初中科學教學中認知激發(fā)策略研究

摘"要：在課程改革背景下，教師教學要立足于發(fā)展學生的科學核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學生初步的科學思維能力和探究實踐能力。但在實際教學中，存在學生學習興趣不足、教師教學方式和教學評價單一等問題，導致學生認知激發(fā)動力不足。文章基于科學核心素養(yǎng)內(nèi)涵，以“通過多種方式促進學生認知激發(fā)，提高學生解決實際問題的能力”為目標，通過對教學設計、作業(yè)改革、實施評價三方面來驅動學生激發(fā)認知，使其綜合素養(yǎng)得到全面、持續(xù)、穩(wěn)定地提升，從“教師會教”轉變?yōu)椤皩W生會學”，從而落實對學生科學核心素養(yǎng)和跨學科能力的培養(yǎng)。關鍵詞：初中科學；認知激發(fā)；核心素養(yǎng)《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《標準》）著重強調(diào)培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)、科學思維能力和問題解決能力。認知激發(fā)在初中科學教學中占據(jù)重要地位。教師深入探究有效的認知激發(fā)教學策略，有助于提高初中科學教學質(zhì)量，使學生能夠運用科學思維與方法分析并解決實際問題。一、問題提出1.教學反饋引發(fā)的思考在教學浙教版《義務教育教科書·科學》（以下統(tǒng)稱“教材”）九年級上冊“常見的堿”這節(jié)課時，教師設計在未變質(zhì)和已變質(zhì)的氫氧化鈉溶液中分別滴入稀鹽酸的演示實驗，引發(fā)學生思考，再讓學生設計、修改實驗方案并動手操作，在此過程中學習氫氧化鈉溶液變質(zhì)的相關知識。但在判斷“久置氫氧化鈉溶液變質(zhì)的程度”這一問題上，學生普遍表現(xiàn)一般，說明其解決實際問題的能力還存在不足。2.問卷、實證反饋的問題聚焦教學現(xiàn)狀，分析其中存在的問題，為了更好地探索解決措施，筆者對所在學校九年級450名學生開展關于“對科學的學習興趣”的問卷調(diào)查，調(diào)查結果如圖1所示。其中，不喜歡和討厭科學學科的學生占總人數(shù)的35％。結合七年級和八年級期末考試成績數(shù)據(jù)（如圖2和圖3），七年級的科學標準分是478.5，八年級的科學標準分是480.1，不難看出科學標準分是所有學科中標準分最低的。通過對問卷調(diào)查結果和實證教研數(shù)據(jù)的深入分析，筆者總結初中科學教學中主要存在以下問題。（1）興趣不足，認知動力不強。由于九年級教學任務較為繁重，為了加快教學進度，在實際教學中，教師可能會刪減部分科學實驗探究的內(nèi)容，且布置的作業(yè)形式單一，使得學生的學習變得枯燥乏味，缺乏認知激發(fā)的動力。（2）方法單調(diào)，認知素養(yǎng)不高。在《標準》的引領下，教學方法已經(jīng)發(fā)生了一定的變革，但為了更快、更好地落實教學目標，在實際教學中依然有部分教師以講授法為主，使得學生的科學核心素養(yǎng)沒有得到充分培養(yǎng)。（3）評價單一，認知觀念缺失。相對于七年級和八年級來說，九年級教學內(nèi)容的難度有所提升。為了落實教學目標，教師常常采用題海戰(zhàn)術，并以考試分數(shù)為主要評價標準，較少采用其他評價方式，使得學生難以形成認知觀念。二、概念界定和課程標準解讀認知激發(fā)是指通過特定的方法或策略，獲得知識并應用知識，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，提高解決復雜問題的能力?！稑藴省分赋觯珜гO計學生喜聞樂見的科學活動，創(chuàng)設愉快的教學氛圍，保護學生的好奇心，激發(fā)學生學習科學的內(nèi)在動機；突出學生的主體地位，利用學校、家庭、社區(qū)的各種資源，創(chuàng)設良好的學習情境，設計適宜的探究問題，引發(fā)學生認知沖突，激發(fā)積極思維。為了踐行《標準》提出的課程理念，落實立德樹人根本任務，筆者探究了認知激發(fā)的教學策略。三、認知激發(fā)的策略1.通過教學設計激發(fā)學生認知（1）創(chuàng)編科學歌曲，激發(fā)認知動力。創(chuàng)編歌曲能激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的創(chuàng)造力。將科學知識創(chuàng)編成具有科學特色的歌曲，不僅會使科學知識變得更有趣，還能激發(fā)學生的認知動力。例如，在教學教材九年級上冊“金屬的活動性順序”這節(jié)課時，教師可以這樣處理。環(huán)節(jié)1：小組討論用《兩只老虎》的曲調(diào)創(chuàng)編一首“金屬的活動性順序”的歌曲。環(huán)節(jié)2：展示各個小組的歌詞，小組討論修改歌詞；再次展示各個小組的歌詞，完善歌詞內(nèi)容。環(huán)節(jié)3：歌曲練唱，利用課余時間練唱歌曲。環(huán)節(jié)4：歌曲展示，以小組為單位上臺展示、評比。學生創(chuàng)作的歌詞如下。鉀鈣鈉啊，超級活潑，真活潑，真活潑，一遇見酸溶液，先會與水反應，真奇怪，真奇怪！鎂鋁鋅鐵，鎂鋁鋅鐵，制氫氣，制氫氣，氫前還有錫鉛，也置換酸中氫，真奇怪，真奇怪！銅汞銀鉑金，銅汞銀鉑金，超穩(wěn)定，超穩(wěn)定，銅汞銀鉑金啊，不置換酸中氫，真奇怪，真奇怪！增設創(chuàng)編、賽唱具有科學特色歌曲的環(huán)節(jié)，能使學生在課余時間一起進行研究和創(chuàng)作，促進其自主學習和合作學習能力的提高，激發(fā)其學習科學的動力。（2）引入微項目教學，提升認知素養(yǎng)。微項目教學是根據(jù)教學要求和學生身心發(fā)展的特點，把教學對象分成若干個小組，將學科內(nèi)容和知識設置成若干個項目，學生作為主體參與整個項目的教學。微項目教學可以讓學生將科學知識運用于實際生活，進一步提高自主建構知識的能力，從而發(fā)展科學核心素養(yǎng)，培養(yǎng)科學實踐操作能力和探究能力。例如，教材九年級上冊“物質(zhì)的酸堿性”這節(jié)課中的閱讀材料展示了如何用植物的花、果、莖、葉自制酸堿指示劑。為此，教師可以讓學生利用身邊的物品，自行制作酸堿指示劑，具體步驟如下。步驟1：分別用不同植物的花自制酸堿指示劑，檢驗幾種不同溶液的酸堿性。步驟2：分別用不同植物的葉自制酸堿指示劑，檢驗幾種不同溶液的酸堿性。步驟3：分別用不同植物的根莖或果實自制酸堿指示劑，檢驗幾種不同溶液的酸堿性。步驟4：查閱資料，了解中國古代染布的工藝流程、原理、染料制備等，購買或自制相應的材料。步驟5：在父母的幫助下，將白布染成喜歡的顏色并在班級中展示。以生活實驗為載體的微項目，能夠激發(fā)學生學習科學的興趣，促使學生積極、主動參與實驗，提升學生的認知素養(yǎng)和知識運用能力。（3）運用游戲式學習，形成認知觀念。部分科學知識有一定難度，基礎薄弱的學生很難跟上課堂上教師的節(jié)奏，難以發(fā)展科學思維和創(chuàng)新思維。為了培養(yǎng)學生的科學思維，幫助其形成認知觀念，教師需要采取新穎的教學方法來激發(fā)學生從多維度思考，游戲式學習便是有效方法之一。例如，在教學元素符號、化學式、化學方程式相關內(nèi)容時，教師可以通過打牌游戲幫助學生鞏固知識，具體游戲規(guī)則如下。元素基礎牌由紅、黃、藍、綠四種顏色組成，每種顏色的元素牌都由1～20號元素符號組成，共80張。元素功能牌共9張，如+，-，+1，-1，2+，2-，+2，+3，3+。游戲規(guī)則如下：元素牌的大小由元素原子序數(shù)的大小決定，原子序數(shù)越大，元素牌越大。按順時針順序抓牌，抓到紅色H元素牌的學生先出牌，元素牌先出完的學生為贏家。上家出幾張，下家也要出相同的張數(shù)。一縱列視為一個炸彈，且縱列數(shù)越多，炸彈越大。每種顏色的基礎牌都有9張功能牌，功能牌與基礎牌一起組成原子團。觀察原子團由幾個原子組成，原子個數(shù)越多牌越大；若原子個數(shù)相同，再觀察原子所帶電荷數(shù)的大小，帶正電荷比帶負電荷的牌大。上述游戲規(guī)則便于記憶1～20號元素，也能鞏固原子團的相關知識。通過學習、記憶并運用化學式、化學方程式等知識，讓學生制訂游戲新規(guī)則，在不斷嘗試構建模型的過程中提高解決實際問題的能力。通過打牌游戲學習科學知識，學生之間會相互鼓勵和督促，學習過程會更具趣味性和吸引力，能夠激發(fā)學生的學習興趣。同時，規(guī)則的設定和打牌的環(huán)節(jié)，能讓學生主動將知識應用于實踐，將抽象知識轉化為具體模型，從低階思維轉向高階思維，實現(xiàn)以游戲教學法發(fā)展學生的科學核心素養(yǎng)。2.通過作業(yè)改革激發(fā)學生認知（1）引入生活實驗，促進主動探究。興趣是最好的老師，濃厚的興趣能讓學生主動地參與課堂學習活動。同時，學生的好奇心也能有效激發(fā)其學習興趣。為此，教師可以設計生活小實驗，激發(fā)學生的好奇心和求知欲，從而使其對科學知識產(chǎn)生學習興趣。例如，在教學教材九年級上冊“機械能”這節(jié)課中的“重力勢能大小的影響因素”時，學生可以利用身邊的物品做實驗。在安全條件下，學生將兩個大小相似、質(zhì)量相近的土豆分別從一樓、二樓、三樓落下，觀察土豆的外觀破損情況；將相同材質(zhì)的3號籃球和7號籃球分別從一樓落下，錄制視頻來記錄兩個籃球彈起的高度。通過實驗來驗證重力勢能的大小與物體的質(zhì)量、下落的高度的關系。引入生活小實驗能夠提高學生的課堂參與度，激發(fā)其學習興趣，學生還可以對實驗材料進行優(yōu)化、創(chuàng)新，使實驗收到更好的效果。在此過程中，學生能夠提高運用科學知識解決實際問題的能力。（2）學生錄制微課，增強學習自信。微課具有簡短精悍的特點，能夠在5～10分鐘內(nèi)概括出知識點的特征、構建出解題模型等。學生需要反復深入研究，將知識理解透徹，才能錄制出高質(zhì)量的微課。例如，物質(zhì)反應程度是教材九年級上冊第1章的典型題，如果沒有正確的解題思路和模型，學生很難準確作答。教師可以讓學生錄制“物質(zhì)反應程度”的微課，要求時間控制在5～10分鐘內(nèi)，再在班級內(nèi)組織比賽。將獲勝的學生聘任為班級科學小老師，并向其他學生播放其錄制的微課。學生通過錄制和評選簡短的微課，能夠有效突破教學中的難點問題，不僅調(diào)動了自身的學習積極性，還減輕了教師的教學壓力，逐漸增強學習自信，提升認知深度。（3）引進項目制作，驅動自主認知。在課余時間或假期，教師可以布置一些項目制作作業(yè)，既能激發(fā)學生的學習興趣，又能提高學生的自主實踐能力。學生可以利用課余時間參加制作桿秤、改進修剪樹枝的剪刀、制作防下水道反味的裝置等活動，在此過程中自主探究、自主制作相應的產(chǎn)品并對產(chǎn)品進行優(yōu)化。實踐表明，項目制作作業(yè)不僅能讓學生主動用科學的方法來解決問題，還能讓學生主動探索自然、獲得科學知識、解決科學問題，從而提高科學探究能力、實踐操作能力和自主學習能力。3.通過實施評價激發(fā)學生認知教學評價既是教學的基本環(huán)節(jié)，又是提高教學質(zhì)量的重要手段。有效的評價不僅可以激發(fā)學生學習的內(nèi)部動力，還可以提高其認知能力和實踐能力。下文從三個方面對評價展開研究。（1）用獨特激勵語，驅動學生學習。清代教育家顏元曾說，教子十過，不如獎子一長。這說明了表揚的重要作用，適當?shù)谋頁P和鼓勵可以使學生在精神上得到滿足，在行動上更加積極、主動，從而發(fā)展學生的科學核心素養(yǎng)。例如，使用科學用語表揚學生。筆者所在學校有位數(shù)學教師很受學生歡迎，其所教的班級成績也遙遙領先。該教師曾說：“教師要抓住機會表揚學生，不要吝嗇你的表揚?！比绻頁P得獨一無二且具有學科特色，那學生會在課堂上更加積極、主動。為此，教師可以嘗試用物質(zhì)的名稱、性質(zhì)等來表揚學生。對課堂上表現(xiàn)活躍、積極的學生，教師可以這樣表揚“你是金屬鈉，活躍的態(tài)度很好”；對在考試中進步顯著、超常發(fā)揮的學生，教師可以這樣表揚“你是稀鹽酸，發(fā)揮得很好”。學生在課堂上得到了教師多樣、靈活、生動、豐富的評價，再加上適時的肯定和獨特學科特色的表揚，不僅對知識有深刻的印象，還能保持濃厚的學習興趣，持續(xù)激發(fā)學習內(nèi)驅力。（2）以認可性評價，深化學生認知。教師可以圍繞教學目標，通過觀察學生在科學課堂上的參與度、聽課的專注度、作業(yè)訂正情況等方面，讓學生進行自評和互評。教師可以先讓學生對同桌一周的表現(xiàn)進行評價，再讓小組長搜集評價反饋，最后由學生自己反思不足。學生之間的互評和反思，不僅能使其發(fā)現(xiàn)問題、尋找解決措施，還能增強其合作意識。這樣，教師能清晰了解學生對知識的掌握程度，再據(jù)此調(diào)整教學進度，從而提高學生的認知水平和學習能力。（3）借量表式評價，推動認知突破。評價量表是提供有效反饋、促進學生學習的快捷教學評價工具，它不僅能為課堂教學增光添彩，更重要的是有助于培養(yǎng)學生的批判性思維、提高溝通交流能力、增強學習認知動機等。筆者利用評價量表的功效，把評價量表運用于項目活動中，讓學生依據(jù)量表的具體內(nèi)容為自己打分。例如，制作桿秤項目評價量表，具體如表1所示。[評價內(nèi)容評價標準結構有掛鉤、兩個提繩，秤砣帶掛繩（3分）有掛鉤、一個提繩，秤砣帶掛繩（2分）有一個提繩，秤砣不帶掛繩（1分）刻度刻度與物體實際質(zhì)量相符（3分）有刻度，但與實際質(zhì)量不符（2分）有刻度，但刻度不均勻（1分）美觀桿身直，桿輕、光滑（3分）桿身不直，桿重、不夠光滑（2分）桿重，隨意一根棒（1分）量程有兩個量程，刻度均勻（3分）有兩個量程，刻度不均勻（2分）有一個量程，刻度不均勻（1分）稱量非常準確（3分）較準確（2分）不準確（1分）][表1"制作桿秤項目評價量表]評價量表的使用，不僅使科學項目活動開展更高效，且作業(yè)質(zhì)量也明顯提高，同時學生的認知能力、思維能力也會得到更進一步的發(fā)展。四、總結與反思1.總結經(jīng)過以上教學實踐，筆者再次對所在學校九年級450名學生開展問卷調(diào)查（如圖4），調(diào)查結果反饋出不喜歡和討厭科學學科的學生比例下降至20％。同時，分別對他們在七年級、八年級、九年級時的總分和科學學科期末標準分再次進行統(tǒng)計（如圖5），數(shù)據(jù)反饋出九年級科學學科期末標準分比七年級和八年級時高出20多分，也超過九年級總分標準分近10分。在教學、作業(yè)、評價改革后開展的問卷調(diào)查和實證教研數(shù)據(jù)顯示，不僅學習興趣、科學成績明顯提升，更證實學生在認知激發(fā)、科學觀念、科學素養(yǎng)方面有明顯提升。筆者基于《標準》要求，從教學設計、作業(yè)改革、實施評價三方面對認知激發(fā)策略展開研究，構建了具有一定特色的認知激發(fā)教學策略體系，即通過教學設計讓學生對認知動力、認知素養(yǎng)、認知觀念有明顯改善；通過對作業(yè)改革讓學生的自主性、自信心、驅動性的認知激發(fā)有明顯提升；通過對多元評價實施，讓學生的學習能力和認知能力不斷強化。2.反思（1）教學設計方面。筆者提及的教學設計并不適用所有教材。如果要更有