【文章学习】基于科学论证开展高阶认知能力培养的实践研究——以... [复制链接]

壹   关于高阶认知能力与科学论证的理论
阐述高阶认知能力是指发生在较高认知水平层次上的心智活动或认知能力依据布鲁姆对教学目标分类的划分，把分析、评价、创造等认知称为高阶认知，而把识记、理解和应用等认知称为低阶认知。

科学论证的过程本身是一种探究实践活动。它旨在引导学生围绕要解决的问题，基于自己的观点，寻找合理的证据，开展基于证据的推理过程，建立证据与观点的联系，从而对问题作出科学解释。问题、观点、证据和推理是科学论证过程的核心要素。

《探究引桥省力》一课尝试基于科学论证的过程开展高阶认知学习活动。这过程教师要实施哪些教学策略? 如何评价这节课是否达成了预期目标?下面针对这节课的研究实践做阐述与分析。

贰   基于科学论证过程的教学实施
（一）提出真问题
一个基于现象且来源于学生生活中的真问题，是他们开展科学论证的起点。这节课在开始环节便呈现了学生上下学经过的街道照片，孩子们立刻联系起平时拥堵的街面场景。怎样解决街面拥堵问题呢？大家想到城市里处处可见的过街天桥，认为它能实现人车分流。于是，教师引导学生关注引桥的结构总是一长一短，从而提出这节课的核心问题：为什么过街天桥的引桥要这样设计？这个平时司空见惯的现象，一旦认真思考起来就变得有吸引力了。

（二）形成初步的观点
观点是指学生基于要解释的问题给出最初的回答。他们要基于个体的经验和已有的认知，经历个体内部的论证和集体论证。课上，有的同学提出，长短不同的引桥会有不同的用途。比如老人走台阶困难，就可以走长引桥。

长引桥还可以帮助那些骑自行车的人过桥……为什么作出这样的选择就方便呢？他们根据自己平时走天桥的经验以及对坡度的了解，比较集中的观点落在了省力上。至此，大家初步达成了一致：过街天桥一长一短，主要考虑了省力的问题。现阶段的观点科学吗？怎样证实？教师让学生带着问题走向科学论证的寻找证据阶段。

（三）寻找可靠的证据
1.设计可行的实验方案
使用证据是科学研究的本质之一。作为证据的数据可以是定性的，也可以是定量的。一般情况下，学生倾向于使用数据作为证据。

课上，为了得到可靠的证据证实自己的观点，他们想到了制作过街天桥的模型，通过模拟实验收集相关数据作为支持观点的证据。为了加强学生的动手实践，本节课教师为学生提供了面向居民楼一侧的过街天桥模型。每个模型的高度一致，都是10厘米，引桥的长度各不相同。这将为他们找到更多的证据奠定基础。

与以往的课不同，这节课没有让学生使用制作好的表格式记录单，而是为每个学生提供了一张空白纸张，由他们根据自身对数据的需求设计记录方式。

2.在实验过程中收集科学数据
每个小组根据实验方案，利用自行设计的记录单收集科学数据。由于本节课作为单元学习内容的一部分，数据记录和处理的方法在前面的学习中已经有过相关积累，教师在巡视过程中根据不同组的情况，给予必要的指导。同学们收集的数据至少满足两个条件。首先，数据要准确。实验前，学生已经注意到使用测力计拉动重物时的方法要科学，如匀速且与引桥面平行等；为保证数据的有效性，至少测试三次左右。其次，数据要全面，即：尽可能收集到与观点相关的多类数据，如引桥长度及与地面形成的角度等。

（四）基于证据开展推理
1.分析数据形成证据
从数据到证据要经历分析的过程。课上，学生经常会从收集的数据中直接得出结论。因此，教师要精心设计问题引导学生经历数据分析的过程，使数据成为证据支持观点。数据分析的过程也不是一蹴而就的。首先进行个体的数据分析，再进入小组内分享协调，最后全班研讨质疑获得更可靠的证据。

2.基于推理建立证据与观点的联系
在科学研究中，能运用证据证明自己的观点，接受他人的质疑，或者听取他人的意见，利用他人的证据或评价来反思与修正自己的理解是非常重要的。课上，引导并鼓励学生反思自己的证据为什么能支持当初的观点。这将引发学生对概念的深入理解。

他们要经历演绎推理的逻辑思维过程：拉动重物用的力小就省力。当测量的数据小，就说明省力。针对学生在本节课忽略推理而直接形成结论的事实，教师应根据学生情况进行必要的引导。最终，学生基于实验获得的证据，证实自己最初认为“引桥省力，其中长引桥比短引桥更省力”的观点是正确的。

（五）作出科学解释，提出新问题
基于科学论证的课堂，学生经历的是一个有逻辑的学习过程。当学生从实验中找到证据并与最初的观点建立联系时，教师要引导学生对最初基于现象的问题，即过街天桥的引桥结构设计作出科学解释。

有的同学解释道：“过街天桥的两个引桥一长一短，其中长引桥更省力，因为它与地面的倾斜角度小。这样方便了拿重物或推自行车的人，或行动不方便的老人过街。短引桥与地面的倾斜角度大，费力，但可以节省时间，我们上下学赶时间就可以走短引桥。”据此，教师又引发学生寻找与节省时间相关的问题，使本节课的研究问题及方法的指向更开放、更多元。相关新问题的产生将引领学生延伸学习，发展学习成果，这应该是课堂教学追求的目标，也必然是高阶思维的体现。

叁  形成高阶认知目标的教学策略

（一）提供空白记录单——为不断发展的思维提供空间

本节课尽管采用分组实验，但要求人人记录，且提供了一张空白记录单。通常情况下，教师代替学生做得越多，学生学习的空间就越小；教师代替学生做得越少，学生参与学习的空间就越大；这就是教学中“少即是多”的原则。

课上，教师给学生提供空白记录单，相比已经做好表格处理的记录单，给学生的少，但学生要做的却更多。他们在记录前需要分析将要收集的数据会有什么特点？用什么样的形式呈现更适合自己寻找证据的需求。

经过反复思考，他们会与已有经验和面对的实际作出设计，因此课上没有一张相同的记录单，从形式到具体内容的呈现截然不同。有的是表格与图形结合。有的没有表格，但能看出表格的影子。有的是思维导图的形式。大部分同学为了呈现引桥的结构和角度之间的关系，会选择图形和数字结合的记录形式。

试想，如果我们限定在已做好表格上记录的方式，学生呈现的结果就只剩下了数据，没有丰富的思考可视化。反之，没有了限定，当学生在小组和全班做研讨交流时，才能对要解决的问题深入下去。因此，设计记录单本身也是一种创造。给学生不断发展的思维提供空间，让高阶认知真正发生。

（二）设计提问——引导学生形成和评价

证据问题是科学论证课堂重要的组成部分。除了核心问题外，还要设计与学生研究相关的问题，这些问题带给学生好奇的同时也让他们感到迷茫。基于这样的感受会推动研究的进程，让他们因为新的发现而享受研究的惊喜。本节课有两个环节对问题的引导很关键。

一是在学生收集完数据进行汇报时的引导性问题。具体的问题是：你们在前面的实验中收集到了很多数据，那么，这些数据能不能成为证据证实你的观点？然后，教师请学生在小组内梳理并由组长协调完成组内分享，为全班汇报做准备。经测量得出的数据不一定就是证据，要让学生先自己分析，再经历小组内的分析、评价过程，才能初步形成证据。紧接着，教师请全班同学对汇报小组的数据做多角度分析、评价或提出质疑，以期最终达成一致。

二是在学生确定这些数据成为证据时，教师要进一步追问：为什么你认为这些数据能成为证据证明你的观点？让学生重新审视这些数据，进行推理。这也是科学论证比较难的部分。尽管各组数据不同，教师基于问题引发思考，是学生形成证据的有效策略。

（三）呈现板书——推进全班数据的分析与处理

板书作为传统的教学工具，在数据处理过程中是师生、生生互动分析数据的有效手段。它呈现了全班同学阶段性的数据及其分析过程与结果。

教师鼓励学生做记录单的设计，其自身也在做示范，通过板书给学生新的启发。课上请不同组的同学对数据进行分享，并利用过街天桥的结构设计了记录数据的方式，便于学生对数据进行观察、比较、分析，归纳概括得出结论。教师在课上要花时间让学生看到这种记录方式的产生过程。学生很容易从中意识到教师将同学们使用的表格与图形有效结合起来，更巧妙简洁。不刻意留痕的学习过程让教学更自然而然。

当所有数据及其发展趋势呈现在黑板上时，让学生进行归纳概括的环节就变得水到渠成，学生也能由此得出结论。同时还有利于学生对学习作出反思，提升自主学习能力。因此，板书在数据处理过程中会推动全班同学经历从数据—证据—结论的全过程。最终，本节课实现了设计之初要达成的概念目标。