指向高階思維的創造性作業設計

◇路虹劍 劉 帥（北京：北京市東城區教育科學研究院 北京市東城區板廠小學）

從教學層面說，作業設計的研究是重中之重，如何設計作業是廣大科學教師關注的問題，也是教研員教研工作中重點研究的內容。

一、小學科學課作業的界定

作業是教學的基本內容之一，是反饋、調控教學過程的實踐活動，也是在教師的指導下，學生獨立運用和親自體驗知識、技能的學習過程。它不僅可以加深學生對科學知識的理解，而且有助于學生形成熟練的技能，發展思維能力。

小學科學課以探究實踐為主要學習方式，在探究實踐中構建科學概念、提升科學觀念并發展科學思維、態度責任等科學素養。可見，科學概念的學習是基礎，而有效的科學概念的學習必須讓學生經歷認知沖突、抽象概括和遷移應用三個基本環節。而遷移應用更大的價值在于，學生將已學概念置于新的情境中，開展解釋、應用等新的學習活動，檢驗已學概念并鞏固強化概念，將短時記憶轉化為長時記憶。遷移應用這一學習階段是否可以與作業活動融合呢？

東城科學團隊追求在不增加學生學習負擔的基礎上，實現學生深度學習，提升教學質量。因此，遷移應用作為課堂教學的一個環節，就成為我們一項重點研究的內容。這種作業以學生發展為本，兼顧知識的鞏固和思維能力的持續發展。學生在這樣的作業中會產生主動的遷移行為，且能夠在新情境下，動態調控已學概念，實現認知的不斷發展。

因此，這樣的作業是在科學課所學知識和生活之間架起一座橋梁，它不僅實現了作業傳統的評價功能，更能看到學生自我調控的表現，且在創新思維發展中不斷在“作業”中創造，并獲得滿足、愉悅和成功的體驗。

二、指向高階思維的創造性作業設計

（一）秉持“學以致用”理念

在“十三五”期間，東城科學團隊立項了市規課題“創設科學創客教學模式，實施小學科學教學的研究”，并在“十四五”期間繼續立項市學會課題，進行深入研究。該課題的核心理念就是“學以致用”，讓學生將所學科學知識應用于生活、服務于生活，并創造生活。

為實現這一理念所創設的教學模式，即科學創客教學模式，具體流程為：體驗（Experience）、探究(Explore)、創造(Creat)。簡稱EEC 教學模式。體驗，重在給學生創設一個充滿趣味并貼近生活的活動，注重學生多感官的參與，獲得多方面的感知，由此形成問題，并針對問題進行思考并做出合理的假設。探究，是科學課堂學習的重點環節，包括獲取證據、處理信息、交流表達，從而形成科學認知，構建科學概念。創造，則是將之前的探究結果聯系生活進行拓展應用，力爭把學生基于事實性概念或方法的學習引向高階思維。

該模式借鑒了創客教育中的一些思想、做法，并支撐學生的探究學習，且最終將學生的學習引向創造的層面。這個創造更多的是一種杜威所闡述的個人層面上的創新創造，同時突出了用科學知識解決學生生活中的真實問題，可以很好地將學生的學習引向布魯姆的高階思維中創造的水平，即把各部分要素重新整合為新的樣式或結構，以形成一個連貫的或功能完整的整體，進而摸索出事物的規律，綜合創造性地解決問題。

可以說，科學創客教學模式中的“創造”就是一種遷移應用的拓展活動，是貫徹“雙減”要求，創新實踐小學科學作業設計的特色研究內容。當然，要實現高階思維的創造，還要夯實低階思維階段的學習基礎。科學創客教學模式中的體驗、探究兩大環節也十分重要。

（二）以《昆蟲》一課為例闡述創造性作業設計

《昆蟲》是湘科版科學教材三年級上冊“各種各樣的動物”單元中的一課。在這節課的設計里，體驗和探究環節是基礎學習階段，是從低階思維起始逐步走向高階思維水平，使學生完成最后的創造活動。因此，這里先簡單介紹一下這兩個環節是如何開展的，再重點介紹“創造”環節如何指向高階思維的創造性作業設計。

1.體驗環節

螞蟻是學生日常生活中常見的一種動物，有的學生還有過飼養螞蟻、觀察其如何生活的經驗。基于此，本節課以螞蟻為觀察對象開展探究活動。

首先，教師在VR（或PPT）中設置了森林家園的情境畫面。學生描述從中看到的小動物，通過對動物的簡單描述，初步感受生物的多樣性。隨后教師提出任務：“小螞蟻也想搬進這個家園來，但需要為小螞蟻畫一張身份證上面的證件照。”由此進入“畫螞蟻”環節。此環節調動學生已有認知，在記憶層面進行繪畫，暴露學生對于螞蟻身體結構的前概念。

接下來，教師引導學生按照由整體到局部的順序，介紹自己所畫螞蟻的身體結構，并與他人所畫地進行對比，尋找異同點，從而制造認知沖突，形成科學問題：螞蟻的身體結構究竟是什么樣的？而通過之前的對比，也使接下來觀察、認識螞蟻結構更具有目的性。

2.探究環節

要想確定螞蟻的身體結構特征，需要對螞蟻進行觀察。在本環節教學過程中，教師既給學生提供了真實的螞蟻，也利用信息技術手段，在VR中呈現數字化的昆蟲樣本，以便于學生全方位進行觀察。

學生觀察典型昆蟲——螞蟻，在典型歸納中認識昆蟲的身體結構特征。接著，新的任務是將螞蚱、蜘蛛、兔子與螞蟻進行比較，找出與螞蟻身體結構相同的動物，將學習從記憶發展到理解和應用水平。為了讓學生更好地掌握昆蟲的特點，教師還設計了“昆蟲運動會”這一環節，提出任務：觀察圖中出示的動物，幫助小螞蟻找到它的昆蟲隊友。主要的設計意圖是讓學生在觀察比較中分類，不斷地鞏固對昆蟲身體結構特點的這一認知概念。

3.創造環節

此環節是東城特色的作業設計環節，實現低階思維走向高階思維水平的教學。教師以舉辦運動會開幕儀式為情境，設計拓展作業活動，提出任務：如果將螞蟻化裝成蝴蝶、蜜蜂等其他種類的昆蟲，你要怎么做呢？通過之前兩個環節，學生在頭腦中已經形成了對昆蟲身體結構特點的認知，給螞蟻化裝的過程，是演繹思維的呈現。學生在操作的過程中就會思考：化裝改變的是什么？不會改變的又是什么？

有的學生將螞蟻化裝成美麗的蝴蝶。這些學生觀察到蝴蝶和螞蟻都有頭、胸、腹三大部分，胸上三對足，頭上有觸角，但它們腹部有明顯區別，螞蟻的腹部看起來又短又寬，蝴蝶的腹部則是細長的。于是，他們便利用超輕黏土，將螞蟻的腹部加長變細，并裝上翅膀，使之像蝴蝶。還有的學生觀察仔細，注意到螞蟻和蝴蝶的口器、觸角也存在差異。教師借機向學生拓展了新知：蝴蝶口器的特點與取食的食物有關系。滲透了生物間的多樣性，使學習更有深度，朝著重要概念進一步發展。也有學生將螞蟻化裝成螞蚱，展示的時候，他說：螞蟻和螞蚱太像了，我只是給螞蟻披上綠色的外衣（翅膀），最后一對足變成了彈跳足，就完成了。還有學生展示的是螳螂，他說：螳螂的特點很多，三角形的腦袋，特別是胸部很長，而且還有一對刀一樣的足部用來捕捉獵物。還有的學生將螞蟻化裝成蜜蜂、蜻蜓、甲蟲等等。在這個拓展性作業活動中，無論學生將螞蟻化裝成何種昆蟲，他們都發現并不需要改變螞蟻的身體結構，只需要改變某個結構的局部特點。這就使學生將對于昆蟲的新知識與頭腦中貯存的關于其他物種的知識進行重組演繹，實現了知識的增值。

這些作業的完成，說明學生已經掌握了昆蟲身體結構的主要特征，并能與各個部分的局部特征進行區分，體現在創造性的應用活動中。學生的思維也由此活躍起來，曾有個學生拿來捏好的一只蚯蚓，說要把它變成螞蟻，也參加昆蟲運動會。教師順勢增加新的任務：將蚯蚓、蜘蛛這些不是昆蟲的物種化裝成昆蟲。學生有的給蚯蚓安上了頭、胸、腹、一對觸角、三對足，使它變成了小螞蟻；還有學生將蜘蛛的一對足隱藏起來……

學生頭腦中已經建立了一個昆蟲特征的抽象模型，在操作時就會按照這個模型對物種的身體結構進行改變。這已經是布魯姆所劃分的創造水平下的高階思維。

（三）更多案例研究

在不同領域的科學學習中，東城科學教師都紛紛做著創造性作業設計的研究。如《點亮小燈泡》一課，出示分層作業：制作簡易小臺燈、設計教室里的照明電路，讓學生在構建閉合回路概念和了解串并聯連法后，開展設計與制作的創造性活動；《小蘇打與白醋》一課，學生用紫甘藍汁檢測酸性和堿性物質，最終用化學反應變色的現象，設計變色的睡蓮花和玫瑰花，創意生活；《太陽光下影子的變化》一課，學生通過實地觀察和模擬實驗，探究一天中影子變化的規律，并用獲得的規律解釋“坐對當窗木，看移三面陰”中的自然現象，并為此句詩制作定格動畫。

在大主題單元課程設計下，東城科學團隊還基于物質領域、生命領域、地球與宇宙領域的部分知識的學習，為蟋蟀設計封閉的生態箱……

三、創造性作業設計的價值

科學創客教學模式中的創造環節，目的就是由體驗到探究，最終在演繹思維下實現發展創新思維的過程。因此，創造性作業設計就是概念構建的一個重要環節，是用演繹思維，實現概念的鞏固，將短時記憶轉化為長時記憶的一個有效手段。只有學生應用概念解決了實際問題，才有可能對知識終身不忘。而在這樣的過程中，學生的學習不會停留在低階思維水平上，他們會在鞏固記憶、理解層面的認知后，逐漸經歷應用、分析、評估，最終走向創造。

《昆蟲》一課的創造性作業設計，實際上是一個連續的、一體化的學習過程。它連接著體驗環節，畫螞蟻暴露前概念，在探究環節，觀察螞蟻做繪圖記錄，并在求同歸納中建構昆蟲的身體結構特點，完成報告冊的昆蟲結構圖的繪制。因此，創造環節不是獨立的，它是與體驗和探究環節融為一體的。創造性作業設計也不是獨立的，它與體驗中的畫圖作業、探究中的記錄單、報告冊作業構成一個系統性作業，這樣才能使學生完成低階向高階思維水平的學習。

在評價層面，創造性作業設計是學習成果的一種可視化體現，在各種作品中表現了學生對概念的理解，甚至包含概念的模型；而在設計過程中，教師也可以看到學生思維的可視化表現，對于學生科學素養的水平做出判斷；最重要的是，教師可以在創造性作業完成過程中，發現學生學習中的問題，并及時采取措施，提高教學質量。

此外，科學創客教學模式的創造理念是服務于生活，所以作業設計僅停留在概念的構建層面是不夠的，它還要架起從科學課回歸生活的橋梁。對于《昆蟲》一課的學習，學生走出課堂后，通過課上對于昆蟲的認識，可以在旅游的時候，尋找更多、更奇特的昆蟲。有興趣的學生還可以對找到的物種進行進一步了解，豐富自己的知識。對生物感興趣的學生也可以走進博物館進行深度學習，或者進行昆蟲飼養，寫昆蟲日記，還可以制作一些標本，建立自己的昆蟲博物館，向伙伴們展示。

其他幾個課例，同樣使學生能夠運用所學服務于生活，讓自己的生活更精彩。學生學習電路開關內容后，為房頂太陽能熱水器設計上水報警器、研究熱空氣上升后制作自己的孔明燈、學習紙張吸水性后創意設計生日晚餐中的睡蓮花燈等，都能很好地將所學科學知識為生活服務。而“生態箱”這類的大項目，則使學生從服務自己生活的意識向服務他人的意識發展，努力從個人生活走向社會生活。這就是科學創客教學模式下創造性作業設計的重要意義和價值。