以思維發展為核心的科學閱讀教學實踐研究

陳名瑞 王偉鴿

[摘? ? 要]科學閱讀，對于學生的科學知識積累、科學思維發展以及科學態度養成均有著不可忽視的作用。當前，對科學閱讀的探討主要針對其作為語言學習方式展開，鮮少從思維層面對其進行深度探索，在闡釋科學閱讀教學發展之必要性后，厘清思維型科學探究教學理論內涵，然后在該理論指導下構建以學生思維發展為核心的科學閱讀教學發展路徑，以期為科學教師實施聚焦學生思維發展的科學閱讀教學提供理論支撐和實踐參考。

[關鍵詞]思維型教學；思維發展；科學閱讀；教學實踐

科學思維作為核心素養的核心，[1]對培養學生的核心素養并實現全面發展是必不可少的。科學閱讀則對于學生科學思維、問題解決能力的提升有重要促進作用，[2]而當前對于科學閱讀的探討，更注重閱讀作為學習方式的外顯行為，卻忽略其作為能力素養的內在生長。科學閱讀教學理論及實踐研究的缺乏致使科學教師在教學過程中底氣不足，難以入手。故本研究試圖在思維型探究教學理論的指導下，構建以學生思維發展為核心的科學閱讀教學發展路徑，以促進相關科學概念的學習，提升學生科學閱讀能力，并為科學教師實施科學閱讀教學提供理論支撐和實踐參考。

一、科學閱讀之必要性

自2020年中央宣傳部印發《關于促進全民閱讀工作的意見》以來，全民閱讀在人們心中便愈加深入人心，至此，基礎教育領域于中小學生閱讀素養的培養也邁入一個新時代。縱觀以閱讀教學為對象的學術研究，其主要聚焦在語文和英語領域。而閱讀作為一種提升學生個人素養、促進終身發展的學習方式，以及一種重要學習能力的體現，當下對閱讀的理解不應僅局限于語言上的閱讀，而應是一種綜合性的閱讀。由于科學素養既包括科學的實質性內容，也包括“在所有閱讀過程中所需的概念、技能、理解和廣泛的價值觀”，故而科學閱讀恰能發揮出綜合閱讀的優勢。[3]因此，科學教師及學生都應意識到科學閱讀之重要性。? ?PIRL2016認為閱讀素養是對社會所需或個人認為有價值的文字語言進行理解和運用的能力。學生在學校或日常生活中，通過閱讀學習或參與閱讀者群體，并從中得到樂趣。[4]可見，閱讀是難以將學生的思維發展相割裂的，應是一種探究式的閱讀。因此，應重新審視科學閱讀的價值取向，重視學生的思維發展，在發展學生核心素養的教學實踐過程中使科學閱讀的重要作用得到真正發揮。

二、思維型科學探究教學理論探討

（一）思維型科學探究教學的基本原則

傳統教學的痼疾在于固化的課堂流程、單一的互動模式和淺表的分析環節，[5]容易忽視學生在學習過程中的思維過程。而以學生為中心的思維型科學探究教學，以思維發展為核心和出發點，多點齊驅，共同助推學生思維發展。在教學過程中需要注意五個教學原則：（1）以思維能力的培養為核心，引領核心素養的協調發展。多維素養的發展始終不離其根本，即思維能力的培養，唯有發展思維，才能引領素養的綜合生長。（2）創設教學情境，能引起學生的認知沖突，激發學生的學習動力，從而引發學生的主動思考，保證思維過程的真實發生。（3）靈活協同自主學習與合作學習，支撐探究過程中學生的自主建構。自主與合作作為重要的學習方式和不可或缺的發展能力，既使學生參與了高階思維過程，也達到了全員學習的目的。（4）通過應用遷移加深學生對知識的理解，培養學生良好的科學情感、態度與價值觀。不僅更利于學生建構新知識，也是發展學生核心素養的重要環節。（5）科學系統地促進學生的發展，即是以學生的思維進階為理論基礎的。注重學生的思維進階，更符合學生的學習發展機制，也能確保新知識的合理建構和高階思維能力的順利發展。[6]因此，思維型科學探究即是以思維發展為核心，情境激趣、自主合作 、應用遷移、思維進階為支撐和保障的探究式教學過程。

（二）思維型科學探究教學的基本模式

基于思維型科學探究教學的基本原則，已有研究從教學目標、教學過程、教學評估三個方面構建教學模式的理論框架，其目標與過程模型如圖1所示。[7]教學目標包括：探究實踐、科學思維、態度責任和科學觀念。為落實以上目標，學生在探究過程中需要完成一系列任務，包括產生問題，作出假設，制訂計劃、收集證據、處理信息、得出結論、表達交流、反思評價、應用遷移等。而相關任務則在一種具靈活性的科學探究教學流程得以體現，并凸顯其作用。該教學流程各環節即包括“情境創設與問題提出、作出假設并制訂計劃、收集證據與信息處理、得出結論與表達交流、總結反思與應用遷移”。

三、以“思維發展”為核心的科學閱讀教學發展路徑

（一）理論框架：以“思維發展”為核心的閱讀教學實踐

激發學生積極主動的思維，推動學生的思維發展，是科學閱讀教學活動的核心。因此，本研究基于思維型科學探究理論構建了以思維發展為核心的科學閱讀教學流程（如圖2所示）。

閱讀作為一種促進學生發展的學習方式，也作為一種個體所具備的理解和運用書面語言的能力素養，在閱讀教學實施過程中必然存在一定的閱讀屬性，相關屬性則內植于科學閱讀教學流程的各個環節中。

第一，情境閱讀，產生問題。教學情境的設置旨在激發學生學習動機，鼓勵學生大膽思考、提出質疑，形成主動學習、積極學習的學習習慣。首先是閱讀情境的設計，應注意兩點：一是選擇的閱讀材料要有趣，能激發學生的主動性和積極性；二是設計閱讀情境時要源于現實生活，貼近學生的最近發展區，能激活學生的前概念，保證學習動機的可持續性。其次是問題的產生，教師能引導學生從閱讀材料中發現關鍵問題，明確探究目標。尤其是針對低學段學生的學習特點，教師更應注意引導學生如何調用觀察、對比、分析等思維方式，以發現需要探究的問題。

第二，作出假設，制訂計劃。作出假設是基于研究問題提出假設的過程，其目的是闡明變量之間的關系。[8]學生需要通過因果推理、類比推理、演繹推理等邏輯思維，在已具備的科學觀念基礎上，提出可驗證的假設，[9]通過不斷測試和修正假設構建知識。而學生為了證實自己所提出的假設，需要通過對多種信息進行不同水平的思維加工方式進行處理，以找到相應證據。信息來源可以是教師所提供的恰當的閱讀材料，亦可以是實驗操作過程中產生的現象結果。因此，該階段制訂的計劃包括閱讀計劃和實驗計劃兩種，根據不同的問題和假設選取相應的計劃類型。但需要注意的是，如進行閱讀計劃，閱讀材料選取時盡量避免單一性，多樣性的閱讀材料更容易激發學生的閱讀興趣，保證閱讀探究的持續性；如進行實驗計劃，則應是基于閱讀后的實驗計劃。因為在閱讀的影響下，學生在已搭建的腳手架下，能更具有邏輯地進行實驗設計。而不管是閱讀計劃還是實驗計劃，均應考慮并明確使用何種元認知策略有計劃地監控和評價自己的學習過程。

第三，收集證據，信息處理。該階段，也是學生閱讀素養的重要體現階段。學生需要從容運用相應的閱讀策略，教師應適時引導學生利用觀察、發散、比較、分析、綜合等思維方式在閱讀材料中收集證據，推動學生合理利用有效的閱讀方法。不僅注重證據收集量的廣泛性，還應綜合考量證據質的可靠性。信息處理是信息的加工編碼階段，它涉及利用分析、綜合、推理等思維方式選擇、表征、協調及存儲信息等過程。[10]

第四，得出結論，表達交流。主要是對探究得到的基本結論進行闡釋說明，以建立證據與主張之間的聯系。[11]學生需要在對閱讀材料的信息加工以后，考慮最初的研究問題或假設是否得到了回答或支持。表達交流同樣是一個合作學習的探究過程，包括師生交流與生生交流，可以采取個人分享的方式，也可以采取內容交流的方式。交流過程中，學生能充分表達自己的主張并進行解釋，該過程起到自我監測和他人評價的作用。該階段教師應注意引導學生批判性地看待同學的觀點和想法，都采取批判性思維進行思考，通過批判性交流找出最佳的結論和答案。

第五，總結反思，應用遷移。通過總結反思和應用遷移，學生能將獲取的知識遷移到新的情境中，由此對知識具有更加深層次的理解。因而也不可避免會產生新的可探究的問題，針對產生的新問題，不同認知水平的問題可采取不同的方式（閱讀或實驗）進行下一輪探究，由此也可防止探究式閱讀被作為固定步驟進行照搬的局限性。

（二）教學案例：“不簡單的杠桿”

以思維發展為核心的閱讀教學也期望可以融入日常科學課堂教學中，下面即以教科版小學《科學》六年級（上冊）第三單元第3課“不簡單的杠桿”為例，展示如何開展以思維發展為核心的科學閱讀教學。為呈現教學過程中學生的思維進階，并基于知識深度（DOK）模型理論分析教學過程中學生的思維發展過程。

該閱讀教學案例清晰呈現出探究式閱讀的教學過程，共經歷了大致三個周期的探究過程。不同的探究周期也會在“總結反思，應用遷移”階段產生值得探究的新問題，由于產生問題具有不同的認知水平，故在“作出假設，制訂計劃”階段可采取合適的方式方法展開。基于知識深度（DOK）模型分析可以發現，在該閱讀教學模式的指導下，隨著三個探究周期的開展，學生的思維水平也呈進階式發展，第一、第二周期的探究式閱讀也對第三周期的探究實驗設計產生了積極影響。

本課題傳統的探究教學過程中還存在教學情境簡單、缺乏趣味性，直接引出杠桿概念、缺乏概念建構的思維過程，直接設計實驗在實驗中發現杠桿規律、缺乏思維進階以致學生難以理解等不足。可見，在該教學模式指導下，學生在閱讀情境的驅動下不僅自主建構起杠桿概念并理解杠桿原理相關知識，還能進行有效遷移，真正在教學過程中使思維得到發展，并形成了對知識的深度理解。

已知思維發展是教學的核心，如果我們仍用傳統的教學模式和教學理念來培養今天的學生，則難以培養出具備核心素養的創新型人才。在于學習者行為方式的改變是學習發生的外在表現，而大腦認知結構的改變是學習發生的內在特征。[12]科學閱讀教學與思維型教學兩者必須結合起來，使學生的思維沉浸在教育教學過程中。而欲使學生思維得到深度發展，教師也不能僅照搬教學模式和流程，而應基于學生認知發展特征，聚焦教學目標，靈活運用教學模式。思維教學涉及教育學、心理學多個領域，教師也應不斷提高專業素質，理解思維型教學的教學理念，然后結合教學經驗在科學閱讀教學過程中保障學生思維的有序發展。

參考文獻：

[1] 胡衛平.深入理解科學思維 有效實施課程標準[J].課程·教材·教法，2022，42（08）：55-60.

[2] 徐杰.加強科學閱讀 提升科學素養[J].海峽科學，2012（03）：25-26+49.

[3] 徐杰.科學課中科學閱讀教學的實踐與思考[J].中小學教師培訓，2013（02）：49-51.

[2] INA V S MULLIS， MICHAEL O MARTIN. PIRLS 2016 Assessment Framework.2nd Edition ［R］ .Chestnut Hill，MA： TIMSS & PIRLS International Study Center， Boston College.2015： 31-51， 61-67.

[3] 邢秀鳳.語文課思維教學的必要性和實施策略[J].教育研究，2018，39（12）：63-70.

[4][5][9]胡衛平，郭習佩，季鑫，嚴國紅，張睆.思維型科學探究教學的理論建構[J].課程.教材.教法，2021，41（06）：123-129.

[6] Quintana C，Reiser B J，Davis E A， et al.A Scaf folding Design Framework for Software to Support Science Inquiry [J]. Journal of the Learning Sci- ences，2004（3）：337-86.

[7]van der Graaf J，van de Sande E，Gijsel M，et al.A Combined Approach to Strengthen Children's Scien tific Thinking： Direct Instruction on Scientific Rea soning and Training of Teacher's Verbal Support [J]. International Journal of Science Edu cation，2019（9）：1119-1138.

[8] Nowak K H， Nehring A， Tiemann R， et al. Asses- sing Students’ Abilities in Processes of Scientific In- quiry in Biology Using a Paper-and-Pencil Test [J]. Journal of Biological Education，2013（3）：182-188.

[10]徐晶晶，胡衛平.智能時代思維型教學引領技術賦能學習：現實反思、運行機制與實踐路徑[J].電化教育研究，2021，42（12）：93-99.

（責任編輯：朱福昌）