□王燕群

《义务教育科学课程标准（2022 年版）》“倡导以探究和实践为主的多样化学习方式，让学生主动参与、动手动脑、积极体验，经历科学探究以及技术与工程实践的过程；重视师生互动和生生互动，引导学生对所学知识和方法进行总结、反思、应用和迁移，促进学生自主学习和合作学习”。培育学生高阶思维的基础是在科学教学中设置适宜思维参与的探究场域，使学生通过探究实践实现深度学习。以教科版《科学》三年级上册“空气”单元中的《压缩空气》一课为例，教师可以采用六大实践策略，使学生实现深度学习，发展高阶思维。

一、营造问题场，明确探究的方向

科学探究往往是从提出问题开始的。所谓问题场，一般指为催生针对性问题而营造的学习场域。建构问题场，有利于学生进一步明确探究的方向，提升探究的实效性。

【教学片段1】

1.引入。教师出示装满水（染成红色）的瓶子和空瓶子，引导学生用“占据空间”一词来描述现象：装满水的瓶子的实质是水占据了瓶子的空间；空瓶子的实质是空气占据了瓶子的空间。

2.思考。教师提问：可以再往装满水的瓶子里加水吗？可以再往空瓶子里加空气吗？师生合作演示：用一个抽取了30 mL 水和一个抽取了30 mL空气的注射器分别向两个瓶子里打水与空气，并观察实验现象。教师引导学生思考：你有什么发现？装满水的瓶子无法再加入水，装满空气的瓶子看似满了却还能再加入空气，你怎么看待这个现象？

3.应用。教师让学生讨论：往一个装满高弹棉的透明玻璃杯中依次再塞入一些高弹棉碎块，可能会出现什么现象？

教师可以结合小学科学的学科特点和学生已有的知识，通过有结构的对比实验，营造良好的问题场，让学生带着问题开展实验、观察现象，从概念的内涵和外延出发解决问题，提高科学探究能力。上述教学片段中，教师创设了“往装满水的瓶子里加水，往装满空气的瓶子里加空气”的对比情境，及时引入问题，为学生提供观察、思考的对象，使学生清晰把握探究的方向，主动对知识进行加工整理，让科学探究更具指向性。

二、创设实验场，挖掘探究的深度

实验的本质是对未知领域进行探索。作为一种探究活动，实验不仅有显性的行动属性，也有隐性的思维属性。教师可以结合教学内容，创设实验场，让学生在探究活动中独立思考、验证结论，让科学探究往纵深处推进。

【教学片段2】

1.引出思考问题。教师引导学生思考：空气真的能压缩吗？我们来找找证据。学生开展小组讨论，思考如何用实验的方式来说明。

2.实验前研讨。（1）操作：用橡皮抵住注射器口、平视。（2）观察：空气占据的空间会不会变小？什么样的现象能够说明空气可以被压缩？（3）记录。

3.分组探究活动。学生分小组开展探究活动。

上述教学片段中，教师引导学生借助注射器，创设实验场，通过“讨论—设计—探究”等环节，让学生经历猜想、验证的思维过程。“使用注射器研究，收集空气能压缩的证据”这一探究活动的推进与高阶思维的发展同步，呈现了逐步深入的特点。学生先猜测“空气真的能压缩吗”，再探讨“怎么做”，然后完成“用注射器取空气、压空气”的实验并进行记录。实验场的创设有助于学生边学习边思考，提升学生的综合能力。

三、开设辩论场，发展批判性思维

批判性思维既是一种思维技能，也是一种思维倾向。它指的是个体在思维活动中独立发现与批判质疑的能力和倾向。课堂上，教师可引导学生抓住关键点，提出质疑，辩出结论，由此发展学生的批判性思维。

【教学片段3】

1.小组内研讨。教师引导学生用证据说明空气能否被压缩，并思考：空气会不会被压缩完？空气有没有减少？如何证明？师生共同设计“空气逃走了”的演示实验。

2.提出观点。学生一致认为空气能被压缩，并举出了多个例子加以证明。部分学生认为空气会减少，最终会被压缩完，其他学生持相反的意见。

3.展开实验。学生开展实验，收集相关证据。

4.交流新发现。学生通过实验发现：压缩注射器后松手，活塞会弹回去；通过压缩，注射器中的空气不会减少。

5.小结。空气能被压缩，压缩空气有弹性。

教师根据学生的认知规律，让学生在解释实验现象的过程中，经历“分析—评价—创造”的思维过程。教师带领学生用证据说明“空气能被压缩”，在这一基础上，再引导学生推测“压缩后空气有没有减少”。学生给出了不同的看法。最后，教师引导学生交流实验结果，学生进行总结，给出了一致的结论。

四、建立模型场，使思维可视化

高阶思维是指向综合、归纳和创造的高层次思维活动。所谓模型场，指的是使思维可视化的外显模型，它强调运用简洁有力的思维活动，使探究更高效。

【教学片段4】

1.提问。教师提问：注射器里的空气到底发生了什么变化？如果我们用8个小○代表空气微粒，你认为空气微粒被压缩后会怎样？请画在记录单的图中。教师在黑板上用教具形象化地呈现3 个注射器（如图1），分别是注射器吸入一段空气、往里推、松手后空气微粒的状态。

图1

2.交流。学生认为微粒数量、大小不变，微粒间的空隙变了。

3.小结。师生总结：推活塞时空气占据的空间变小，拉活塞时空气占据的空间变大。松手后，注射器的活塞会弹回来，说明压缩空气有弹性。

上述活动中，学生把观察到的现象记录在实验单上，呈现思考的成果。学生用模型演示空气微粒被压缩后的状态，体现了思维可视化。在此过程中，学生自主分析实验现象，对空气微粒的数量、大小、间隔等进行探究。教师营造了模型场，使学生的思考更严谨。具体表现在以下几个方面：首先，教师引导学生从微观角度探究空气微粒在压缩和扩张时的变化，将看不见摸不着的空气转化成空气微粒模型；其次，教师采用黑板贴的形式表示“推”和“拉”活塞时学生对空气微粒变化的猜想，直观清晰易操作；最后，不同小组在交流过程中产生了思维碰撞，即对“推”和“拉”活塞时空气微粒变化与否产生了分歧。通过设计方案、寻找证据、检验假设，学生的证据意识和科学精神得到了培养。

五、营造游戏场，深化科学认识

游戏对儿童具有天然的吸引力。教学中，教师应结合教学内容为学生搭建游戏场，把具有明确探究目标的游戏活动引入课堂，引发学生的探究兴趣，促进学生探究、巩固、拓展、深化科学概念和科学原理。

【教学片段5】

1.游戏说明。教师说明：假设每个同学都是“空气微粒”，老师是“活塞”，老师（活塞）用力推，把你们往一个方向推，会发生什么？

2.开展游戏活动。教师组织学生扮演空气微粒，学生在教室过道中（注射器）排成一列，师生开始游戏：轻轻压—松开活塞—用力压—松开活塞。随着教师（活塞）的挤压，学生（空气微粒）间的距离发生了变化，而学生（空气微粒）本身的数量没有变，大小也没有变。

3.思考。学生思考出现这种现象的原因。

4.小结。学生总结：空气微粒占据的空间大小和空气微粒之间的间隙发生了变化。

上述教学中，教师把教室过道设置为“注射器”，自己作为“活塞”，让全体学生化身为“空气微粒”，亲身体验“空气能被压缩”与“压缩空气有弹性”的现象。在轻松愉悦的探究过程中，学生既丰富了对压缩空气的感性认识，又形成了解决问题的实践能力。学生从游戏活动出发，经历问题产生和问题解决的过程，逐渐深化对“空气能被压缩，压缩空气有弹性”的认识。在此过程中，学生科学探究的兴趣得到了激发。

六、引入生活场，迁移运用知识

科学源于生活且服务于生活。科学的价值之一就在于解决实际生活问题。教师可以依据教材与教学实际，适时引入生活场，让学生置身于真实的生活问题，思考解决方案，从而感受科学的无穷魅力。

【教学片段6】

1.解释皮球模型。教师提问：给篮球打气时运用的是什么原理？学生思考后用空气的压缩原理进行解释。

2.拓展水的实验。教师提问：空气可以被压缩，压缩空气有弹性。那么水可以被压缩吗？引导学生动手尝试。

3.观看空气压缩枪录像。师生一同观看空气压缩枪的录像。

在学生已经知道“空气能被压缩，压缩空气有弹性”的科学概念的基础上，教师通过“皮球模型、水的压缩实验、制作空气压缩枪”等进行拓展，加深学生对知识的理解，实现知识的迁移。课堂以解决生活问题为中心，让学生的思维沿着不同方向、不同角度向外扩散。生活场的引入巧妙地打开了学生的生活世界，激发了学生对书本外的世界的好奇心和探究欲。

思维参与的探究才是真正意义上的探究。教师要巧妙设计活动，通过创设丰富多彩、合理有效的教学情境，让学生开展深度学习，实现思维的进阶。