为理解而教：初中科学课堂活动价值的深度开发
作者： 汪小三
［摘 要］新课标强调探究实践的重要性。科学教材中的“探索活动”栏目本应具有多方面的价值，但目前教师往往局限于让学生通过活动积累经验，关于活动在促进理解、满足创新需求以及创建最近发展区等方面的价值研究却相对较少，实际应用也不够广泛。因此，分析理解并深入探讨活动的不同层次与维度，有助于教师在科学课堂教学中充分发掘和发挥活动的价值。
［关键词］课堂活动；价值；理解；初中科学
［中图分类号］ G633.98 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-6058（2025）02-0097-03
随着课堂活动在初中科学教学中的普及与应用，浙教版科学教材以及《义务教育科学课程标准（2011年版）》（以下简称课标）中的教学建议均指出，教师需要更加关注课堂活动的有效性问题。然而，从课堂活动的具体体现来看，教师的关注点仍更多地停留在让学生通过活动获得经验的层面。对于活动在促进理解、满足创新需求、创建最近发展区等方面的价值研究相对较少，实际应用也不够广泛。因此，初中科学课堂教学有必要基于理解，深度开发课堂活动的价值，激发学生的学习需求，创建新的最近发展区。
一、理解的层次
在“科学课堂活动教学理解性学习的层级发展过程模型”中，理解的层次设计参照认知性目标中的“了解—理解—应用—创造”框架，强调设计应围绕“为了理解”这一核心。图1表明，理解源于认知，因此，理解性学习的层级建构包含这样一个基本观念：理解是一个动态且逐步深化的过程，它的形成并非瞬间完成，而是随着学习的深入不断演进、层层深入。据此，理解的层次可分为经验性理解、形式化理解、结构化理解、文化性理解和创造性理解。
（一）经验性理解
如果说学习始于问题或活动，那么理解性学习的最低层级便是经验性理解。在这一层次，学生在经验的基础上产生了想了解的动机与需要，这是一种基于个人经验的起始性理解，具有多元、丰富、模糊、易错、未分化等特征，有时甚至包含错误的前概念。
（二）形式化理解
当学生对自身的经验性理解加以提炼、整理、组织、概括并升华至重新表征的层面时，他们便能够阐述知识的要点或事物的基本特性，并在相关问题中准确识别它们。这一层次相当于通常所提及的“理解”层次。在形式化理解中，经验性理解的非本质属性逐渐减少，对本质的认识则越来越深刻、精细。
（三）结构化理解
结构化理解本质上是一种结构关联性理解。它能够对某一类型的知识及与之关联的其他知识进行比较、分类和分层，进而揭示它们之间的相似之处、差异以及层次关系。结构化理解在形式化理解的基础上建立联系并进行拓展，从而实现更深层次的丰富。结构化理解的着眼点在于在知识的关系脉络中准确把握相关知识的内涵与本质。这种理解是课堂教学中最为关注的部分，因为知识的结构化程度往往代表学生的现实学习水平。
（四）文化性理解和创造性理解
文化性理解和创造性理解是高层级的理解。随着知识的不断积累，学生形成了新的、更高层次的认同、关注和领悟，进而实现迁移应用，即学生能够将所学知识运用到新的情境中，并与已有知识建立关联，从而分析相关现象或提出解决问题的策略和方法。通过这种方式，理解可以达到更丰富、关联更紧密和更精细的程度。这种理解不再局限于对知识的认知层面的了解、理解与应用，而是能够深刻领悟知识背后所依赖的人类文化并对其进行创新。
二、理解的维度
威金斯把“真正的理解”分成6个维度：科学性解释、个体性阐释、情境中应用、具有洞察力、自我反思与认识、具有移情性体验。从威金斯的理论中，我们可以看出，理解也包括应用、情感体验等内容，真正的理解是通过多个侧面表现出来的。为了更深入地刻画理解的内涵，我们可以从理解的不同维度进行细分，具体如图2所示。
（一）科学性解释
“科学性解释”这一理解维度，不仅涉及现象、事实、原理、证据，还包括课程标准中提到的“解释、说明”。以“物质的构成”教学为例，为了帮助学生理解分子的基本性质，教师可以通过大量的事实，如香水气味的扩散等来说明分子运动和分子存在。相关内容的学习目标是“能运用分子的概念来解释这些事实和现象”。通过学生的表现，可以判断学生是否达到了对分子概念的科学性解释。
（二）个体性阐释
在建立分子概念之前，教师常常借助学生的前概念建模，即先让学生画一画自己对分子的理解。学生的作品往往呈现多样性，分子的形状、大小、间隙、排列方式等都各有不同（如图3）。此时，教师通常会采用积极鼓励的方式，让学生认同各种情况都有可能存在。从教学表象上看，学生对分子的理解似乎达到了“个体性阐释”水平。
随着教学的深入，教师在课堂中呈现教材上的扫描隧道显微镜下放大几百万倍的分子图片（如图4），希望以此为证据，让学生确信分子的存在。在“个体性阐释”下，学生对图3所示的甲、乙、丙三位学生的作品的评价产生了微妙的变化。多数学生刚开始认为乙学生的作品更为合理，理由是乙学生作品中的分子无论是形状还是排列，都更接近于教材图片。产生这种理解固然有教材权威或教学举例单一的原因，但也不能忽视理解本身具有的层次性和渐进性。随着学生对分子认识的加深，他们的理解逐渐从形式化理解上升到结构化理解，最终回归到“这三幅学生作品对分子的理解都是正确的”层面上。此时，学生才真正实现了个体性阐释。从教学设计来看，作为分子真实存在的证据，教师展示图片的种类应力求多样，这样才能让学生避免因单一例证而陷入理解的误区。
（三）情境中应用
建立分子概念后，为了突出分子概念在微观分类上的意义，教师常常列举如下事例来建立宏观物质与微观分子的联系：蔗糖是由蔗糖分子构成的；水是由水分子构成的……列举过程中还让学生参与互动模仿，更有意思的是，当教师所列举的案例中提到某物质，如酒精，学生就能接着说“酒精是由酒精分子构成的”，每次都正确。
（四）具有洞察力
如上教学方式，容易使学生误认为鸡肉是由鸡肉分子构成的。有这种认识的学生不具有洞察力吗？不一定。从教学设计的角度来看，使学生产生错误认知的原因主要有两个方面：一是教师在列举事例时只进行了简单归纳，而没有通过反例变式来引导学生跳出归纳中可能存在的误区；二是学生尚未深入理解分子、原子、离子组成的微观粒子体系，他们的认知还没有达到“结构化理解”的层次，至少他们还没有在分子、原子、离子之间建立必要的联系。
“具有洞察力”需要建立在一定的“远见”“分析”基础之上。从物质分类的角度来看，学生在知识层面上还没有接触到鸡肉这类混合物与水、酒精等纯净物的区别。如果学生能够将“鸡肉是由鸡肉分子构成的”当成冷幽默来调侃，反而可以体现出他们具有一定的洞察力。
（五）自我反思与认识
学生常常会一再地认为“铁是由铁分子构成的”，从“自我反思与认识”的角度来看，这种错误反映出学生对分子的片面理解，他们心中只知有分子，不知有原子、离子。可见，理解不是单一维度就能达成的。或许，这正好可以解释学生中普遍存在的“懂而不会”现象，即能理解教师讲解的知识点，但在实际应用中无法灵活运用。
“懂而不会”的例子还体现在学生对分子的认识上。学生知道分子很小，且惊叹于“一滴水中含有的水分子数大约为1×1021个”，但还是会出现“沙子是分子，因为沙子很小”这样的错误认知。教学设计中，为了帮助学生更好地理解分子的大小，可以出示具体的分子长度数据，然后将其与学生熟悉的毫米作对比。当学生通过讨论得出1 mm长度可以排列大约10 000个分子时，对分子大小才有了真切的形式化理解。
（六）具有移情性体验
学生在构建“分子之间有空隙”的观点时，常具有宏观与微观之间的移情性体验。在教材内容的放置上，“酒精和水混合”实验（如图5）在前，“芝麻和黄豆混合”实验（如图6）在后。在具体的教学过程中，教师按照教材顺序进行教学，或将这两个实验的顺序互换都很常见。
实施先“芝麻和黄豆混合”实验后“酒精和水混合”实验教学的教师认为，当从微观角度去理解存在难度时，从宏观角度获得必要的启示是基本的认知规律，因此教材也采用了这样的安排。而实施先“酒精和水混合”实验后“芝麻和黄豆混合”实验教学的教师则认为，先从微观角度进行探析，再将宏观分析作为补充，可为理解微观世界提供参考。
从教学效果来看，大多数情况下，实施先“酒精和水混合”实验后“芝麻和黄豆混合”实验的教学，会使学生得出的结论多为“分子之间有空隙”，而忽略“分子有大小”，需要教师反复地提示与引导。而实施先“芝麻和黄豆混合”实验后“酒精和水混合”实验的教学，忽略“分子有大小”的现象出现得较少。因为在“芝麻和黄豆混合”实验中，学生能很明显地感知到黄豆之间的空隙，并看到芝麻慢慢滑入这些空隙中。同时，芝麻和黄豆的大小也相对容易比较。这种洞察力在“酒精和水混合”实验中得到了迁移。
这两个实验的共同优点是在“体积减小”层面上能使学生产生良好的移情性体验，从而沟通了宏观与微观之间某些原理的相似性，有利于学生建立微观世界观。
李希贵阐述：“我们的教育路径就是发掘每位学生的独特性，唤醒他们的潜能，激发他们的内在动力，使每位学生成为自我发展的主导者。唯有解开对学生的束缚，让他们坚信自身力量，方能助力他们实现心中理想。”高效的课堂活动首先体现为学生的积极参与，这能够改变学生的学习方式；其次表现为学生在活动中“能发展”，即活动是为了理解并获得知识；最后是学生在活动中创造需要，并创建最近发展区，以此达到“以活动促发展”的目的。
［ 参 考 文 献 ］
[1] 中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准：2011年版[M].北京：北京师范大学出版社，2011.
[2] 威金斯，麦克泰.理解为先：模式单元教学设计指南（一）[M].福州：福建教育出版社，2018.
[3] 夏莉颖，钟柏昌.试论STEM教育的两种取向与四种方法[J].中小学数字化教学，2018（9）：8-11.
（责任编辑 罗 艳）