指向科学思维的初中科学作业设计

◎ 钱 俊

近年来，国家在深化教育教学改革的同时，日益重视义务教育阶段学生作业的质量。2021 年4 月，《教育部办公厅关于加强义务教育学校作业管理的通知》中要求“教师要提高自主设计作业能力，针对学生不同情况，精准设计作业，根据实际学情，精选作业内容，合理确定作业数量，作业难度不得超过国家课程标准要求。”［1］2021 年7 月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》，要求“全面压减作业总量和时长，减轻学生过重作业负担。”［2］随着上述措施的实施，学生的作业负担得到了减轻，但对教师来说，却面临着一个挑战——如何提高作业质量，达到“减负增效”的目标？笔者认为科学教师在《义务教育科学课程标准（2022 年版）》（以下简称《2022 版课标》）的指导下，设计指向学生科学思维的作业是目前“双减”背景下提高作业质量的有效途径。

一、初中科学作业对学生科学思维培养的现状

随着“双减”政策的不断推进，学生的作业已成为学校和教师的关注点。笔者在担任上海市浦东新区科学学科兼职教研员期间，对区内多所学校的科学作业进行调研和教师访谈，发现教师在作业设计与实施时，对学生科学思维发展的培养方面还存在一些误区。

（一）对作业功能缺乏准确认识

作业是教学活动的重要组成部分，是课堂教学活动的延续，是评价学生的学科核心素养达成度的一种方式。《2022 版课标》提到“作业对学生巩固知识、形成能力、培养习惯，以及对教师检测教学效果、精准分析学情、改进教学方法，具有重要价值。”［3］教师在进行作业设计前，须认真研读课标，准确把握作业在教学中的知识巩固作用与科学思维能力培育功能。

（二）作业设计缺乏真实情境

教师在作业设计时，过多关注学生离散知识的识记，表现为机械记忆的内容较多，作业注重巩固知识点，作业题设计的情境被过于人为简化，缺少和现实生活的链接，内容单一，思维缺失。教师在作业设计时通常依赖科学练习册以及网络教辅资料，缺乏基于真实情境进行改编和创编的培养科学思维能力的作业设计。

（三）作业设计缺乏单元整合

教师在进行作业设计时，缺少单元整合意识。日常作业设计通常以课时作业为主，注重巩固零散的学科知识。这样不利于学生形成知识的系统化，不利于学生在巩固知识的同时发展科学思维能力。

二、指向科学思维的作业设计理念与流程

科学作业是科学课程的重要组成部分，是培养学生核心素养的重要途径。《2022 版课标》在核心素养的表述中明确提到了“科学思维”的培育目标，对科学思维的定义表述为“科学思维是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、推理论证、创新思维等。”［3］可见，从教育改革趋势来看，课堂教学的目标正在从知识传授到思维发展的培养转变。

指向科学思维的作业设计，需要通过研读课程标准，梳理单元目标与课时目标的关系。明确作业设计考查学生的核心知识与思维水平，再依托真实情境的设计，通过阶梯式的问题来考查学生的知识掌握情况和思维发展水平。作业中思维发展水平的评价可以通过SOLO 学习质量评价表的设计和实施来考查。教师通过学生作业完成质量反馈来改进教学和作业设计。作业设计流程如图1 所示。

图1 作业设计流程

三、指向科学思维的科学作业设计

（一）依据课标，明确科学思维培养目标

《2022 版课标》提出的总目标中对科学思维的培养要求是：“掌握基本的思维方法，具有初步的科学思维能力”。因此，教师在作业设计时要基于初中学生思维发展的特点，并要符合学生思维进阶的年龄段要求。教师在进行作业设计时，需要思考作业中不同年龄段要求，选择符合学生思维发展水平的分析与综合、比较与分类、抽象与概括等基本的科学思维方法，以及符合学生思维发展水平的模型建构、推理论证、创新思维等科学思维能力来进行可观察的检测。［4］

（二）依据课标，明确单元核心知识

初中《科学》（上海牛津版）共4 册，有15 个单元。教师在设计作业时需要对每一个单元依据《2022 版课标》要求先梳理单元核心大概念，再梳理单元核心知识，最后设计作业目标。下文以第14 单元“海洋与海洋开发”的各课时作业目标设计为例（见表1）。

表1 “海洋与海洋开发”单元各课时作业目标设计

单元各课时作业目标设计好后，教师需要对课时作业目标的达成与具体题型和题量进行对应分解，这需要教师专业的目标理解能力和作业题设计能力。这对大多数教师来说是极富挑战的专业要求。

（三）创设真实情境，依据目标设计作业

高质量的作业设计需要依据培养目标，创设真实情境进行设计（包括改编和创编）。基于真实情境，创设能够引发学生科学思维表现的真实问题（任务）。教师可通过新闻报刊、网络信息等搜集素材，依据作业目标对素材进行编辑，依托复杂的、开放性的真实生活情境，对情境材料做适当的整理与简化，并贴近学生生活以及与学生学习的内容相匹配，在此基础上进行设计，达到作业目标的要求。

为高效进行真实情境的科学作业设计，教师需在日常收集一些常用的情境，以便在作业设计时选用或改编。我们可以参考2018 年PISA 测试中的科学学科测试，基于学生生活经验和社会热点，将各种常用情境进行分类整理，方便作业设计时调用不同情境来考查学生的科学能力（见表2）。

表2 科学学科情境设计一览表［5］

真实情境是作业设计的载体，是科学知识与实际生活的联结点。教师从真实情境出发设计作业，使学生体会到知识与生活是紧密联系的，明白科学知识产生于生活，并服务于生活。作业设计的问题要简洁、明确，确保学生在答题时不会因为曲解教师的作业设计意图而答非所问。

现以“海洋与海洋开发”单元中第三次作业的一道分析与综合题作业设计为例。首先，根据确定的作业核心知识目标与科学思维目标按情境分类寻找情境素材。以“世界海洋日”“保护海洋”“海洋资源”等为关键词，通过网络查找情境资料，并进行设计与组题。

案例：分析与综合题设计

2022 年6 月8 日是第14 个“世界海洋日”，主题为“保护海洋生态系统，人与自然和谐共生”。中华民族是世界上最早开发利用海洋资源的民族之一。春秋时齐人得东海“渔盐之利”，后来又有以中国为起点的海上丝绸之路。我国依托丰富的海洋资源，海洋经济发展迅速。图2 为海洋资源示意图和2021 年中国海洋水产品构成图。读图2，完成下面小题。

图2 海洋资源示意图和2021 年中国海洋水产品构成图

1. 春秋时齐人得东海“渔盐之利”，指当时已能够从海洋中获取_________________________________资源和____________________________________资源。

2. 我国海洋生物资源丰富，从2021 年中国海洋水产品构成图中可以看出，所占比重最大的是（ ）。

A. 海洋微生物资源 B. 海洋植物资源

C. 海洋动物资源 D. 海洋贝类资源

3. 读海洋资源示意图，图中展示了海洋为人类提供的（ ）。

①空间资源；②森林资源；③矿产资源；④海洋能源

A. ①②③ B. ②③④

C. ①②④ D. ①③④

4. 为“保护海洋生态系统，人与自然和谐共生”，下列做法可取的是（ ）。

①大量砍伐红树林，发展水产养殖；

②工业污水达标处理再排放入海；

③大规模填海造陆，开展城市建设；

④休渔期禁止捕鱼，修复鱼类资源

A. ①② B. ③④

C. ②④ D. ①③

5.海洋蕴藏着丰富的资源，人们在生产与生活中，在利用海洋资源的同时，也可能对海洋造成破坏。比如过度捕捞会造成海洋生物的枯竭，甚至物种灭绝。请你再举出两个例子，并对你举的例子提出防止破坏或污染的措施。_______________________________________。

（四）参考SOLO 评价标准，指向科学思维水平评价

作业评价标准主要包括参考答案和SOLO评价标准以及分数分配方案。科学合理的参考答案和评价标准（见表3 和表4）可以更准确地评价学生的学习水平，不仅能体现学生的思维结果，还能够通过可观察的学习质量评价考查学生思维过程。通过分数分配方案对科学思维发展水平进行评价，让不同能力水平的学生得到相应的分数体现。［6］

表3 分析与综合题参考答案

表4 第5 小题论述题SOLO 分类评价表

三、总结与展望

减轻学生过重的作业负担需要提升作业质量，而提高作业设计质量是提升作业质量的关键，但作业设计质量又受到教师作业设计能力的影响。本研究希望能为“双减”背景下教师的作业设计提供创新与改革的研究经验，提升教师的作业设计能力。通过指向科学思维的科学作业设计研究，可以看出好的作业设计是系统的、结构化的设计。好的作业设计是关注学生科学概念和科学思维发展的。当然，好的作业设计还需要教师在日常作业设计的过程中不断积累、不断修改、不断迭代更新。