指向深度学习的小学科学作业设计

科学作业作为表征学生知识深度的重要载体，设计时要凸显缄默知识，[1]要保持作业目标与课堂教学目标一体化，更要体现其进阶的深化学习作用，使学生在完成作业的过程中实现思维发展。当前科学作业目标多聚焦在知识及技能上，忽视背后的素养与智慧，作业设计缺乏层次性、实践性、开放性。[2]习得性作业以巩固知识技能为基本，以发展核心素养为目标，由浅入深、由表及里、综合运用，从而实现指向高阶思维的深度学习。

一、先行习得性作业，“沉浸”式概念学习

先行习得性作业指在课堂教学前为学生接受新知识准备的铺垫型作业。学生通过完成先行习得性作业获取直接经验，在课堂学习中通过回忆事实或回顾过程，高效接受新知识。

1.阅读先行，突破课堂局限

科学的学习是从无序到有序，不断优化知识结构的过程。小学生对科普书籍的阅读较少，知识基础较弱，在这种情况下开展教学，学生学得困难、教师教得艰辛。阅读类先行习得性作业，并不是简单的预习，而是寻找课堂教学的联结点。学生通过阅读科学家成长故事、科学真理发现的历史等，了解科学家发现科学真理的过程，有助于他们在课堂中形成更深刻的理解。

例如，教学六年级“宇宙”单元时，教师可尝试增加“科学小讲堂”，让学生作为“小老师”，课前五分钟时间，结合课件谈谈天文学家一生、讲讲地球卫星月球、说说太阳系行星之最、聊聊星座故事等。在实践过程中发现，对于“科学小讲堂”，学生的参与度更高，而其他学生也会有意识地在课前查阅相关资料，使课堂中的交流更加精彩、更有碰撞和收获，这无形中促进了课堂的高效开展。

2.观察先行，突出经验积累

学生的课堂时间有限，但他们的生活是无界限的。很多科学实验需要定点、定时观测，这些耗时一天甚至几月的长观察是无法在课堂上完成的。学生借助课外时间观察，结合课前笔记梳理，对整体变化有一个清晰的感知，进一步巩固知识的整体性。在此类作业的实践过程中，为了鼓励学生持续地观察、记录、分析，教师可利用智能线上软件，适时提醒他们照片打卡，并进行阶段性的班级交流分享会。

如种植、饲养型长作业，包括观察植物的发芽生长、动物的生长变化等，这些观察记录的时间跨度很大，课堂教学中只能展示几个生长片段，导致教学片段化，缺乏整体性。五年级“生物与环境”单元，有4个实验需要课内外联动操作完成，教师可引导学生在课外观察记录绿豆种子的发芽、绿豆苗的生长，通过拍摄（如图1）或绘制，辅以文字的简单描述，将绿豆的生长过程在课堂中展示，再通过个例到整体，归纳总结种子发芽、绿豆苗生长的必要条件。这样，一节具有整体性的课堂便得以形成。

3.思考先行，凸显探究欲望

在明确教学总目标的基础上，教师设计此类作业时需充分挖掘教材中的主干知识，提出富有较大思考价值和思维开拓空间的先行性问题，引领学生自主进入开放的知识空间，梳理出一节课的知识重点甚至一个单元所隐含的价值。[3]科学教材中有较多的小项目，旨在让学生通过体验设计、制作、改进的过程融会贯通核心概念。但此类课堂容量较大，40分钟难以完成，教师可以通过思考前置，让学生在课前积极展开设计并绘制，把课堂变成交流、完善方案的思维碰撞“舞台”，提高教学效果。

例如，六年级《设计塔台模型》一课中，学生在前一节课中完成了“塔台竞标书”的设计和绘制，已经掌握了设计原理、制图方法，本课如再利用课堂时间重复设计，学生的学习兴趣不高，且课堂时间的利用率差。教师可在本单元第三课结束时将模型建材材料、评分标准说明清楚，将设计型作业先行于课堂，让学生能够充分利用家庭、学校、社会资源进行多方资料查阅。学习力较好的学生拥有足够的思考时间，可以加入更多创新设计；而学习力较弱的学生可以通过家长帮助，更轻松地完成设计任务。这样，课堂探讨设计方案（如图2），使学生的思想交流与碰撞更为丰富，课堂也更加高效。

二、巩固习得性作业，“层进”式思维提升

巩固习得性作业需要多步思维参与，练习内容是课堂上新学过的知识点。作业源于课程内容，其目的是应用知识，助推学生利用课堂习得的技能或概念，结合逻辑推理的思维能力解决难题。

1.基础巩固，立足知识增量

基础巩固类习题，是对思维进行单一理解、记忆，可移植性较差。此类习题将情境与问题建立初步联系，对概念的理解注重映射、关联，保证作业的可理解性。[3]作为课后习题中浅层学习的模块，此类习题设计时需与课堂教学紧密相连，指向核心知识或重要实验的回顾，避免作业内容陌生，导致作业难度太大，加重学生负担。习题类型包括课堂知识点回顾、相关影响因素筛选、反向思维题训练等。

例如，四年级《感受我们的呼吸》一课中，学生通过呼吸模型完成了对呼吸成因的探究，理解并记忆了本节课的重点知识：膈肌舒张、收缩是呼吸的主要动力。在设计习得性作业时（见表1），教师可以使用直观的模型图帮助学生回顾模拟实验，并通过填空、选择等习题形式，进一步加深他们对呼吸器官具体特征及作用的理解和记忆，完成概念的建构。教师在设计作业时，可以使用反向思维，将课堂中“思考模拟呼吸器官可使用哪些材料”转换为“模型中的材料模拟什么呼吸器官”，使课堂增量意义化、功能化。

2.提升巩固，立足概念内涵

提升巩固类习题，需要多层次思维的共同应用，可移植性一般。此类习题将情境与问题建立一定联系，建构抽象术语与可观测具象事物的关系，对概念的理解注重系统、整合，是知识拓展、迁移的过程，实现知识的功能化。作业的难度适中，有对科学概念的巩固，也注重在解题过程中发展学生分析简单问题、解决情境问题的能力，属于拔高练习。习题类型包括情境分析题、实验分析题等。

设计此类题目时，教师需遵循学生的认知发展规律，通过科学问题的生长性、联系性，自然而然地创设情境，为他们提供知识或技能的运用切口，引导他们对现象、数据、变化等进行分析，得出科学结论，并发散性地寻找真实生活中的实例，发展他们的科学思维，提高他们解决问题的能力。如“食物链和食物网”作业单中，分析草原生态系统中单物种被捕杀或大量繁殖后其他物种数量的变化，从而落实“生态系统中生物之间相互影响、相互依存”的科学概念。

3.素养巩固，立足科学体系

素养巩固类习题，是应用、分析、综合的思维训练，需结合学生生活中遇到的真实情境，鼓励他们从系统思维层面统筹多个要素结构的变量，理解自变与共变关系，由核心概念统整发展至某一科学观念的理解，并建构这一科学观念和已有科学知识体系的联系。[4]这类习题可以是综合性实验探究、多角度问题解析等，鼓励学生用科学的眼光去发现，并提出更多相关的科学问题，从而推进他们高阶思维的发展、核心素养的形成。习题类型包括错题整理、融合性实验探究、科学观察日记等。

以2021学年温岭六年级质量检测实验探究题21题（如图3）为例，本题是典型的融合性实验探究题。习题以逻辑为主线，以证据为支撑，以分析评估为落脚点，核心是发现和创新，并具备必要的区分度，是具有思维深度和广度的习题。学生在完成习题的过程中，要在短时间内从翔实的资料中筛选必要信息，进行归纳与概括，对实验结果进行推理、提炼，得出相应的科学结论、科学规律或科学方法。

三、拓展习得性作业，“成径”式素养培育

拓展习得性作业是学生在理解新知识的前提下，结合原有经验解决实际问题的习题。在这个过程中学生综合运用各种知识、技能，突破原有的思维模式，自主寻找解题路径解决实际性问题或完成项目化活动，从而提升科学素养。[5]

1.样本拓展，着眼概念普化

为了让学生得出一个完整、一致的科学结论，科学课堂教学中采用的样本多是同样的、具有代表性的，这虽然能让学生更快、更统一地得到结论，但也意味着样本的单一化。在真正的科学探究过程中，科学结论的得出需要使用多个样本来检验，长期使用一个样本进行推断，很容易让学生对科学研究过程的理解产生偏差。拓展习得性作业的设计和实施，可以很好地弥补这一缺陷，提升科学探究的层次。

例如，四年级《声音是怎样产生的》教学中，教师往往使用钢尺、音叉、小鼓这3种现象较为明显的材料进行探究，学生通过观察得出“发声的物体都在振动”这一结论。但生活中有很多发声物体的振动是微弱的，很难用肉眼观测到，学生仍旧会有“发出声音的物体都在振动吗”的疑虑。因此，教师在课堂教学结束后，可以布置拓展习得性作业：尝试用各种方法，观察生活中发声物体的振动现象。学生可以借鉴课堂上音叉放入水中有波纹、黄豆放在鼓面有跳动等可视化的实验方法，对身边更多的物体进行观测、分析，进一步巩固课堂中得出的实验结论。

2.系统拓展，推进综合探究

在科学教材中，有许多以项目学习为导向的课程，这类课程常常伴随着问题解决或科技制作，但由于课堂时间有限，部分环节就需借助拓展习得性作业来完成。此类作业设计时需遵循实践性、合作性原则，充分利用家庭、学校、社会各方面的资源，鼓励学生寻找并分析生活中的一些有趣现象，设计能让他们以合作小组形式综合运用所学知识、技能等解决生活中的问题，促进他们树立学好科学的信心。

以制作型拓展习得性作业为例，它将科学、技术、工程、数学有机融合，对学生创新能力的培养起到关键作用。由于制作环节需要大量时间，教师可以采取课内设计交流的形式开展，再布置相应的拓展习得性作业，鼓励学生自选材料、创新设计、自主制作，让他们在玩中学、做中思，拓展了跨学科学习的空间，如塔台模型的制作（如图4）。

3.创新拓展，实现应用创作

能提出问题并尝试运用方法去解决问题才是科学研究的最终目的。[6]拓展习得性作业是针对学习力较强的学生，在他们提出问题或想法后，教师给予科学指导，让其分析原因、制订计划、动手探究、观察现象并得出结论，逐步掌握科学探究的方法与技巧，提升课堂教学的效果。

五年级“船的研究”单元结束后，有的学生对于浮力的探究兴趣浓厚，在设计制造小船的基础上，仍想继续探究潜水艇的工作原理。学生不满足于课本“通过调节自身重量实现沉浮变化”的解释，想要通过实验来进一步验证。几名学生在课后继续查阅资料，了解了更多关于潜水艇沉浮原理的资料，他们在教师的引导下，利用废旧矿泉水瓶、橡皮管和打气筒制作潜水艇模型，自主完成了潜水艇沉浮探究实验，并整理出简易“潜水艇”的实验方案，与其他同学分享实验方法和结论。

实验名称：简易“潜水艇”

实验材料：透明塑料饮料瓶、细橡皮管、硬币、大脸盆、胶带、打气筒、油性橡皮泥。

实验步骤：

①在透明饮料瓶的同一侧壁上均匀地打几个小孔，作为进水孔。

②在透明饮料瓶打孔的一侧用透明胶布粘上几枚硬币。

③在饮料瓶盖上打一个孔，并插入一根长约1米的橡皮管，并用橡皮泥密封，另一端连接打气筒（如图5）。

④将制作好的“潜水艇”放入水中，使有孔的一侧朝下。

⑤拉开打气筒，使“潜水艇”里的空气进入打气筒，观察“潜水艇”的变化（如图6）。

实验现象：抽掉“潜水艇”里的空气，下沉；往里面打空气，上浮。

实验结论：潜水艇是依靠体积不变，改变自身重量实现沉浮的。

小结

课堂教学和作业不是简单的从属关系，它们是相互促进和补充的关系。[7]习得性作业在与课堂教学目标一体化的基础上，更能体现深化学习的作用。[8]先行习得性作业、巩固习得性作业、拓展习得性作业让思维训练逐步提升，这种多维度、多方面的反复渗透，可以培养学生的关键能力，促进他们建构更完整的科学概念体系。

（作者单位：浙江省温岭市太平小学东部校区）

参考文献

[1]胡新华.基于深度学习的小学数学分层作业设计策略[J].福建教育研究，2023（04）.

[2]吴光潮.深度学习视域下数学课堂作业的功能解析及设计策略[J].福建中学数学，2023（08）.

[3]苑艳艳.单元作业整体设计 撬动课后学习方式的变革——“双减”背景下小学语文作业设计的思考与探究[J].中小学信息技术教育，2022（02）.

[4]魏金辉.优化作业分层设计发挥作业育人功能[J].教育艺术，2022（05）.

[5]王蕾.基于进阶性作业设计的作业单设计研究[J].中国信息技术教育，2021（20）.

[6]高燕.指向思维进阶的单元整体作业设计[J].福建教育，2023（01）.

[7]吴志健.学习进阶理论视域下习得性作业设计[J].中小学教师培训，2020（11）.

[8]刘琳娜，刘加霞.学习进阶视角：作业设计的目标、任务及其评分量规[J].基础教育课程，2022（08）.