高階思維視域下的初中科學復習課教學設計

一、高階思維的含義

高階思維是科學核心素養的重要組成部分，是個體適應環境、尋找認知平衡的關鍵能力。在具體的認知情境中，高階思維體現為個體在解決真實問題時，對問題的分析、方案的評價和創造性的想法。高階思維包括分析、綜合、評價和創造等能力，對初中生未來學業與生活來說會起到重要作用。通過高階思維培養，學生能夠更好地適應未來社會的變化和挑戰，具備自主學習和持續發展的能力。

二、指向高階思維的初中科學復習課教學設計意義

初中科學復習課旨在幫助學生回顧和鞏固已經學過的知識，提高他們的學科素養和成績，為進一步學習打下堅實的基礎;同時幫助學生建立對科學知識的整體框架，促進學生綜合思考和理解，培養他們的科學思維。但當前初中科學復習課普遍存在識記、理解、應用等低階認識技能訓練，會使學生出現成績下滑的狀況，甚至引起厭學情緒。因此，教師探索培養學生高階思維的初中科學復習課教學設計，對于發展學生學科思維、培養學生的核心素養及提高初中科學教育教學質量具有重要意義。

三、指向高階思維的初中科學復習課教學設計案例——“觀察動物：縊蟶”

本文選擇“觀察動物：縊蟶”課作為教學案例，設計了一堂具有思維含量的教學。縊蟶是一種常見的水生動物，具有獨特的生態特征和行為習慣，可以引發學生的興趣和好奇心。本文通過建構模型、推理論證和創新思維三個維度，讓學生在觀察、思考和實驗中運用高階思維對縊蟶在生物鏈中的地位及作用進行深入分析，探究生態平衡和環境保護等關系，從而培養學生的社會責任感和環保意識，促進學生核心素養的發展和真正落地。

（一）對照課標，培養高階思維的教學目標設計

對照新頒布的《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》），我們發現浙教版科學七年級上冊“觀察生物”這一單元包含了三大學科的核心概念，分別是生命系統的構成層次、生物體的穩態與調節、生物與環境的相互關系。《課程標準》要求教師在進行教學設計時，有意識地將科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任等核心素養的培養有機融入學習過程。林崇德先生曾提出：我國在“文化基礎”素養中提出的“批判質疑、勇于探究”等科學素養對應批判性思維，在“社會參與”素養中提出“問題解決、技術運用”等實踐創新能力對應問題解決和創造性思維。基于課程標準和上述理念，本文圍繞學科核心素養確立以下學習目標，如文末圖1所示。

（二）立足教材，培養高階思維的教學內容設計

“觀察生物”單元學習內容包括生物和非生物的區分、生物體的結構層次、常見的動物和植物以及物種的多樣性。在完成本部分學習后，學生對常見生物的形態結構與生活習性有了一定的認知，但頭腦中的科學知識較為零散、孤立、不成體系，難以形成結構與功能觀、適應與進化觀等科學觀念。其次，大部分的生物在生活中不常見，且對于熟知的生物，學生也沒有經過系統的觀察和研究，缺乏實踐經驗，難以將科學知識應用到生活中。因此，針對以上問題，教師以觀察動物為著力點，在復習課上幫助學生對研究動物過程中的方法進行總結和梳理，提煉出研究動物的觀察角度和觀察方法，并通過觀察縊蟶加以學習和應用，培養學生主動建構知識體系的能力。

（三）重在實踐，形成高階思維的教學過程設計

高階思維的發展依賴一個貼近真實生活經驗的學習情境來激活其中的認知成分，真實、復雜的問題情境為學生發展高階思維提供了直觀、生動的形象。同時，本課時采用合作式、體驗式、建構式的學習方式，讓學生在與同伴合作、互動的過程中進行知識建構，發展高階思維。同時，為了使學生能了解自己的學習情況，更好地達成學習目標，教師在教學環節中融入課堂評價，通過評價確定學生學習狀態與目標的差距，促進學生高階思維的發展。

環節一：走進生活，喚醒思維

上課伊始，教師從學生的真實體驗出發，提出問題：說一說你在菜場的水產品區看到過哪些動物。喚醒學生先前經驗，教師追問：如何區分毛蟹的雌雄、蝦菇的肥瘦？

教師小結：觀察很重要，能很好地指導我們研究動物的形態結構和生活習性。

環節二：提煉知識，建構模型

教師繼續提出問題：我們已經學習了魚的觀察，請回憶：①魚通過什么結構保護自己？②魚通過什么結構運動？③魚通過什么結構呼吸？④魚通過什么結構進食？教師通過問題鏈引導學生總結、提煉出觀察動物的一般方法：重點觀察法和順序觀察法，以及觀察動物的常規角度：保護、運動、呼吸、進食，從而構建觀察動物的模型。

環節三：觀察縊蟶，應用模型

教師繼續引導學生思考：縊蟶通過什么結構進食？學生推理縊蟶可能通過未命名的管狀結構進食，并通過實驗驗證，如圖2所示。學生通過實驗探究，觀察到縊蟶通過入水管和出水管進食。教師繼續提出問題：①縊蟶如何消化食物和呼吸？②縊蟶的消化與呼吸結構在哪里？③你準備怎么觀察？學生提出從外部觀察轉向內部觀察，解剖縊蟶，重點觀察內部結構。學生借助放大鏡輔助觀察，發現貝殼、外套膜、足、出水管和入水管，其次在內部還觀察到類似于魚的鰓狀結構，以及大大的一團，推斷這兩個結構可能與縊蟶的呼吸和消化食物有關。教師小結：類似于魚的鰓狀結構是縊蟶的鰓，大大的一團為縊蟶的內臟團，食物在內臟團中進行消化。

環節四：推理論證，發散思維

學生應用模型后，教師進一步提問：如何使菜場買回來的縊蟶多活一段時間？縊蟶生活在哪里？多少鹽度的水適合縊蟶生存呢？學生根據海水的平均鹽度進行推測，對“適宜縊蟶生存的海水鹽度可能是多少？”這個問題進行探究，設計實驗方案，用簡單的圖形和文字記錄在學案中。由于長周期的實驗難以在課堂中開展，教師提前完成實驗，并以視頻加速的方式向學生展示實驗過程。學生根據實驗數據進行分析，并將數據繪制成圖表，如圖3所示。學生通過分析、綜合、評價，得出適宜縊蟶生存的海水鹽度為2.0%。教師追問：一定是2.0%嗎？教師再出示科學家的研究成果：縊蟶死亡率和海水鹽度的關系，如圖4所示。學生修正結論：適宜縊蟶生存的海水鹽度范圍是1.5%～2.5%。

通過分析、綜合數據，學生得出縊蟶實際生存環境的海水鹽度低于3.5%。以寧波最有名的寧海長街縊蟶為例，教師出示三門灣海岸邊灘涂的地形圖，讓學生根據地形圖推理縊蟶實際生存環境的海水鹽度低于3.5%的原因。教師小結：海岸邊有陸地淡水匯入，稀釋了海水，導致海水的鹽度降低，且在一定范圍內波動。為了使實驗結論更有說服力，教師用鹽度計測量了今年10月份三門灣海水的鹽度約為2.0%，說明縊蟶的真實生存環境符合這個實驗結論。學生通過以上幾個環節的探究實踐活動，形成縊蟶觀察報告，如表2所示。

環節五：解決問題，思維創新

出示福建省閩江口灘涂、寧波寧海長街灘涂以及洪澤湖水域的鹽度數據，引導學生推測：生長在這三個環境中的蟶子是否為同一種？蟶子結構是否有區別？以此說明不同的生存環境，蟶子的結構不同，種類也不同。

課堂的結尾，出示觀察任務單，將學習內容進行延伸。觀察任務第一階段：觀察菜場中的動物。第二階段：觀察學校里的動物，走進動物生存的環境去研究觀察動物，對動物和環境進行協同觀察。第三階段：養殖一種小動物，用連續觀察的方法持續研究，并通過觀察報告的方式完成以上觀察任務。

四、總結與反思

本節課情境真實，探究活動豐富，學生的學習興趣明顯增強。通過對動物觀察模型的建構和應用，學生主動復習了生物體的結構層次、常見的動物、物種多樣性等基礎知識，初步形成結構與功能、進化與適應觀念，實現從知識到觀念的進階。本課從“如何養殖縊蟶”的真實情境出發，將生活問題轉化為科學問題，探究海水鹽度對縊蟶生存的影響，在此過程中培養學生的系統性思維、邏輯性思維與批判性思維。本節課從不同水域生存的蟶子逆向推測蟶子的結構與功能，培養學生的逆向思維和創造性思維。

在進行復習課教學過程設計時，教師應圍繞真實情境，以探究實踐為載體，將高階思維穿插在學習活動過程中，從而達成教學目標。縱觀本節課，教師基于學生生活情境引發思考，設置了多層次的探究實踐活動，有效地引導學生進行高階思維的學習和實踐。因課堂時間的限制，本節課的重點落在模型建構和推理論證兩個維度，對學生創新思維的培養不足，因此需要學生在課程結束后走進充滿煙火氣的菜場中，進一步應用與實踐本節課所學知識，以此發展學生的創新性思維。