指向高階認知能力的小學科學教學設計與實施

認知能力是小學階段培養的重要素質，在新課改背景下，綜合素質教育成為未來教學轉型的必然趨勢，對于小學教學人員而言，如何有效把控素養教育，培養學生的綜合素養成為新時代教育行業發展的重點。科學學科是引領小學生認識世界、了解世界的基礎學科，通過科學學科的學習，學生能夠形成良好的認知能力，從而為未來的成長和發展打下堅實的基礎。因此針對小學科學課程的教學內容，教學人員要加以優化設計，通過科學課程的教學培養學生的高階認知能力，激發學生勇于探索的求知欲望，從而為我國未來高素質人才的培養和科研發展提供更好的保障。

一、認知能力概述

（一）認知能力的內涵

認知能力是指人們對事物、信息進行分析與思考的能力，也是人們認識世界、了解事物規律、洞悉事物發展變化的關鍵能力。對于人類而言，擁有認知能力是完成獨立思考、想象、學習等相關行為的基礎。由于小學生年齡較小，思維、身體發育尚未成熟，對于很多事物沒有清晰的認知，因此培養學生的認知能力是小學階段的教學重點之一。隨著認知能力的提升，學生能夠對事物進行深入思考，由能夠記憶事物逐漸發展到運用與創造，因此具備良好的認知能力是學生未來學習和生活的重要保障。而針對認知能力的有效培養是目前小學科學教學人員首要研究的問題。

（二）認知能力的分級

不同個體由于思維邏輯不同、發育速度不同，因而在認知能力方面存在一定的差異，目前全球范圍內對認知能力的重視度非常高，眾多研究學者紛紛針對認知能力進行深入探究，其中較為知名的認知能力分級標準是布盧姆教育目標，布盧姆教育目標將認知能力分為六個等級，隨著等級的提高，認知能力也會隨之提高。布盧姆教育目標的認知能力分級如下：

1.知識記憶。

知識記憶等級是指學生能夠記憶、背誦科學概念，并能夠清晰地了解科學現象的形成規律和變化規律。

2.知識理解。

知識理解等級是指學生能夠對知識的內涵完全知悉，對于科學定義、含義足夠了解，對于不同定義能夠立即進行舉例說明，了解不同事物之間存在的差異，并能夠將新學習到的知識與自身現有知識體系進行結合。

3.知識應用。

知識應用等級是指學生能夠將學習到的科學知識進行靈活運用，通過學習到的知識解決生活中遇到的問題。

4.意義建構。

意義建構等級是指能夠對現有知識體系進行拆分，對于事物本質具有清晰認知，處于這一等級的學生能夠對相同類型事物之間存在的共同點和不同點進行快速篩選，分別從宏觀和微觀角度對知識體系結構進行梳理，并能夠對不同系統的具體應用加以分析。

5.審辯判斷。

審辯判斷等級是指學生能夠對事物給予客觀、正確的評價，同時在評價時進行自我反思，通過知識體系對自身行為加以轉變。

6.轉化創造。

轉化創造等級是指學生能夠對現有知識體系進行總結歸納，并通過對現有知識體系進行總結，從而創造出新知識，實現對知識體系的統一規劃和利用。

在上述認知等級中，知識記憶、知識理解和知識應用屬于基礎認知能力，所有學生基本能夠達到這一階段，而意義建構、審辯判斷和轉化創造屬于高階認知能力，在高階認知能力階段，學生不僅能夠對所學知識加以利用，還能通過知識體系對自身行為和思想進行反思，將所學知識轉化為自己的知識體系，從而為進一步學習提供保障。因此對于小學階段的學生而言，培養其高階認知能力對于他們的未來發展具有深遠影響，需要相關教學人員加以重視。

小學生年齡較小，認知能力和行為能力較弱，容易受外界因素的影響，需要教學人員給予其正確引導，以此來幫助他們從小養成良好的行為習慣。部分發育較快的學生在這一階段已經具備了一定的思維能力和認知能力，但由于抽象邏輯和思考深度的不足，學生通過自己的努力難以達到高階認知能力階段，教學人員需要通過課程案例加以引導，以鍛煉學生的邏輯思維能力，從而將表象邏輯思維逐漸轉化為深層次邏輯思維，為學生的未來發展提供更好的保障。

二、小學科學教學設計要點

科學課程與語文、數學等傳統主科存在一定的差異，科學學科的主要教學內容是引導學生了解世界，學習世界變化和發展的規律，帶領學生探索未知事物，因此在設計小學科學課程時，教學人員務必確保以學生的學習為導向，在課程教學設計方面注重趣味性和探索性，盡可能地將教學內容與學生的實際生活進行鏈接，通過教學激發學生的探索欲和求知欲，從而培養學生的自主學習意識和探索能力。同時，課程教學設計要循序漸進，避免教學進度過快、教學內容過于深入。小學階段學生的思維能力和認知能力較弱，如果課程內容過于復雜，會導致學生難以理解，對培養其認知能力無法起到應有的作用。課程教學設計還要具有一定的實踐性，科學探索需要學生親身體會，因此在課程教學設計中，教師要保證足夠的實踐操作次數，讓學生親身嘗試，更深刻地理解科學現象和科學規律，從而培養學生的認知能力和實驗能力。

三、指向高階認知能力發展的小學科學教學設計與實施策略

（一）聯系生活情境，創設科學教學課程

在科學課程設計中，教學人員要加強對實際生活的引入，通過實際生活激發學生的好奇心和探索欲，從而使學生更好地參與課堂學習。因此，在設計科學教學案例時，教學人員要加強對實際生活的聯想，通過日常生活中隨處可見的事物來引出知識點，從而讓學生更好地接受。由于科學學科學習的知識通常較為抽象、深奧，因此很多學生在學習過程中經常出現難以理解的情況，針對這一問題，教學人員可以采用情境教學法對教學案例加以優化，以此來增強學生的代入感和學習體驗感。情境教學法是教學工作中常見的方法之一，教師通過投影、圖片、語言和文字等方式構建情境，使學生身臨其境，增強體驗感，從而更加深刻地理解課程內容，達到預期教學效果，激發學生的學習興趣。

例如，在蘇教版小學六年級科學下冊第三單元《煤、石油和天然氣》一課的教學中，教學人員可以充分利用情境教學法，通過聯系生活情境的方式設計教學案例。煤、石油和天然氣都是人們日常生活中經常使用的能源材料，對人們的日常生活具有至關重要的作用，教學人員可以列舉煤、石油和天然氣三種能源，并讓學生發言，對三種能源在日常生活中的用途進行介紹，經過討論后，教學人員提出問題，讓學生分組進行討論，如“做飯需要使用什么？”“小汽車為什么會動？”“為什么冬天屋子里會變暖？”等，引導學生了解能源對人們日常生活的重要性，再進一步引出能源材料的定義，讓學生通過學習認識到不同能源的特點，對不同種類的能源形成清晰認知，了解每種能源的特點、用途和形態，構建完整的知識體系，從而達成本課的學習目標。

除了帶領學生學習能源相關知識之外，教學人員還可以對課程內容進行進一步延伸，例如針對能源概念，教學人員可以適當地進行外延，通過視頻、音頻等方式帶領學生了解能源與全球變暖、環境破壞之間存在的關系，讓學生認識到保護環境、保護資源的重要性，在培養學生認知能力的同時，使學生形成良好的環境保護意識，從而促進學生綜合素質的培養。同時，知識外延還能夠幫助學生對現有知識體系進行擴展，將能源知識體系與環境、自然等其他知識體系建立聯系，幫助學生重塑知識結構，為后續整合學習內容、建立知識框架提供更好的保障。

（二）深化教學概念，提高學生的認知能力

概念是科學課程教學中的一大難點，事物概念具有一定的抽象性，因而很多學生在學習科學概念時容易出現不理解的情況，不僅影響了教學質量的提高，還容易打擊學生的學習積極性。而在科學課程案例設計中，教學人員要加強對概念的深化，加強不同事物概念之間的連接性，以此來幫助學生建立知識體系，從而達到培養學生認知能力的效果。雖然科學課程中的每一章節涉及的知識不同，但是各個知識點之間都存在一定的聯系，教學人員要深入挖掘各個知識點之間的連接性，通過建立整體知識結構框架的方式來加深學生對科學概念的理解和記憶。

例如，在蘇教版小學四年級科學上冊第一單元《動物大家族》一課的教學中，教學人員就可以列舉不同的動物，對不同種類動物的概念進行講解，以幫助學生更快地了解動物的種類與差異。例如，教學人員可以出示不同種類動物的圖片，包括鳥類、魚類、哺乳類動物等，讓學生上臺按照自己的想法對所有動物進行分類。此時，由于學生對動物的概念了解不足，因而分類情況五花八門。在所有學生嘗試分類后，教學人員將所有圖片進行正確分類，并讓學生對分類標準進行小組探討。經過小組討論后，每組選派一名代表進行匯報總結，教學人員進行點評，讓學生明白不同種類動物之間存在的差異性和相似性，如鯨魚雖然生活在海里，但是它和老虎同屬于哺乳類動物，此時有的學生會質疑，提出“為什么鯨魚不屬于魚類”“為什么鯨魚和老虎一樣屬于哺乳動物”等問題，此時教學人員再引出動物種類的概念，使學生明白不同種類動物的差異。通過對概念的介紹，學生產生探索動物種類的興趣，能夠自主思考，從而達到培養高階認知能力的效果。同時，教學人員讓學生親自動手嘗試，還能起到激發學生學習積極性和探索欲望的作用。

（三）完善評價體系，突出認知能力培養

評價體系對于學生綜合素質的培養具有非常重要的影響。傳統的科學課程教學往往忽視評價體系的重要性，導致教學人員對學生的實際接受能力和學習效果了解不足，加上現有的科學課程評價體系過于簡單，考核內容和考核形式單一，無法達到培養學生高階認知能力的效果。因此，教學人員要對現有評價體系加以優化，引入“教學評”一體化體系，以培養學生的認知能力。“教學評”一體化體系以教學目標為基礎進行制定，將重點培養目標作為評價考核重點，從而避免教學人員憑借自身的主觀意識，將學生的實際認知能力和思維能力通過評價結果加以呈現。另外，教學人員要根據評價結果對教學模式加以優化，以實現評價體系與教學模式的內外循環，從而提高教學質量，助力學生高階認知能力的培養。

例如，在蘇教版小學五年級科學上冊第四單元《水在自然界的循環》一課教學中，教學人員可以對評價考核內容加以創新，通過評價考核內容來展現不同學生的實際認知能力。例如，在設計評價題目時，教學人員可以按照認知能力等級設計題目，以考查不同學生的認知能力所在范圍。例如，第一題設置為“填寫水在自然界的循環過程”，本題目主要考查學生是否能夠對課堂教學內容進行完整復述，能夠完成這一題目的學生認知能力多處于知識記憶層次；第二題設置為“解釋水循環過程”，此題目考查學生對水循環相關知識的理解程度，以及對應知識的理解層次；第三題設置為“寫出淡水的產生原理”，此題目考查學生對于水循環知識體系中部分內容的應用，對應意義建構層次；第四題設置為“通過圖畫表現水循環的不同狀態”，此題目考查學生對水循環知識體系的轉化能力和重新創造能力，對應轉化創造層次。通過不同題目考查學生的認知能力水平，有利于教學人員了解不同學生在認知能力方面存在的差異，從而及時對后續課堂教學內容和重點加以調整。通過優化評價體系的方式加強對認知能力培養的重視程度，將認知能力培養作為科學學科的教學目標之一，有利于實現學生認知能力的有效提升。

四、結語

綜上所述，高階認知能力對于小學生的未來發展具有非常重要的影響，擁有高階認知能力的學生能夠時刻保持探索欲和求知欲，從而將新知識與舊知識形成體系，這不僅能夠幫助學生更好地認識世界，還能塑造學生正確的世界觀、人生觀和價值觀。因此，在小學科學課程中，教學人員要加強對學生高階認知能力的有效培養，通過優化課堂教學模式、改善評價體系標準、深化實踐等方式，有效提升學生的認知能力和思維能力，從而為學生的未來發展和成長打下堅實的基礎。

（宋行軍）