基于思维进阶设计教学

科学课注重安排学习进阶，形成有序结构，表现为学习内容由浅入深、由表及里、由易到难，学习活动从简单到综合。教师利用进阶式的学习内容，采取有效的教学策略，可以促进学生的认知发展，让其思维进阶。现以特级教师沈晓英执教的《温度与水的变化》一课为例，分析思维进阶理念下如何设计适切的教学内容，触发学生的积极思维。

本课是五年级“热”单元的起始课，对应的核心概念是物质的变化与化学反应、能的转化与能量守恒，主要学习内容是物质的三态变化及能的形式、转移与转化。教学中，学生通过探究温度的变化和水的形态变化，了解温度发生变化表示热量在传递，完善“热量变化导致了物体温度变化”这一科学概念。

相比三年级“加热水的实验”，五年级的学习内容强调感知能量传递与形态变化之间的联系。如何让学生将肉眼看不见的热量传递用语言表述出来，如何将热量的传递、温度的变化、水的形态变化相关联，是本课的重点。本课的难点是，教师能否安排循序渐进、螺旋上升的教学活动来突破“热量使水的形态发生变化”这一困局。

一、关联新旧知识，把握思维起点

教师要创造良好的学习情境，采用灵活多样的教学方法，促使学生发现新旧知识之间的内在联系，并把新知识纳入已有的知识体系中。学生的旧知与新知之间存在哪些差距或难点，是教师展开教学的立足点，更是思维的触发点。

在本课的导入阶段，教师需要创设一个学生熟知的有关于水的生活情境，让他们围绕“水”展开讨论，说说对水的三态的认知，并谈谈水在什么条件下会发生三态变化。

课始，教师用教材中的大自然图片唤醒学生对水的认知，让他们回忆水在大自然中的三种形态——冰、水、水蒸气。在交流的过程中，学生很容易认为像云一样的白烟是水蒸气。于是，教师强调水蒸气是肉眼看不到的，纠正学生错误的前概念。之后，通过提问“冰、水、水蒸气这三种形态之间如何转变”，让学生回忆三年级学习的关于水的内容。这些将作为接下来探究水的形态变化与温度关系的基础。在学生交流水变成水蒸气的过程中，教师介绍了什么叫沸腾，并将沸腾与水蒸气的产生情况进行关联，这些将为之后学生探究水加热沸腾时的实验观察提供有力的引导。教师牢牢抓住了学生思维的生长点，利用了思维的冲突点，让课堂教学顺利进行。

二、巧设问题链，形成积极思维

科学课程标准强调，教师应着眼于学生思维的发展，创设有价值的问题情境，精心设计符合他们思维发展的问题链，引导他们发现并提出问题，在分析、解决问题的同时又产生新的问题，从而充分调动他们的学习积极性，提高他们的思维参与度。

1.提示阶段

实验开始前，教师一般会出示温馨提示。这个阶段，学生在问题链的引领下积极、全面地思考，更加关注实验的细节。

教师通过问题①“护目镜和毛巾有什么用”，引导学生思考实验的安全性。通过问题②“观察、记录什么”，引导学生关注实验观察与数据记录，强调记录方式，为形成科学观念奠定基础。通过问题③“撤掉酒精灯的目的是什么”，让学生意识到停止加热后，水温的变化会是怎样的，和加热有什么不同，让他们认识到实验既可以正向论证，也可以反向论证，强化正向、逆向思维。通过问题④“通过折线图能论证预测吗”，让学生基于数据实证积极思维，合理解释论证水温的变化与热量有关，验证假设。在这些问题的指引下，学生的实验有序进行，实验数据的采集也变得不再单调。

2.设计阶段

学生在问题的引领下积极思维，作出猜测和假设，并在此基础上设计研究方案，通过不同的方法和途径寻找证据。

在本课中，教师设计了三个有关联的问题，让学生进行深度交流，明确热量使水的状态发生变化。问题①“是什么让水持续升温沸腾变成水蒸气”，让学生关联生活，建立假设，将实验重点聚焦到水的状态发生改变的原因上，让他们之后的观察活动更有针对性。问题②“什么是热量”，唤醒学生关于热量的认知，并关联生活实例用语言解释热量，促进他们思维外显，更能让他们在之后的实验中关注热量的相关现象。问题③“热量从哪里来，是谁把热量传给了水”，让学生明确了用酒精灯加热，认识到火能提供热量，酒精灯的火焰把热量传递给了水，水的温度升高最终沸腾，物理形态发生变化，变成水蒸气。

通过这样的问题链设计，学生能轻而易举地将先加热到沸腾再停止加热的实验过程设计出来，同时预测与实证思维能力也进一步得到了提升。

3.分析阶段

“现象—推论—实证”是科学实验的一般模式，如何从现象形成合理解释，去验证假设，总结推论，建立实证意识，是科学课堂的教学方向。

在本课的实验分析环节，教师通过问题①“总结实验过程发现了什么现象”，让学生在关注水温变化的同时，也关注水在加热过程中发生的变化，为学生形成合理解释奠定基础。通过问题②“这一现象的解释是什么”，让学生在描述现象的基础上，将现象与解释相关联，主动分析实验数据，根据温度上升的数据，结合酒精灯的加热过程，论证热量的吸收会让水的温度上升这一预测。通过问题③“证据是什么”，训练学生的实证意识，让实验结论有迹可循，让他们意识到要用事实说话。

在实验分析环节，教师通过“现象—推论—实证”这样的范式问题链，让学生运用综合、比较、分析等思维能力，对现象进行解释，形成实证意识。

三、创设晋级阶梯，加快思维进程

教师只有找准学生的基础，设计相应的活动，才能为他们有效搭建认知的“阶梯”，帮助他们发展和完善原有的认知结构，形成认知体系。有些阶梯，坡度较小，可以让学生自己轻松地走一走；有些阶梯，坡度较大，教师可以稍微扶一扶；有些阶梯，坡度太大，教师可以为他们放置一块“垫板”。

1.改进装置，扫除路障

教材中用传统的酒精灯对烧杯中的热水进行加热，学生要加热水至沸腾，停止加热3分钟，观察水的温度和状态，再对水进行加热，并观察水的温度和状态。在实际教学过程中，这样的探究过程耗时较长，需要两次点燃酒精灯，一堂课很难完成教学任务。同时，学生的记录以文字和数字为主，对能量以及水的温度、形态方面的思考甚少，思维提升有限。基于此，教师对实验材料及实验方法进行改进，突破教材中的局限，使学生的学习效率有了较大的提高，逐步提升思维能力。

在小组实验开始前，教师就将热水倒好。这样能减少热量的散失，缩短学生对水加热至沸腾的时间。在实验装置方面，教师进行了创新（如图1）：在烧杯上加盖，有效阻碍了加热过程中水的热量往空气中传递；用铁架台将温度计固定，以防温度计掉落。对实验仪器的改进，为之后实验数据的获取、记录、分析争取了更多时间，让学生在短时间内观察到了探究环节中最有价值的现象，扫除了时间上的障碍，为他们思维进阶提供了捷径。

在实验的记录方式上，教师除了让学生记录温度之外，还让他们用画图的方式记录水的变化，将较难描述的现象用图形表达，促进他们思维的发展。借助折线图（如图2），学生很容易发现温度的变化过程及规律，他们能更容易通过图表上对信息进行分析、综合、比较，建构“加热，热量增多，温度上升；停止加热，热量减少，温度下降”的科学观念。

2.张弛有度，设置坡度

教师需要了解学生原有的科学能力、实验探究基础和期望达到的能力目标，在问题与问题之间设置难度适中的“思维阶梯”，让学生的思维能力顺利进阶。

本课的核心问题是：水沸腾后变成水蒸气，这一变化与什么有关？学生很容易得出答案——温度，但温度背后隐藏的热量是学生很难表述清楚的。为解决这一难题，教师从学生熟知的温度入手，基于实验数据，设置了由易到难的问题。教师通过提问“温度由谁提供”为学生搭建思维支架，让他们快速找到“火”这个关键点来进行实验设计。随后，教师提出思维含量更高的问题“火为什么能让水温升高”，让学生深度思考，将思考角度延伸至热量。在分析环节，教师以数据分析为基点，让学生通过实证分析，将关注点放在更加抽象的“水的形态”上，从而得出“在加热过程中，水吸收热量，温度升高，变成水蒸气”。在解决“什么能使水的形态发生变化”这一教学难点时，教师通过设置不同坡度的思维阶梯，让学生寻找水温升高的直观因素，引发火与水温升高之间关系的深度思考，从而顺利解释水的状态为什么发生了变化。在抽丝剥茧般的思维过程中，学生联结生活经验，认识到“热量与物质形态有关”，顺利认识到水沸腾时，水大量变成水蒸气，热量散失给空气，完成形态的转变。

（作者单位：浙江省宁波市镇海区鲲池小学）

参考文献

[1]周继光.巧用猜测，助力实证——例谈“猜测”在小学科学实证式课堂中的有效应用[J].新课程（小学），2019（04）.