者说动物个体的一部分，但如此不同的两个对象，你能否尝试找出它们之间的共同点呢？
思考支架
由什么结构层次构成？
整体具有某一具体功能吗？
（这两点直接指向器官的定义。）
第二环节，自学独思。对于植物的器官，学生其实非常熟悉，对于普通提问“你知道植物有哪些器官吗”都能立刻回答。
但这一认知更多是停留在识记层面，对这一已知知识要挖掘其思维深度，可以从让学生知其然并知其所以然的角度尝试，比如“为什么根属于器官。”
这一提问形式的转变，从“植物有哪些器官”到追问“为什么他们属于器官”，在一定程度上能避免学生只停留在对已知熟悉结构的分辨，而无法根据提供的介绍背景来分辨该结构属于哪一层次这一窘境。
基于此，教师设计了两大探究任务，引导学生寻找支撑结论的证据，并渗透分类的思维方法，使之对器官的概念和定义有深度认知。
任务一：寻找植物中有的器官
子任务一
我们已经知道了叶子属于植物器官，你还知道哪些也属于植物器官？
子任务二
你能否从定义出发，提出能证明"xx是植物器官"的证据。
（该结构中包含哪些组织，其功能是什么，是否符合器官的定义？）
子任务三
器官能否再次进行分类，分类的依据和结果是什么？
（对分类方法的尝试应用。）
任务二：寻找人体中有的器官
子任务一
皮肤是人体最大的器官，你还能举例哪些人体中存在的器官？你的理由是什么？
子任务二
你举出的器官例子中能否再次分类？你的依据和结果是什么？
第三环节，组学辨思。对于人体系统，大部分学生都有基本的认知。可以利用这一学情优势，通过小组讨论分享的方式，进行组内知识的互相补充，既能避免满堂灌输的说教式教学，又能调动学生的学习积极性和课堂参与度，真正实现把课堂还给学生。
比如，在授课过程中，有部分学生是能对小肠的功能进行拓展补充的，那对于班内学生而言他们的课外知识就可以通过互相补充或者反驳来推进课堂进度，而不再停留在哪怕知道也要再听老师重头讲一遍的窘境。
在这一环节中，教师围绕“系统定义的提出和分析”这一核心任务设计了三个子任务，用情境化的教学方式让学生合作完成认知的建构。具体如下：
任务三：系统定义的提出和分析
子任务一
对我们列举的器官中，你是否发现有些器官有着相似的功能？
子任务二
你能否以"食物在人体内的旅游线路"为主题整理一份"旅游攻略"。
同时注意，不同景点（消化位置）是否有着不同特色的天气（消化液）？
（以小组讨论的方式开展，请小组代表上台展示，教师适当进行补充。）
最终尝试总结消化系统的功能并提出系统的定义。
子任务三
根据系统协同工作的功能不同，人体常见的系统可再次进行分类，分类的依据和结果是什么？
（教师可对八大系统进行简单的说明。）
第四环节，拓学创思。在对细胞、组织、器官和系统的学习之后，生物的结构与层次关系链也就形成。但学习这些具体层次的意义是什么，对于大部分学生而言是未曾想过的。这也是该单元中应被强调的“结构与功能相适应”观念。
因此，值得探讨的问题是“是否所有生物都具有多种层次”、“其结构层次与生理活动相适应吗”以及“拥有不同层次的生物是否在生理活动上存在着差异”。
这样的设计可以避免学生只是学习不同层次的结构以及典型例子，而并未从生物宏观角度理解各层次之间的相互联系和对其个体的意义。具体设计如下：
任务四：探究不同结构层次生物的关系
子任务一
根据新学知识，分别写出植物和人体的结构层次。
子任务二
对结构层次进行进一步思考：
1、所有的生物都有多种层次吗？请举例说明（教师补充）
2、生物的结构层次能满足它生理活动的需求吗？
3、不同结构层次的生物在生理活动上有差异吗？
（成果可根据课时或者学生学情选择课堂展示或者科普手抄报提交。）
总而言之，在思维型教学中，教师需要聚焦思维，从思维能力培养的视角考虑课堂的设计。
基于科学核心素养的课堂教学，需要对科学思维能力的培养予以高度重视；而基于科学核心素养的思维型教学实践，能够有效引领教师从旧知中挖掘新意，实现学科育人的价值，真正推动科学教学走向素养的落地，走向深度。
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