高阶思维视域下的初中科学复习课教学设计

一、高阶思维的含义

高阶思维是科学核心素养的重要组成部分，是个体适应环境、寻找认知平衡的关键能力。在具体的认知情境中，高阶思维体现为个体在解决真实问题时，对问题的分析、方案的评价和创造性的想法。高阶思维包括分析、综合、评价和创造等能力，对初中生未来学业与生活来说会起到重要作用。通过高阶思维培养，学生能够更好地适应未来社会的变化和挑战，具备自主学习和持续发展的能力。

二、指向高阶思维的初中科学复习课教学设计意义

初中科学复习课旨在帮助学生回顾和巩固已经学过的知识，提高他们的学科素养和成绩，为进一步学习打下坚实的基础;同时帮助学生建立对科学知识的整体框架，促进学生综合思考和理解，培养他们的科学思维。但当前初中科学复习课普遍存在识记、理解、应用等低阶认识技能训练，会使学生出现成绩下滑的状况，甚至引起厌学情绪。因此，教师探索培养学生高阶思维的初中科学复习课教学设计，对于发展学生学科思维、培养学生的核心素养及提高初中科学教育教学质量具有重要意义。

三、指向高阶思维的初中科学复习课教学设计案例——“观察动物：缢蛏”

本文选择“观察动物：缢蛏”课作为教学案例，设计了一堂具有思维含量的教学。缢蛏是一种常见的水生动物，具有独特的生态特征和行为习惯，可以引发学生的兴趣和好奇心。本文通过建构模型、推理论证和创新思维三个维度，让学生在观察、思考和实验中运用高阶思维对缢蛏在生物链中的地位及作用进行深入分析，探究生态平衡和环境保护等关系，从而培养学生的社会责任感和环保意识，促进学生核心素养的发展和真正落地。

（一）对照课标，培养高阶思维的教学目标设计

对照新颁布的《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称《课程标准》），我们发现浙教版科学七年级上册“观察生物”这一单元包含了三大学科的核心概念，分别是生命系统的构成层次、生物体的稳态与调节、生物与环境的相互关系。《课程标准》要求教师在进行教学设计时，有意识地将科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等核心素养的培养有机融入学习过程。林崇德先生曾提出：我国在“文化基础”素养中提出的“批判质疑、勇于探究”等科学素养对应批判性思维，在“社会参与”素养中提出“问题解决、技术运用”等实践创新能力对应问题解决和创造性思维。基于课程标准和上述理念，本文围绕学科核心素养确立以下学习目标，如文末图1所示。

（二）立足教材，培养高阶思维的教学内容设计

“观察生物”单元学习内容包括生物和非生物的区分、生物体的结构层次、常见的动物和植物以及物种的多样性。在完成本部分学习后，学生对常见生物的形态结构与生活习性有了一定的认知，但头脑中的科学知识较为零散、孤立、不成体系，难以形成结构与功能观、适应与进化观等科学观念。其次，大部分的生物在生活中不常见，且对于熟知的生物，学生也没有经过系统的观察和研究，缺乏实践经验，难以将科学知识应用到生活中。因此，针对以上问题，教师以观察动物为着力点，在复习课上帮助学生对研究动物过程中的方法进行总结和梳理，提炼出研究动物的观察角度和观察方法，并通过观察缢蛏加以学习和应用，培养学生主动建构知识体系的能力。

（三）重在实践，形成高阶思维的教学过程设计

高阶思维的发展依赖一个贴近真实生活经验的学习情境来激活其中的认知成分，真实、复杂的问题情境为学生发展高阶思维提供了直观、生动的形象。同时，本课时采用合作式、体验式、建构式的学习方式，让学生在与同伴合作、互动的过程中进行知识建构，发展高阶思维。同时，为了使学生能了解自己的学习情况，更好地达成学习目标，教师在教学环节中融入课堂评价，通过评价确定学生学习状态与目标的差距，促进学生高阶思维的发展。

环节一：走进生活，唤醒思维

上课伊始，教师从学生的真实体验出发，提出问题：说一说你在菜场的水产品区看到过哪些动物。唤醒学生先前经验，教师追问：如何区分毛蟹的雌雄、虾菇的肥瘦？

教师小结：观察很重要，能很好地指导我们研究动物的形态结构和生活习性。

环节二：提炼知识，建构模型

教师继续提出问题：我们已经学习了鱼的观察，请回忆：①鱼通过什么结构保护自己？②鱼通过什么结构运动？③鱼通过什么结构呼吸？④鱼通过什么结构进食？教师通过问题链引导学生总结、提炼出观察动物的一般方法：重点观察法和顺序观察法，以及观察动物的常规角度：保护、运动、呼吸、进食，从而构建观察动物的模型。

环节三：观察缢蛏，应用模型

教师继续引导学生思考：缢蛏通过什么结构进食？学生推理缢蛏可能通过未命名的管状结构进食，并通过实验验证，如图2所示。学生通过实验探究，观察到缢蛏通过入水管和出水管进食。教师继续提出问题：①缢蛏如何消化食物和呼吸？②缢蛏的消化与呼吸结构在哪里？③你准备怎么观察？学生提出从外部观察转向内部观察，解剖缢蛏，重点观察内部结构。学生借助放大镜辅助观察，发现贝壳、外套膜、足、出水管和入水管，其次在内部还观察到类似于鱼的鳃状结构，以及大大的一团，推断这两个结构可能与缢蛏的呼吸和消化食物有关。教师小结：类似于鱼的鳃状结构是缢蛏的鳃，大大的一团为缢蛏的内脏团，食物在内脏团中进行消化。

环节四：推理论证，发散思维

学生应用模型后，教师进一步提问：如何使菜场买回来的缢蛏多活一段时间？缢蛏生活在哪里？多少盐度的水适合缢蛏生存呢？学生根据海水的平均盐度进行推测，对“适宜缢蛏生存的海水盐度可能是多少？”这个问题进行探究，设计实验方案，用简单的图形和文字记录在学案中。由于长周期的实验难以在课堂中开展，教师提前完成实验，并以视频加速的方式向学生展示实验过程。学生根据实验数据进行分析，并将数据绘制成图表，如图3所示。学生通过分析、综合、评价，得出适宜缢蛏生存的海水盐度为2.0%。教师追问：一定是2.0%吗？教师再出示科学家的研究成果：缢蛏死亡率和海水盐度的关系，如图4所示。学生修正结论：适宜缢蛏生存的海水盐度范围是1.5%～2.5%。

通过分析、综合数据，学生得出缢蛏实际生存环境的海水盐度低于3.5%。以宁波最有名的宁海长街缢蛏为例，教师出示三门湾海岸边滩涂的地形图，让学生根据地形图推理缢蛏实际生存环境的海水盐度低于3.5%的原因。教师小结：海岸边有陆地淡水汇入，稀释了海水，导致海水的盐度降低，且在一定范围内波动。为了使实验结论更有说服力，教师用盐度计测量了今年10月份三门湾海水的盐度约为2.0%，说明缢蛏的真实生存环境符合这个实验结论。学生通过以上几个环节的探究实践活动，形成缢蛏观察报告，如表2所示。

环节五：解决问题，思维创新

出示福建省闽江口滩涂、宁波宁海长街滩涂以及洪泽湖水域的盐度数据，引导学生推测：生长在这三个环境中的蛏子是否为同一种？蛏子结构是否有区别？以此说明不同的生存环境，蛏子的结构不同，种类也不同。

课堂的结尾，出示观察任务单，将学习内容进行延伸。观察任务第一阶段：观察菜场中的动物。第二阶段：观察学校里的动物，走进动物生存的环境去研究观察动物，对动物和环境进行协同观察。第三阶段：养殖一种小动物，用连续观察的方法持续研究，并通过观察报告的方式完成以上观察任务。

四、总结与反思

本节课情境真实，探究活动丰富，学生的学习兴趣明显增强。通过对动物观察模型的建构和应用，学生主动复习了生物体的结构层次、常见的动物、物种多样性等基础知识，初步形成结构与功能、进化与适应观念，实现从知识到观念的进阶。本课从“如何养殖缢蛏”的真实情境出发，将生活问题转化为科学问题，探究海水盐度对缢蛏生存的影响，在此过程中培养学生的系统性思维、逻辑性思维与批判性思维。本节课从不同水域生存的蛏子逆向推测蛏子的结构与功能，培养学生的逆向思维和创造性思维。

在进行复习课教学过程设计时，教师应围绕真实情境，以探究实践为载体，将高阶思维穿插在学习活动过程中，从而达成教学目标。纵观本节课，教师基于学生生活情境引发思考，设置了多层次的探究实践活动，有效地引导学生进行高阶思维的学习和实践。因课堂时间的限制，本节课的重点落在模型建构和推理论证两个维度，对学生创新思维的培养不足，因此需要学生在课程结束后走进充满烟火气的菜场中，进一步应用与实践本节课所学知识，以此发展学生的创新性思维。