初中科學教學中認知激發策略研究

摘" 要：在課程改革背景下，教師教學要立足于發展學生的科學核心素養，培養學生初步的科學思維能力和探究實踐能力。但在實際教學中，存在學生學習興趣不足、教師教學方式和教學評價單一等問題，導致學生認知激發動力不足。文章基于科學核心素養內涵，以“通過多種方式促進學生認知激發，提高學生解決實際問題的能力”為目標，通過對教學設計、作業改革、實施評價三方面來驅動學生激發認知，使其綜合素養得到全面、持續、穩定地提升，從“教師會教”轉變為“學生會學”，從而落實對學生科學核心素養和跨學科能力的培養。

關鍵詞：初中科學；認知激發；核心素養

《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《標準》）著重強調培養學生的核心素養、科學思維能力和問題解決能力。認知激發在初中科學教學中占據重要地位。教師深入探究有效的認知激發教學策略，有助于提高初中科學教學質量，使學生能夠運用科學思維與方法分析并解決實際問題。

一、問題提出

1. 教學反饋引發的思考

在教學浙教版《義務教育教科書·科學》（以下統稱“教材”）九年級上冊“常見的堿”這節課時，教師設計在未變質和已變質的氫氧化鈉溶液中分別滴入稀鹽酸的演示實驗，引發學生思考，再讓學生設計、修改實驗方案并動手操作，在此過程中學習氫氧化鈉溶液變質的相關知識。但在判斷“久置氫氧化鈉溶液變質的程度”這一問題上，學生普遍表現一般，說明其解決實際問題的能力還存在不足。

2. 問卷、實證反饋的問題

聚焦教學現狀，分析其中存在的問題，為了更好地探索解決措施，筆者對所在學校九年級450名學生開展關于“對科學的學習興趣”的問卷調查，調查結果如圖1所示。其中，不喜歡和討厭科學學科的學生占總人數的35％。結合七年級和八年級期末考試成績數據（如圖2和圖3），七年級的科學標準分是478.5，八年級的科學標準分是480.1，不難看出科學標準分是所有學科中標準分最低的。

通過對問卷調查結果和實證教研數據的深入分析，筆者總結初中科學教學中主要存在以下問題。

（1）興趣不足，認知動力不強。

由于九年級教學任務較為繁重，為了加快教學進度，在實際教學中，教師可能會刪減部分科學實驗探究的內容，且布置的作業形式單一，使得學生的學習變得枯燥乏味，缺乏認知激發的動力。

（2）方法單調，認知素養不高。

在《標準》的引領下，教學方法已經發生了一定的變革，但為了更快、更好地落實教學目標，在實際教學中依然有部分教師以講授法為主，使得學生的科學核心素養沒有得到充分培養。

（3）評價單一，認知觀念缺失。

相對于七年級和八年級來說，九年級教學內容的難度有所提升。為了落實教學目標，教師常常采用題海戰術，并以考試分數為主要評價標準，較少采用其他評價方式，使得學生難以形成認知觀念。

二、概念界定和課程標準解讀

認知激發是指通過特定的方法或策略，獲得知識并應用知識，培養創新思維，提高解決復雜問題的能力?！稑藴省分赋觯珜гO計學生喜聞樂見的科學活動，創設愉快的教學氛圍，保護學生的好奇心，激發學生學習科學的內在動機；突出學生的主體地位，利用學校、家庭、社區的各種資源，創設良好的學習情境，設計適宜的探究問題，引發學生認知沖突，激發積極思維。為了踐行《標準》提出的課程理念，落實立德樹人根本任務，筆者探究了認知激發的教學策略。

三、認知激發的策略

1. 通過教學設計激發學生認知

（1）創編科學歌曲，激發認知動力。

創編歌曲能激發學生的學習興趣，提高學生的創造力。將科學知識創編成具有科學特色的歌曲，不僅會使科學知識變得更有趣，還能激發學生的認知動力。

例如，在教學教材九年級上冊“金屬的活動性順序”這節課時，教師可以這樣處理。

環節1：小組討論用《兩只老虎》的曲調創編一首“金屬的活動性順序”的歌曲。

環節2：展示各個小組的歌詞，小組討論修改歌詞；再次展示各個小組的歌詞，完善歌詞內容。

環節3：歌曲練唱，利用課余時間練唱歌曲。

環節4：歌曲展示，以小組為單位上臺展示、評比。

學生創作的歌詞如下。

鉀鈣鈉啊，超級活潑，真活潑，真活潑，一遇見酸溶液，先會與水反應，真奇怪，真奇怪！

鎂鋁鋅鐵，鎂鋁鋅鐵，制氫氣，制氫氣，氫前還有錫鉛，也置換酸中氫，真奇怪，真奇怪！

銅汞銀鉑金，銅汞銀鉑金，超穩定，超穩定，銅汞銀鉑金啊，不置換酸中氫，真奇怪，真奇怪！

增設創編、賽唱具有科學特色歌曲的環節，能使學生在課余時間一起進行研究和創作，促進其自主學習和合作學習能力的提高，激發其學習科學的動力。

（2）引入微項目教學，提升認知素養。

微項目教學是根據教學要求和學生身心發展的特點，把教學對象分成若干個小組，將學科內容和知識設置成若干個項目，學生作為主體參與整個項目的教學。微項目教學可以讓學生將科學知識運用于實際生活，進一步提高自主建構知識的能力，從而發展科學核心素養，培養科學實踐操作能力和探究能力。

例如，教材九年級上冊“物質的酸堿性”這節課中的閱讀材料展示了如何用植物的花、果、莖、葉自制酸堿指示劑。為此，教師可以讓學生利用身邊的物品，自行制作酸堿指示劑，具體步驟如下。

步驟1：分別用不同植物的花自制酸堿指示劑，檢驗幾種不同溶液的酸堿性。

步驟2：分別用不同植物的葉自制酸堿指示劑，檢驗幾種不同溶液的酸堿性。

步驟3：分別用不同植物的根莖或果實自制酸堿指示劑，檢驗幾種不同溶液的酸堿性。

步驟4：查閱資料，了解中國古代染布的工藝流程、原理、染料制備等，購買或自制相應的材料。

步驟5：在父母的幫助下，將白布染成喜歡的顏色并在班級中展示。

以生活實驗為載體的微項目，能夠激發學生學習科學的興趣，促使學生積極、主動參與實驗，提升學生的認知素養和知識運用能力。

（3）運用游戲式學習，形成認知觀念。

部分科學知識有一定難度，基礎薄弱的學生很難跟上課堂上教師的節奏，難以發展科學思維和創新思維。為了培養學生的科學思維，幫助其形成認知觀念，教師需要采取新穎的教學方法來激發學生從多維度思考，游戲式學習便是有效方法之一。

例如，在教學元素符號、化學式、化學方程式相關內容時，教師可以通過打牌游戲幫助學生鞏固知識，具體游戲規則如下。元素基礎牌由紅、黃、藍、綠四種顏色組成，每種顏色的元素牌都由1 ～ 20號元素符號組成，共80張。元素功能牌共9張，如+，-，

+1，-1，2+，2-，+2，+3，3+。游戲規則如下：元素牌的大小由元素原子序數的大小決定，原子序數越大，元素牌越大。按順時針順序抓牌，抓到紅色H元素牌的學生先出牌，元素牌先出完的學生為贏家。上家出幾張，下家也要出相同的張數。一縱列視為一個炸彈，且縱列數越多，炸彈越大。每種顏色的基礎牌都有9張功能牌，功能牌與基礎牌一起組成原子團。觀察原子團由幾個原子組成，原子個數越多牌越大；若原子個數相同，再觀察原子所帶電荷數的大小，帶正電荷比帶負電荷的牌大。上述游戲規則便于記憶1 ～ 20號元素，也能鞏固原子團的相關知識。通過學習、記憶并運用化學式、化學方程式等知識，讓學生制訂游戲新規則，在不斷嘗試構建模型的過程中提高解決實際問題的能力。

通過打牌游戲學習科學知識，學生之間會相互鼓勵和督促，學習過程會更具趣味性和吸引力，能夠激發學生的學習興趣。同時，規則的設定和打牌的環節，能讓學生主動將知識應用于實踐，將抽象知識轉化為具體模型，從低階思維轉向高階思維，實現以游戲教學法發展學生的科學核心素養。

2. 通過作業改革激發學生認知

（1）引入生活實驗，促進主動探究。

興趣是最好的老師，濃厚的興趣能讓學生主動地參與課堂學習活動。同時，學生的好奇心也能有效激發其學習興趣。為此，教師可以設計生活小實驗，激發學生的好奇心和求知欲，從而使其對科學知識產生學習興趣。

例如，在教學教材九年級上冊“機械能”這節課中的“重力勢能大小的影響因素”時，學生可以利用身邊的物品做實驗。在安全條件下，學生將兩個大小相似、質量相近的土豆分別從一樓、二樓、三樓落下，觀察土豆的外觀破損情況；將相同材質的3號籃球和7號籃球分別從一樓落下，錄制視頻來記錄兩個籃球彈起的高度。通過實驗來驗證重力勢能的大小與物體的質量、下落的高度的關系。

引入生活小實驗能夠提高學生的課堂參與度，激發其學習興趣，學生還可以對實驗材料進行優化、創新，使實驗收到更好的效果。在此過程中，學生能夠提高運用科學知識解決實際問題的能力。

（2）學生錄制微課，增強學習自信。

微課具有簡短精悍的特點，能夠在5 ～ 10分鐘內概括出知識點的特征、構建出解題模型等。學生需要反復深入研究，將知識理解透徹，才能錄制出高質量的微課。

例如，物質反應程度是教材九年級上冊第1章的典型題，如果沒有正確的解題思路和模型，學生很難準確作答。教師可以讓學生錄制“物質反應程度”的微課，要求時間控制在5 ～ 10分鐘內，再在班級內組織比賽。將獲勝的學生聘任為班級科學小老師，并向其他學生播放其錄制的微課。

學生通過錄制和評選簡短的微課，能夠有效突破教學中的難點問題，不僅調動了自身的學習積極性，還減輕了教師的教學壓力，逐漸增強學習自信，提升認知深度。

（3）引進項目制作，驅動自主認知。

在課余時間或假期，教師可以布置一些項目制作作業，既能激發學生的學習興趣，又能提高學生的自主實踐能力。學生可以利用課余時間參加制作桿秤、改進修剪樹枝的剪刀、制作防下水道反味的裝置等活動，在此過程中自主探究、自主制作相應的產品并對產品進行優化。

實踐表明，項目制作作業不僅能讓學生主動用科學的方法來解決問題，還能讓學生主動探索自然、獲得科學知識、解決科學問題，從而提高科學探究能力、實踐操作能力和自主學習能力。

3. 通過實施評價激發學生認知

教學評價既是教學的基本環節，又是提高教學質量的重要手段。有效的評價不僅可以激發學生學習的內部動力，還可以提高其認知能力和實踐能力。下文從三個方面對評價展開研究。

（1）用獨特激勵語，驅動學生學習。

清代教育家顏元曾說，教子十過，不如獎子一長。這說明了表揚的重要作用，適當的表揚和鼓勵可以使學生在精神上得到滿足，在行動上更加積極、主動，從而發展學生的科學核心素養。

例如，使用科學用語表揚學生。筆者所在學校有位數學教師很受學生歡迎，其所教的班級成績也遙遙領先。該教師曾說：“教師要抓住機會表揚學生，不要吝嗇你的表揚?！比绻頁P得獨一無二且具有學科特色，那學生會在課堂上更加積極、主動。為此，教師可以嘗試用物質的名稱、性質等來表揚學生。對課堂上表現活躍、積極的學生，教師可以這樣表揚“你是金屬鈉，活躍的態度很好”；對在考試中進步顯著、超常發揮的學生，教師可以這樣表揚“你是稀鹽酸，發揮得很好”。

學生在課堂上得到了教師多樣、靈活、生動、豐富的評價，再加上適時的肯定和獨特學科特色的表揚，不僅對知識有深刻的印象，還能保持濃厚的學習興趣，持續激發學習內驅力。

（2）以認可性評價，深化學生認知。

教師可以圍繞教學目標，通過觀察學生在科學課堂上的參與度、聽課的專注度、作業訂正情況等方面，讓學生進行自評和互評。教師可以先讓學生對同桌一周的表現進行評價，再讓小組長搜集評價反饋，最后由學生自己反思不足。

學生之間的互評和反思，不僅能使其發現問題、尋找解決措施，還能增強其合作意識。這樣，教師能清晰了解學生對知識的掌握程度，再據此調整教學進度，從而提高學生的認知水平和學習能力。

（3）借量表式評價，推動認知突破。

評價量表是提供有效反饋、促進學生學習的快捷教學評價工具，它不僅能為課堂教學增光添彩，更重要的是有助于培養學生的批判性思維、提高溝通交流能力、增強學習認知動機等。筆者利用評價量表的功效，把評價量表運用于項目活動中，讓學生依據量表的具體內容為自己打分。

例如，制作桿秤項目評價量表，具體如表1所示。

[評價內容 評價標準 結構 有掛鉤、兩個提繩，秤砣帶掛繩（3分） 有掛鉤、一個提繩，秤砣帶掛繩（2分） 有一個提繩，秤砣不帶掛繩（1分） 刻度 刻度與物體實際質量相符（3分） 有刻度，但與實際質量不符（2分） 有刻度，但刻度不均勻（1分） 美觀 桿身直，桿輕、光滑（3分） 桿身不直，桿重、不夠光滑（2分） 桿重，隨意一根棒（1分） 量程 有兩個量程，刻度均勻（3分） 有兩個量程，刻度不均勻（2分） 有一個量程，刻度不均勻（1分） 稱量 非常準確（3分） 較準確（2分） 不準確（1分） ][表1" 制作桿秤項目評價量表]

評價量表的使用，不僅使科學項目活動開展更高效，且作業質量也明顯提高，同時學生的認知能力、思維能力也會得到更進一步的發展。

四、總結與反思

1. 總結

經過以上教學實踐，筆者再次對所在學校九年級450名學生開展問卷調查（如圖4），調查結果反饋出不喜歡和討厭科學學科的學生比例下降至20％。同時，分別對他們在七年級、八年級、九年級時的總分和科學學科期末標準分再次進行統計（如圖5），數據反饋出九年級科學學科期末標準分比七年級和八年級時高出20多分，也超過九年級總分標準分近10分。在教學、作業、評價改革后開展的問卷調查和實證教研數據顯示，不僅學習興趣、科學成績明顯提升，更證實學生在認知激發、科學觀念、科學素養方面有明顯提升。

筆者基于《標準》要求，從教學設計、作業改革、實施評價三方面對認知激發策略展開研究，構建了具有一定特色的認知激發教學策略體系，即通過教學設計讓學生對認知動力、認知素養、認知觀念有明顯改善；通過對作業改革讓學生的自主性、自信心、驅動性的認知激發有明顯提升；通過對多元評價實施，讓學生的學習能力和認知能力不斷強化。

2. 反思

（1）教學設計方面。

筆者提及的教學設計并不適用所有教材。如果要更有效地激發認知，還需要進一步研究出更多、更高效的教學方式。

（2）作業改革方面。

筆者對作業改革的研究主要是針對周末作業，雖然取得了一定的效果，但若研究的范圍更廣、作業的方式更多樣化，會更有利于學生的認知激發。

（3）實施評價方面。

筆者只從教師評價、學生自評、學生互評三方面研究評價對認知激發的作用，要想通過科學、合理的評價促進學生發展，教師還需要對評價的深度、廣度和方式進行深入研究。

綜上所述，教學設計不夠普適、作業改革不夠深入、評價方式不夠多元，是本研究存在的局限。在未來的教學中，教師要深度探究提高學生創新實踐能力的方法、持續完善認知激發教學體系，助力學生科學核心素養穩步發展。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部. 義務教育科學課程標準（2022年版）［M］. 北京：北京師范大學出版社，2022.

［2］張紅艷，譚婷. 基于項目式教學模式的小學科學課程教學設計［J］. 數字教育，2019，5（3）：79-84.