“教—学—评”一致性视域下科学思维的培养路径*

摘    要：“教—学—评”一致性视域下培养科学思维的教学实践，是将教、学、评相互融通，进行系统化设计。鉴于当前“教—学—评”一致性大多泛泛地指向学生核心素养的发展，科学思维发展不明确、不精准，教师有必要基于课程标准，结合学生的认知特点，制订科学思维的三维水平评价方案。具体教学中，教师可建构发展学生科学思维的教学路径，然后通过抽象与概括、交流与讨论、质疑与改进等方式，培养学生的模型建构思维、推理论证思维、创新思维等科学思维。

关键词：“教—学—评”一致性；科学思维；初中科学

“教—学—评”一致性是指在学习目标引领下，教师的教、学生的学、教学的评达成一致性。《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称“《义教科学课标》”）指出要强化过程评价，重视“教—学—评”一体化，关注学生在探究和实践过程中的真实表现与思维活动。科学思维是初中科学核心素养的重要组成部分，《义教科学课标》指出，科学思维是指从科学的视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，主要包括模型建构思维、推理论证思维、创新思维等。

“教—学—评”一致性视域下培养科学思维的教学实践，是将教、学、评相互融通，进行系统化设计。教师的教是落实科学思维的必由之路；学生的学是发展科学思维的必要过程；评则是为验证学生科学思维的达成情况，对教与学进行及时反馈，为教与学作调整提供重要依据。但在实际教学中，“教—学—评”一致性大多泛泛地指向学生核心素养的发展，科学思维发展不明确、不精准，或者教、学、评割裂化，零打碎敲，缺乏有关科学思维的学习目标引领。

一、制订科学思维的三维水平评价方案

《义教科学课标》指出了科学思维的内涵、组成及具体体现，并提出了“掌握基本的思维方法，具有初步的科学思维能力”的总目标要求以及学段目标要求和学业质量描述，要求以评价促进学生核心素养的发展，从科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等方面全面评价学生，促进学生核心素养的发展。因此，基于《义教科学课标》，结合学生的认知特点，制订科学思维的三维水平评价方案（如表1所示），围绕“教—学—评”一致性开展教学实践，可使科学思维的培养目标更为精准、思维训练更具操作性，有助于学生的科学思维由低阶向高阶发展。

二、形成“教—学—评”一致性视域下科学思维的培养路径

学习目标是“教—学—评”一致性教学的基础和前提。教是指教师帮助学生实现目标的指导活动，学是指学生为实现目标而付出的种种努力，评是指教师和学生对学生学习表现的评价，以监测学生的目标达成［1］。“教—学—评”一致性视域下的科学思维发展，要求基于课程标准、教材内容和学情，确定以发展科学思维为主要内容的学习目标，然后在学习目标的引领下，以学为中心进行教学。在此过程中，教师需要创设问题情境、提出问题引导学生学习，学生则需要通过查阅资料、交流讨论、探究实践等学习活动去解决问题，而在学生解决问题的学习活动中，教师又要适时适切地开展评价。这样就把教师的教、学生的学、教学的评融合成一个有机整体，从而有效促进学生科学思维的发展。教师可设计如图1所示的培养路径。

三、“教—学—评”一致性视域下科学思维培养的案例分析

“教—学—评”一致性视域下培养学生科学思维的教学设计，应该以落实科学思维为核心，凸显“学为中心”理念，以评价任务为抓手，动态监测学生的科学思维学习目标的达成情况，及时诊断学生基于科学思维发展的学习效果，为教师及时改进教学提供依据。教师可先基于科学思维确定学习目标、创设问题情境，组织学生开展学习活动，然后基于科学思维的三维水平评价方案，对学生在活动过程中的科学思维表现进行评价。

（一）抽象与概括，培养模型建构思维

《义教科学课标》指出，模型建构体现在：以经验事实为基础，对客观事物进行抽象和概括，进而建构模型；运用模型分析、解释现象和数据，描述系统的结构、关系及变化的过程。教师可通过模型的建构和分析，引导学生深入探究，在“教—学—评”一致性视域下培养学生的模型建构思维。

如在学习磁场和磁感线时，可制订如下科学思维学习目标：通过小磁针、铁屑实验，绘制条形磁铁的磁感线图形，初步培养模型建构思维。

［演示实验］在玻璃板的小圆孔中均匀分布小磁针，然后在玻璃板中间放置一块条形磁铁，轻敲玻璃板，把玻璃板投影到屏幕上。

师：观察磁体周围小磁针的分布情况，用笔描绘出来，然后分组进行实验。实验要求是先在玻璃板上均匀撒一些细铁屑，再把条形磁铁放在玻璃板下，轻敲玻璃板，观察玻璃板上细铁屑的分布状况。

［学生活动］先用曲线描绘演示实验中磁体周围小磁针的分布情况，接着开展分组实验，并按照分组实验观察到的现象绘制多条曲线，通过交流讨论，初步建构条形磁铁的磁感线模型，进而分析得出条形磁铁磁感线的特点：磁体周围的磁感线总是从磁体的北极出来，回到磁体的南极；磁感线密的地方磁场强，疏的地方磁场弱。

说明：通过教师演示实验和自己动手实验，学生可绘制出条形磁铁的磁感线模型。在此过程中，可培养学生将实验中的对象转换成科学模型的能力。此活动要求学生达到模型建构思维水平二层次。

又如在学习了杠杆模型的知识后，可制订如下科学思维学习目标：通过教师组织的实践活动，学会联系生活实际，利用分析、比较、抽象和概括等思维方法建构模型，并能用模型解决一些新情境问题。

师：（带领学生去汽车修理厂开展实践活动，根据引擎盖抬起这一操作，提出问题）（1）引擎盖是什么类型的杠杆？（2）在抬起引擎盖的过程中，重力G的力臂如何变化？

［学生活动］绘出引擎盖的杠杆模型（如图2所示）。其中，B点为动力作用点，A点为阻力作用点，l1为动力臂，l2为阻力臂。根据l1＞l2，即可判断引擎盖为省力杠杆。要判断在抬起引擎盖的过程中，重力G的力臂大小如何变化，可选取任意两个状态，分别作出重力G的阻力臂，通过比较可知阻力臂变小，也可运用数学方法分析得出结论。

说明：该实践活动要求先把引擎盖抽象成杠杆模型，然后运用分析、比较、抽象和概括等思维方法，结合杠杆相关知识解释引擎盖是什么类型的杠杆、在抬起引擎盖的过程中重力G的力臂变化，属于模型建构思维水平三层次。通过把引擎盖抽象绘制成杠杆模型，既能加深学生对杠杆概念的理解，也有助于培养学生的抽象概括能力，发展学生的建模思维。

（二）交流与讨论，培养推理论证思维

《义教科学课标》指出，推理论证体现在：基于证据和逻辑，运用分析与综合、比较与分类、归纳与演绎等思维方法，建立证据与解释之间的关系并提出合理见解。教师可引导学生基于实验证据，运用分析、推理的思维方法，归纳概括得出科学结论，或运用实验现象、数据等证据去论证科学规律。

如在学习通电螺线管的磁场时，可制订如下科学思维学习目标：通过探究影响通电螺线管磁性强弱的因素，培养分析归纳、演绎推理等推理论证思维。

师：分组开展通电螺线管插入铁芯前后磁性强弱的变化实验，提出还有哪些因素能影响通电螺线管磁性的强弱。

生：影响电磁铁磁性强弱的因素可能与电流大小、线圈匝数有关。

［教师活动］提供铁钉、导线、电池、开关、滑动变阻器等器材，要求学生按提出的假设分别进行方案设计与实验探究，归纳得出科学结论。

［学生活动］经交流讨论，通过在铁钉外绕线圈，制作了简易的电磁铁甲和乙，并设计探究电路。然后，分组进行实验操作：当滑片在某处时，可观察到电磁铁乙吸引的大头针数较多。由于是串联电路，电流相等，而电磁铁乙线圈匝数多，可推导得出“在电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强”。以电磁铁甲为研究对象，通过调节滑动变阻器，使通过的电流较大时吸引的大头针数较多，电流较小时吸引的大头针数较少，由此可推理得出“当线圈匝数相同时，电流越大电磁铁磁性越强”。

说明：在教师的引导下，学生自主提出假设、设计实验方案、开展探究、分析现象得出结论，能较好地训练科学探究能力。由电磁铁吸引大头针个数多少来间接反映磁性强弱，体现了转换的科学思想。根据不同情况下电磁铁吸引大头针个数多少的实验现象，学生可通过分析推理，归纳得出结论，这有助于发展推理论证思维。此活动要求学生达到推理论证思维水平二层次。

又如在学习电磁感应现象时，可制订如下科学思维学习目标：通过创设新情境，引导学生迁移运用知识解决问题，培养推理论证思维。

师：地球是一个大磁体，在地表周围存在着磁场，那么，我们能利用导线来进行地磁场发电吗？要使发电效果更好，跳绳应沿什么方向？

［学生活动］把一根长约10米的软电线与灵敏电流表连接成一个闭合电路。两个学生摇动软电线，观察到电流表指针发生了偏转。通过分析可知，摇动软电线时，软电线在切割地球的磁感线，所以在软电线与灵敏电流表连接成的闭合电路中产生了感应电流。

说明：（1）为了探究跳绳沿什么方向发电效果更好，既可让学生沿不同方向作多次尝试，用事实论证沿东西方向摇动跳绳效果更好，也可通过“地球磁感线是从地磁北极出发再回到地磁南极”这一事实，分析得出沿东西方向摇动软电线时切割磁感线更多、发电效果也更好；（2）对于能否利用导线来进行地磁场发电，既可组织学生通过实践活动收集证据来论证，也可根据“地球是一个磁体”“摇动软电线相当于闭合电路的一部分导体在作切割磁感线运动”等知识，通过科学推理得出结论。该实践活动需要学生运用分析、演绎等思维来解决新情境问题，属于推理论证思维水平三层次。

（三）质疑与改进，培养创新思维

《义教科学课标》指出，创新思维体现在：从不同角度分析、思考问题，提出新颖而有价值的观点和解决问题的方法。教师要基于实验引导学生提出质疑，拓展改进实验探究，或者通过创设新颖情境，鼓励学生运用创造性方法去解决问题，培养创新思维。

如在探究浮力大小的相关因素时，可制订如下科学思维学习目标：通过探究浮力大小的相关因素，得出阿基米德规律，培养学生建立假设、实验操作等科学探究能力，鼓励学生质疑，培养学生创新思维。

师：通过以上探究，我们已经知道浮力的大小与液体的密度、排开液体的体积有关。那么，同学们对于实验还有疑问吗？

［学生活动］在探究浮力大小与液体密度的关系时，发现物体在盐水与淡水中所受浮力大小相差不大，实验设计有待改进。经交流讨论，发现这是由于淡水和盐水的密度差别不大所导致的，可改用蔗糖溶液进行探究。也有学生提出浮力大小可能与物体的形状有关，但在探究时遇到了困难，如体积相同形状不同的物体很难准备，经交流讨论，发现可以使用橡皮泥进行实验。

说明：该探究鼓励学生基于实验提出质疑，通过交流讨论，改进实验解决问题，有助于培养学生的创新思维［2］，属于创新思维水平二层次。

又如在电路综合性复习阶段，可制订如下科学思维学习目标：通过创设新情境，引导学生设计电路解决实际问题，培养创新思维。

师：高铁现已成为家喻户晓的现代交通工具，若高铁轨道上的螺丝松动了怎么办？

［师生活动］学生以此为主题开展实践活动。在学生查阅资料、交流相关信息后，教师先引导学生设计“高铁轨道螺丝警报器”三个方案（如图3～图5所示），再组织学生提出质疑并评价方案。对方案一，有学生提出质疑：鉴于螺丝电阻不计，该电路是一个短路。对方案二，有学生提出质疑：螺丝不松动时，该灯发光；螺丝松动后，灯亮度变小，但不易区分。对方案三，有学生指出：当螺丝正常时，灯被短路，不发光；当螺丝松动时，灯亮起而发出警报，及时提醒工人修理，符合要求。

说明：该实践活动鼓励学生运用重组思维、发散思维等创造性思维方法，设计具有一定新颖性的解决问题的方案，属于创新思维水平三层次。通过“高铁轨道螺丝警报器”的设计和评价，不仅能训练学生搜集资料、设计方案的科学探究能力，而且能培养学生的批判性思维和创造性解决问题的能力。

四、结语

“教—学—评”一致性视域下培养科学思维的教学实践，充分体现了教师的教、学生的学、教学的评是一个相互促进的有机整体。而通过设置科学思维的评价标准，沿着“教—学—评”一致性的学习路径，实时监测学生科学思维学习目标的达成情况，不断反馈，及时改进教师的教和学生的学，可提高学生的科学思维，培育学生的核心素养。[□][◢]

参考文献：

［1］崔允漷，雷浩.教-学-评一致性三因素理论模型的建构［J］.华东师范大学学报（教育科学版），2015（4）：15-22.

［2］沈伟云.基于学生科学思维发展的探究问题设计［J］.基础教育课程，2023（20）：69-74.