基于学习进阶的科学概念教学

科学课程标准提出，要科学安排进阶，设计适合不同学段、由表及里、由易到难的活动，形成有序递进的结构。学习进阶指学生在学习同一主题概念时所遵循的一系列由简单到复杂、相互关联的概念序列描述。教师根据学习进阶理论设计科学学习活动，可以让学生在不同学习阶段开展连续的、由简到难、相互联系的学习，改变以往较为零散、割裂的科学概念学习状态，逐渐发展、完善科学概念建构，并对知识进行内化升华，迁移至实际问题的解决中。在四年级“呼吸与消化”单元《食物中的营养》教学中，我们探索了基于学习进阶的教学来促进学生的科学概念学习。

一、设立进阶节点，架构进阶路径

学习进阶节点相当于学生学习过程中的台阶，决定着学生“从哪里来”“到哪里去”“怎么去”。科学课程标准指出了小学阶段需要学习的核心概念和不同学段需要发展的具体科学概念，此为教师设立进阶节点的重要依据（《食物中的营养》学习进阶节点如图1）。

1.进阶起点

维果茨基认为，学习应从最近发展区出发，通过学习适当难度的内容，跨过最近发展区而达到下一发展区的水平。学生的最近发展区就是学习进阶的起点。教学前，我通过问卷调查和访谈了解学生学习的起点：他们已经知道一天中食用的食物非常丰富，并可能会给人体提供营养，但是不清楚具体提供了哪些营养物质，以及不同食物分别含有哪些营养物质。

2.中间节点

学习进阶中有很多中间节点，帮助学生逐渐抵达进阶终点。从核心概念的高位往下看，一个实验、一课时、一单元、一个学段的教学目标常常就是中间节点。本节课的中间节点依次为：了解常见的营养成分名称；运用多种科学方法寻找食物中的营养成分；通过分析证据发现没有一种食物富含六大营养物质。

3.进阶终点

对于小学生来说，学习进阶终点往往是小学毕业时学生应该达到的由学科本质、学生认知水平、课程标准、社会预期等共同设定的学习水平。因此，教师要有针对性地设计学习活动，明确学生需要“到哪里去”，统整各阶段学科知识，帮助他们实现高效学习。综合课程标准、教材和学生的认知水平，本课的进阶终点应为：食物能提供人体必需的六大营养物质；不同的食物含有不同的营养物质。随着本课进阶终点的确定，上位的科学概念“人的生活习惯影响身体健康”也逐渐明晰。

纵观学生的整个义务教育阶段学习过程，学习进阶终点应是学科核心概念。教师需要在明确现阶段进阶终点的基础上，全面了解其他学段的学习目标，凸显概念进阶的逻辑性和系统性。比如，本课在跨越三个中间节点后到达终点，并为学习下一课《营养要均衡》做好进阶准备。通过整个单元的学习，学生逐渐建构“人体所需的营养是从食物中得到的”“食物的种类很多，并含有丰富的营养成分，保持合理营养，才能使身体健康”等单元具体概念。

二、遵循认知结构，调整进阶路径

教师应该在尊重教科书编排的基础上，围绕进阶节点，遵循学科的知识结构，调整进阶路径，使学习路径符合学生的认知结构。本课需要学生通过观察食物在纸上涂抹后的痕迹，检验食物中是否含有脂肪。教材安排该活动的进阶节点和对应的学习内容见表1。

四年级的学生已经具有水的“三态”的前概念，但是对于水留在纸上的现象和水蒸发后纸的变化并没有太多的观察经验。由于认知结构出现断层，在第一次试教中，学生不能有效辨别油迹和水迹，他们认为白菜中的水迹是油迹，白菜含有脂肪。因此，在后来的教学中，我增加了“观察水迹”的活动，调整该节点的进阶路径（如图2）。

调整后的进阶路径填补了缺漏的知识（关于水迹的认知），使学生能从完整连贯的认知体系中寻找多条证据，鉴别食物在纸上涂抹的痕迹更接近油迹还是水迹，积累更多的事实经验，并以此为支架，轻松到达下一个“台阶”。

三、搭建进阶支架，优化进阶路径

学习进阶中的“阶”，既是帮助学生进阶的“台阶”，也是学生进阶的障碍。教师需要搭建难度适宜的支架，帮助学生轻松跃到下一个“台阶”。

1.问题链驱动思维进阶

有效的问题链可以帮助思维“合纵连横”，是促进学生思维进阶的有效途径。在教学本课时，我在课前、课中、课后分别设置了三个问题：昨天吃的食物中有哪些营养物质？怎样在食物中找到这些营养物质？昨天一天所吃的食物，能满足我们人体的营养需求吗？三个问题从了解学生学习进阶的起点开始，引导学生从对营养成分名称的认识转向对营养成分鉴别的认知，最后走向营养和人体健康的关系。三个问题层层递进，引发学生认知冲突，并解决冲突，最终达成认知平衡。问题链其实就是进阶思维路线图，让一节课的脉络变得清晰可见。

2.学习单导航自主进阶

学习单可以成为学生自主进阶的“导航系统”，帮助他们通过自主探究掌握如何自主寻找进阶的路径以及跨越障碍的方法，使他们主动进阶并内化科学概念。

如“用实验检验的方法寻找食物中的脂肪”这个活动，学生先通过学习单明确检验目的、检验样本、检验方法，然后迅速进入实验检验的环节，并将食物在纸上涂抹的痕迹直接呈现在记录单上，用直观的证据证明自己的检验结果，建构“肥肉、花生中含有脂肪，白菜、虾米中没有脂肪”的科学概念。以学习单（如图3）作为进阶支架，能有效避免教师讲授过多，给学生充分的探究时间和空间，让他们可以对照学习单，根据自己的节奏和兴趣开展自主探究。

3.班级记录表呈现思维进程

班级记录表是全班同学共同的学习记录单，在教学活动中逐步完成记录单，有助于呈现学生的思维进阶过程，帮助他们明确下一阶段的进阶方向。

在实验探究环节中，学生通过实验检验出白菜、猪肉、花生、米饭等食物含有不同的营养物质，并将检验结果汇总在班级记录表中。在记录表的提示下，学生发现只有虾皮中没有检验出营养成分，于是产生疑问：虾皮中没有营养成分吗？新问题的产生，意味着新的学习再一次发生。班级记录表将学生零散、模糊的发现以有序、清晰的方式呈现出来，帮助他们梳理、归纳，让他们从“实验是寻找营养成分的好方法”的科学观念进阶到“实验不是寻找营养成分的唯一方法”。

4.多种科学方法助力进阶

科学课程标准指出，要采用多种科学学习方法，使教学活动符合学生的认知发展规律、充分调动他们的积极性。当学生发现实验检验的方法难以检验出所有的营养成分时，探究的脚步戛然而止，概念的建构遇到壁垒。此时，教师要适时引导学生使用更多的科学方法，如查阅资料、查看营养成分表、访问专家等。教师通过出示常见食物营养成分表、不同食物包装袋、专家访问视频，帮助学生搜集更多的证据，寻找不易被实验检验的营养成分，修正、完善科学概念，同时发展科学探究能力，提升科学素养。

四、嵌入教学评价，实时调控路径

《人是如何学习的》一书指出，学生的思维需要以各种方式被教师及学生自己观察到，比如研讨、作业等。评价不仅存在于某一阶段，更应在学习过程中持续进行。根据威金斯的UbD逆向设计模型，教师需要在课前就确定评估量表，显示学生“到达了哪里”。教师要在不同的学习阶段，适时嵌入评价手段，逆向反思学生是否达成了学习目标。本课逆向反思评价设计表见表2。

在学习开始前聚焦预期学习结果，通过评估特征将内容标准、学习目标具体化，以评价量表为依据，反思学习进阶过程，可以有效调整学习进阶路径设计，帮助、证明学生真正建构科学概念，并理解、运用科学概念解决问题。

科学概念的学习过程是漫长的，以学习进阶为理论依据，促进概念建构，符合学生的认知发展规律。在教学实践中，教师要跟踪观察学生的科学概念掌握程度，分析其学习进阶过程，建构进阶认知模型，从而实现深度学习，发展其核心素养。