指向深度學習的小學科學作業設計

科學作業作為表征學生知識深度的重要載體，設計時要凸顯緘默知識，[1]要保持作業目標與課堂教學目標一體化，更要體現其進階的深化學習作用，使學生在完成作業的過程中實現思維發展。當前科學作業目標多聚焦在知識及技能上，忽視背后的素養與智慧，作業設計缺乏層次性、實踐性、開放性。[2]習得性作業以鞏固知識技能為基本，以發展核心素養為目標，由淺入深、由表及里、綜合運用，從而實現指向高階思維的深度學習。

一、先行習得性作業，“沉浸”式概念學習

先行習得性作業指在課堂教學前為學生接受新知識準備的鋪墊型作業。學生通過完成先行習得性作業獲取直接經驗，在課堂學習中通過回憶事實或回顧過程，高效接受新知識。

1.閱讀先行，突破課堂局限

科學的學習是從無序到有序，不斷優化知識結構的過程。小學生對科普書籍的閱讀較少，知識基礎較弱，在這種情況下開展教學，學生學得困難、教師教得艱辛。閱讀類先行習得性作業，并不是簡單的預習，而是尋找課堂教學的聯結點。學生通過閱讀科學家成長故事、科學真理發現的歷史等，了解科學家發現科學真理的過程，有助于他們在課堂中形成更深刻的理解。

例如，教學六年級“宇宙”單元時，教師可嘗試增加“科學小講堂”，讓學生作為“小老師”，課前五分鐘時間，結合課件談談天文學家一生、講講地球衛星月球、說說太陽系行星之最、聊聊星座故事等。在實踐過程中發現，對于“科學小講堂”，學生的參與度更高，而其他學生也會有意識地在課前查閱相關資料，使課堂中的交流更加精彩、更有碰撞和收獲，這無形中促進了課堂的高效開展。

2.觀察先行，突出經驗積累

學生的課堂時間有限，但他們的生活是無界限的。很多科學實驗需要定點、定時觀測，這些耗時一天甚至幾月的長觀察是無法在課堂上完成的。學生借助課外時間觀察，結合課前筆記梳理，對整體變化有一個清晰的感知，進一步鞏固知識的整體性。在此類作業的實踐過程中，為了鼓勵學生持續地觀察、記錄、分析，教師可利用智能線上軟件，適時提醒他們照片打卡，并進行階段性的班級交流分享會。

如種植、飼養型長作業，包括觀察植物的發芽生長、動物的生長變化等，這些觀察記錄的時間跨度很大，課堂教學中只能展示幾個生長片段，導致教學片段化，缺乏整體性。五年級“生物與環境”單元，有4個實驗需要課內外聯動操作完成，教師可引導學生在課外觀察記錄綠豆種子的發芽、綠豆苗的生長，通過拍攝（如圖1）或繪制，輔以文字的簡單描述，將綠豆的生長過程在課堂中展示，再通過個例到整體，歸納總結種子發芽、綠豆苗生長的必要條件。這樣，一節具有整體性的課堂便得以形成。

3.思考先行，凸顯探究欲望

在明確教學總目標的基礎上，教師設計此類作業時需充分挖掘教材中的主干知識，提出富有較大思考價值和思維開拓空間的先行性問題，引領學生自主進入開放的知識空間，梳理出一節課的知識重點甚至一個單元所隱含的價值。[3]科學教材中有較多的小項目，旨在讓學生通過體驗設計、制作、改進的過程融會貫通核心概念。但此類課堂容量較大，40分鐘難以完成，教師可以通過思考前置，讓學生在課前積極展開設計并繪制，把課堂變成交流、完善方案的思維碰撞“舞臺”，提高教學效果。

例如，六年級《設計塔臺模型》一課中，學生在前一節課中完成了“塔臺競標書”的設計和繪制，已經掌握了設計原理、制圖方法，本課如再利用課堂時間重復設計，學生的學習興趣不高，且課堂時間的利用率差。教師可在本單元第三課結束時將模型建材材料、評分標準說明清楚，將設計型作業先行于課堂，讓學生能夠充分利用家庭、學校、社會資源進行多方資料查閱。學習力較好的學生擁有足夠的思考時間，可以加入更多創新設計；而學習力較弱的學生可以通過家長幫助，更輕松地完成設計任務。這樣，課堂探討設計方案（如圖2），使學生的思想交流與碰撞更為豐富，課堂也更加高效。

二、鞏固習得性作業，“層進”式思維提升

鞏固習得性作業需要多步思維參與，練習內容是課堂上新學過的知識點。作業源于課程內容，其目的是應用知識，助推學生利用課堂習得的技能或概念，結合邏輯推理的思維能力解決難題。

1.基礎鞏固，立足知識增量

基礎鞏固類習題，是對思維進行單一理解、記憶，可移植性較差。此類習題將情境與問題建立初步聯系，對概念的理解注重映射、關聯，保證作業的可理解性。[3]作為課后習題中淺層學習的模塊，此類習題設計時需與課堂教學緊密相連，指向核心知識或重要實驗的回顧，避免作業內容陌生，導致作業難度太大，加重學生負擔。習題類型包括課堂知識點回顧、相關影響因素篩選、反向思維題訓練等。

例如，四年級《感受我們的呼吸》一課中，學生通過呼吸模型完成了對呼吸成因的探究，理解并記憶了本節課的重點知識：膈肌舒張、收縮是呼吸的主要動力。在設計習得性作業時（見表1），教師可以使用直觀的模型圖幫助學生回顧模擬實驗，并通過填空、選擇等習題形式，進一步加深他們對呼吸器官具體特征及作用的理解和記憶，完成概念的建構。教師在設計作業時，可以使用反向思維，將課堂中“思考模擬呼吸器官可使用哪些材料”轉換為“模型中的材料模擬什么呼吸器官”，使課堂增量意義化、功能化。

2.提升鞏固，立足概念內涵

提升鞏固類習題，需要多層次思維的共同應用，可移植性一般。此類習題將情境與問題建立一定聯系，建構抽象術語與可觀測具象事物的關系，對概念的理解注重系統、整合，是知識拓展、遷移的過程，實現知識的功能化。作業的難度適中，有對科學概念的鞏固，也注重在解題過程中發展學生分析簡單問題、解決情境問題的能力，屬于拔高練習。習題類型包括情境分析題、實驗分析題等。

設計此類題目時，教師需遵循學生的認知發展規律，通過科學問題的生長性、聯系性，自然而然地創設情境，為他們提供知識或技能的運用切口，引導他們對現象、數據、變化等進行分析，得出科學結論，并發散性地尋找真實生活中的實例，發展他們的科學思維，提高他們解決問題的能力。如“食物鏈和食物網”作業單中，分析草原生態系統中單物種被捕殺或大量繁殖后其他物種數量的變化，從而落實“生態系統中生物之間相互影響、相互依存”的科學概念。

3.素養鞏固，立足科學體系

素養鞏固類習題，是應用、分析、綜合的思維訓練，需結合學生生活中遇到的真實情境，鼓勵他們從系統思維層面統籌多個要素結構的變量，理解自變與共變關系，由核心概念統整發展至某一科學觀念的理解，并建構這一科學觀念和已有科學知識體系的聯系。[4]這類習題可以是綜合性實驗探究、多角度問題解析等，鼓勵學生用科學的眼光去發現，并提出更多相關的科學問題，從而推進他們高階思維的發展、核心素養的形成。習題類型包括錯題整理、融合性實驗探究、科學觀察日記等。

以2021學年溫嶺六年級質量檢測實驗探究題21題（如圖3）為例，本題是典型的融合性實驗探究題。習題以邏輯為主線，以證據為支撐，以分析評估為落腳點，核心是發現和創新，并具備必要的區分度，是具有思維深度和廣度的習題。學生在完成習題的過程中，要在短時間內從翔實的資料中篩選必要信息，進行歸納與概括，對實驗結果進行推理、提煉，得出相應的科學結論、科學規律或科學方法。

三、拓展習得性作業，“成徑”式素養培育

拓展習得性作業是學生在理解新知識的前提下，結合原有經驗解決實際問題的習題。在這個過程中學生綜合運用各種知識、技能，突破原有的思維模式，自主尋找解題路徑解決實際性問題或完成項目化活動，從而提升科學素養。[5]

1.樣本拓展，著眼概念普化

為了讓學生得出一個完整、一致的科學結論，科學課堂教學中采用的樣本多是同樣的、具有代表性的，這雖然能讓學生更快、更統一地得到結論，但也意味著樣本的單一化。在真正的科學探究過程中，科學結論的得出需要使用多個樣本來檢驗，長期使用一個樣本進行推斷，很容易讓學生對科學研究過程的理解產生偏差。拓展習得性作業的設計和實施，可以很好地彌補這一缺陷，提升科學探究的層次。

例如，四年級《聲音是怎樣產生的》教學中，教師往往使用鋼尺、音叉、小鼓這3種現象較為明顯的材料進行探究，學生通過觀察得出“發聲的物體都在振動”這一結論。但生活中有很多發聲物體的振動是微弱的，很難用肉眼觀測到，學生仍舊會有“發出聲音的物體都在振動嗎”的疑慮。因此，教師在課堂教學結束后，可以布置拓展習得性作業：嘗試用各種方法，觀察生活中發聲物體的振動現象。學生可以借鑒課堂上音叉放入水中有波紋、黃豆放在鼓面有跳動等可視化的實驗方法，對身邊更多的物體進行觀測、分析，進一步鞏固課堂中得出的實驗結論。

2.系統拓展，推進綜合探究

在科學教材中，有許多以項目學習為導向的課程，這類課程常常伴隨著問題解決或科技制作，但由于課堂時間有限，部分環節就需借助拓展習得性作業來完成。此類作業設計時需遵循實踐性、合作性原則，充分利用家庭、學校、社會各方面的資源，鼓勵學生尋找并分析生活中的一些有趣現象，設計能讓他們以合作小組形式綜合運用所學知識、技能等解決生活中的問題，促進他們樹立學好科學的信心。

以制作型拓展習得性作業為例，它將科學、技術、工程、數學有機融合，對學生創新能力的培養起到關鍵作用。由于制作環節需要大量時間，教師可以采取課內設計交流的形式開展，再布置相應的拓展習得性作業，鼓勵學生自選材料、創新設計、自主制作，讓他們在玩中學、做中思，拓展了跨學科學習的空間，如塔臺模型的制作（如圖4）。

3.創新拓展，實現應用創作

能提出問題并嘗試運用方法去解決問題才是科學研究的最終目的。[6]拓展習得性作業是針對學習力較強的學生，在他們提出問題或想法后，教師給予科學指導，讓其分析原因、制訂計劃、動手探究、觀察現象并得出結論，逐步掌握科學探究的方法與技巧，提升課堂教學的效果。

五年級“船的研究”單元結束后，有的學生對于浮力的探究興趣濃厚，在設計制造小船的基礎上，仍想繼續探究潛水艇的工作原理。學生不滿足于課本“通過調節自身重量實現沉浮變化”的解釋，想要通過實驗來進一步驗證。幾名學生在課后繼續查閱資料，了解了更多關于潛水艇沉浮原理的資料，他們在教師的引導下，利用廢舊礦泉水瓶、橡皮管和打氣筒制作潛水艇模型，自主完成了潛水艇沉浮探究實驗，并整理出簡易“潛水艇”的實驗方案，與其他同學分享實驗方法和結論。

實驗名稱：簡易“潛水艇”

實驗材料：透明塑料飲料瓶、細橡皮管、硬幣、大臉盆、膠帶、打氣筒、油性橡皮泥。

實驗步驟：

①在透明飲料瓶的同一側壁上均勻地打幾個小孔，作為進水孔。

②在透明飲料瓶打孔的一側用透明膠布粘上幾枚硬幣。

③在飲料瓶蓋上打一個孔，并插入一根長約1米的橡皮管，并用橡皮泥密封，另一端連接打氣筒（如圖5）。

④將制作好的“潛水艇”放入水中，使有孔的一側朝下。

⑤拉開打氣筒，使“潛水艇”里的空氣進入打氣筒，觀察“潛水艇”的變化（如圖6）。

實驗現象：抽掉“潛水艇”里的空氣，下沉；往里面打空氣，上浮。

實驗結論：潛水艇是依靠體積不變，改變自身重量實現沉浮的。

小結

課堂教學和作業不是簡單的從屬關系，它們是相互促進和補充的關系。[7]習得性作業在與課堂教學目標一體化的基礎上，更能體現深化學習的作用。[8]先行習得性作業、鞏固習得性作業、拓展習得性作業讓思維訓練逐步提升，這種多維度、多方面的反復滲透，可以培養學生的關鍵能力，促進他們建構更完整的科學概念體系。

（作者單位：浙江省溫嶺市太平小學東部校區）

參考文獻

[1]胡新華.基于深度學習的小學數學分層作業設計策略[J].福建教育研究，2023（04）.

[2]吳光潮.深度學習視域下數學課堂作業的功能解析及設計策略[J].福建中學數學，2023（08）.

[3]苑艷艷.單元作業整體設計 撬動課后學習方式的變革——“雙減”背景下小學語文作業設計的思考與探究[J].中小學信息技術教育，2022（02）.

[4]魏金輝.優化作業分層設計發揮作業育人功能[J].教育藝術，2022（05）.

[5]王蕾.基于進階性作業設計的作業單設計研究[J].中國信息技術教育，2021（20）.

[6]高燕.指向思維進階的單元整體作業設計[J].福建教育，2023（01）.

[7]吳志健.學習進階理論視域下習得性作業設計[J].中小學教師培訓，2020（11）.

[8]劉琳娜，劉加霞.學習進階視角：作業設計的目標、任務及其評分量規[J].基礎教育課程，2022（08）.