本课例为2024年10月举行的重庆市第十一届小学科学优质课竞赛一等奖课例。仅供学习，引用、转载和借鉴请与公众号或上课教师联系，并注明出处，严禁商用。
执教教师磨课心得
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小学科学跨学科概念视角下思维型教学初探
——以《改进鱼的家》为例
重庆市江北区和济小学校 郭冬梅
一、课题的选择
本次赛课的主题是跨学科概念视角下的思维型教学，《设计和制作生态瓶》是教科版五年级下册第一单元《生物与环境》的最后一课，主要利用前几课的知识，合理选择生态瓶中生物的种类和数量，让生物与生物、生物与非生物之间相互联系、相互影响，并达到平衡，让各种生物很好地生存下去。最初选择这一课是因为生态瓶涉及了稳定与变化，系统与模型，物质与能量这三个跨学科概念，能够很好地体现本次赛课的主题，没有过多地去考虑如何上好这堂课的问题。在开始进行教学设计时才发现生态瓶不好上，很难实现教学目标，也很难体现出稳定与变化，系统与模型，物质与能量这三个跨学科概念。
二、艰难的磨课之路
（一）初设计，遇最大难题，没有数据——《给鱼建个家》
首先，根据整个单元的教学内容深入研究课标，找到了每一课时对应的课标内容、课标学业要求，再根据学情确定相应的教学目标。为了让学生更好地自主建构生态系统概念，打算建立一个独立的生态系统模型，所以选择在密封状态养鱼，刚开始设计就遇到了最大的难题，发现在课堂上无法从生态瓶中获得数据来支持观点，学生之间的争论显得很空，无法进行有效的思维碰撞。翻阅老教材，发现在课堂上是通过观察鱼浮出水面的次数来判断鱼的情况，于是开始观测密封状态下鱼在不同情况下浮出水面的次数，因为是密封状态连续观测了两个多小时也没看出区别。于是又跑去水族馆、鱼市场、养鱼的朋友家溜达，看他们是如何观测鱼的情况，结果除了看到很多漂亮的鱼并未找到想要的答案。
当时想着定量不行就先定性，就有了最初的设计《给鱼建个家》，开课时创设了不适合鱼生存的生活情景，提出核心问题：如何让鱼在密封状态下长期生存？教学活动的安排还是根据教材上的内容进行，学生主要经历设计—改进—制作的学习过程。前两次磨课中发现学生能从提供的资料中找到证据选择合适的生物种类，但数量问题无法确定，有的学生认为放2棵草才不会缺氧、有的学生认为4棵、8棵……争论过程中发现数量要合适，让里面产生的氧气和需要的氧气之间达到平衡，这里学生就能初步体会稳定的跨学科概念。紧接着学生在第一次设计的基础上进行改进，大部分学生改进时就是增加草，认为草多氧气就多，有一个组比较特别：他们设计了对比实验，通过对比来确定具体放多少棵草合适，大家也认可他们组的想法，最后由于时间问题学生没有制作完就匆忙下课了。
上完后最大的感受就是学生之间的争论没有数据支持，后面的改进部分没有多大意义。当时用了很多方法也只能做到定性，没法定量，于是有了换课题的想法。经过教研员文德英老师的指导，决定带着社团学生亲身实践，从实践中发现问题寻找证据。从今年的2月底开始，我们开始制作了各种各样的生态瓶，做了一批又一批。在观察记录的过程中，为了获得更多的数据，利用了氧气传感器在每天同一时间去测量生态瓶里的氧气含量。
（二）再设计，有了数据支撑——《改进鱼的家》
临近片区赛，我们已经进行了1个多月的实践，有了一些观察数据。前期的教学设计包含了设计—改进—制作，内容太多，重点是放在设计部分还是改进部分没有明确。在教研员文德英老师和我师父廖建伟老师的指导下，将重点放在了改进部分，学生主要经历发现问题—分析问题—解决问题的学习过程。通过创设真实的问题情景引入新课，学生观看社团学生制作生态瓶的视频，发现生态瓶中的金鱼死了，根据资料分析鱼死亡的原因，再根据提供的材料改进鱼的家。经过十多次磨课，虽然数量问题还是无法确定，但有了社团学生的数据，就有了数据支持草多氧气不一定多的观点，从而有了证据证明数量要合适，才能达到平衡。
区决赛，为了体现思维型教学，提高学生推理论证的能力，将测得的数据和准备的材料在改进时一起提供给学生，课堂上主要引导学生利用数据来支持观点，反思自己和别人论点的不足，并提出反论点，同时能反驳他人的质疑。不足之处：
一是不清楚如何上好推理论证，回应学生方面能力欠缺；二是没有很好地体现出学生思维的进阶。
（三）放弃测得的数据，体现思维进阶——《改进鱼的家》
本课学生的思维发展主要体现在通过推理论证选择合适的生物种类和数量，推理论证怎么上我也是茫然的，不知道如何回应学生，为了上好推理论证，利用假期时间将《科学论证怎样教》这本书学习了两遍，虽然还是不能很好地将理论用于实践，但基本了解了如何帮助学生构建科学解释，在后面的磨课中也不断去尝试，在回应学生方面还是有了一定的收获。
磨课中遇到了很多的难题，第二大难题就是不知道如何体现学生思维的进阶，为此做了很多的尝试。区决赛是把社团学生测得的数据和改进材料一起提供给学生，第一次尝试决定先提供资料，再提供数据，在争论放多少数量的问题上学生由原有的想法到用数据来支持论证就是低阶思维到高阶思维的过程。经过多次尝试发现这种设计不适合学情特别好的班级，为了满足不同的学情需求，做出了艰难的抉择，放弃了社团学生测得的数据。国庆期间，江北团队的老师们加班对这节课进行改进，没有了数据支持如何体现学生思维的进阶，老师们想到没有数据就让学生想办法收集证据，数据不一定是定量数据，也可以是一些现象，比如动植物的生存情况、水质情况等，学生在争论放多少数量才能达到平衡时能想到用对比实验并讨论出如何进行对比实验也是思维进阶的过程。改进后就前往不同的学校进行磨课，反思不足总结经验，一步一步地掌握了如何根据不同学情需求来引导学生设计对比实验，培养学生制定方案、解决实际问题的能力，从中逐步体会稳定与变化的跨学科概念。
三、磨课中的体会
（一）基于学生实际情况，创设真实的问题情境
贴近学生生活实际的问题情境更能激发学生学习的兴趣，开课环节经过多次修改，最后通过观看社团孩子养鱼的视频，发现和平时养鱼的方式不同，引起学生认知冲突，快速聚焦问题：如何让鱼在密封状态下长期生存？从而引发学生深入思考。
（二）听懂学生，回应学生
听懂学生，回应学生对我来说是最困难的地方，很多时候就是在重复学生的话，不能马上将学生的语言进行提炼，也不能面向所有学生进行回应，通常就是一问一答，出现这种现象的主要原因是预设不够，出现没有预设到的情况时不知如何应对。通过不断地磨课，分析课堂实录，将可能出现的情况、每种情况如何回应一一记下。比如在利用提供的材料改进鱼的家时，发现学生在改进水质问题时会出现很多不同的情况：
情况一
S1：我们认为是水的问题，资料上说黑壳虾是刮食藻类的利器，能清理一定的粪便，所以加了4只黑壳虾清理水中的粪便和绿藻。
S2：黑壳虾容易被鱼吃掉，苹果螺不会被吃，而且苹果螺也能清理水中的粪便和绿藻，所以我们觉得加苹果螺会更好。
T：他们都通过分析资料找到了支持自己观点的证据，但放的种类不同，一组放的黑壳虾，一组放的苹果螺，你们更支持谁呢？
情况二
S1：我们认为是水的问题，黑壳虾能清理一定的粪便，所以加了4只黑壳虾清理水质，加了虾又容易缺氧，所以还去加了2棵九冠草。
T：他们改进水质问题的同时还考虑到了氧气问题，你们有什么建议吗？
S2：我们同意加了黑壳虾后往里面加草增加氧气，但应该加九冠草，因为蜈蚣草容易被鱼吃，九冠草不会被吃，加九冠草产生的氧气会更多。
T：他们在资料上找到了蜈蚣草容易被吃的证据，两种草你们更支持哪种呢？
学生改进的情况不同，教师的回应也要不同，所以每种情况如何回应都要分析，回应要有针对性，抓住关键信息，分析多了就能做到心中有数。
（三）注重科学思维的培养，关注学生推理论证的能力
随着2022年义务教育科学课程标准的颁布，科学思维被列为科学课程要培养的学生核心素养之一，培养学生的推理论证能力受到关注，科学论证也正式进入我们的视野。科学论证包含四个论证要素：观点、证据、推理和反证，反证在小学科学课堂上用得较少。课堂上需要帮助学生理清观点、证据、推理，引导学生将证据与观点之间建立联系，并用科学原理说明证据支持观点的理由即推理。比如解决水质问题时，学生没有分析提供的资料，凭感觉选苹果螺，就需要追问：你选择它的理由是什么？学生就会根据资料找到黑壳虾容易被鱼吃，而苹果螺不会被吃的证据，帮助学生在探究学习和科学实践过程中形成清晰的思维逻辑。
（四）精心设计问题串与任务，培养学生推理论证的能力
问题链教学是通过一系列相互关联且有序的主要问题序列来驱动学生的科学探究和学习过程。问题链不仅引导学生逐步深入探索科学现象和原理，还促进了学生对科学知识的深度理解和高水平思维活动的发展。本课设计的问题链：提出任务——如何才能让鱼在密封状态下长期生存？我们要改进鱼的家，首先必须弄清楚什么问题？根据资料分析鱼死了可能是什么原因？利用提供的材料如何改进？蜈蚣草/黑壳虾应该放多少呢？根据资料确定了放什么生物种类合适，如何找到证据确定放多少数量才能达到平衡？如何实验呢？如何设计对比实验呢？明确我们研究的问题是什么？我们打算怎么做？对比实验的关键是改变几个条件？后期通过观察什么来判断放多少数量才能达到平衡？通过今天的改进，现在能说说如何才能让鱼在密封状态下长期生存？通过精心设计的问题序列，逐步引导学生构建起对生态系统、稳定与变化的完整认知框架，使他们的思考过程变得有章可循、由脉络可依，进而实现思维的进阶。这种教学方式有助于培养学生的逻辑思维能力和问题解决能力。以学业质量标准为核心来落实“教学评”一体化，评价量规的设计能够帮助教师明确对学生的回答应该关注什么，分析学生的学习成果和表现，有助于学生的思维可视化。比如在交流解决水质问题时，学生分析资料发现苹果螺虽然能清理粪便和藻类，但繁殖很快，鱼又不吃它，就会挤占空间，所以选苹果螺不合适，应该选黑壳虾。根据评价量规，教师能够清楚判断该学生的推理论证能力处于水平2：能考虑生物与环境的相互关系，并基于一个证据来选择生物的种类，能将观点与证据建立联系。此时可以更有针对性地回应学生：可是黑壳虾也有缺点，容易被鱼吃呀，又该怎么办呢？同时，评价量规也为教师后续改进教学、更好地满足学生需要提供帮助。![]()
四、磨课中的感动
整个磨课过程，江北科学团队都给了我很多的帮助，对这节课的精心设计以及具体方法的指导，在听懂学生、回应学生方面，教研员文老师更是做到亲身示范，我们学校的书记、校长、师父和团队老师全程参与和服务。一次次试讲，一次次修改，都倾注着团队的智慧和付出。在磨课过程中，我也清楚了自己的不足，意识到听懂学生，回应学生，关注学生在一堂课中的重要性，接下来最重要的是将这次赛课学习的宝贵经验落实到日常的教学中。指导教师心得
如何上好跨学科概念视角下的思维型探究课
——《改进鱼的家》赛课指导心得
重庆市江北区和济小学校 廖建伟
课堂教学中，教师和学生的核心活动是思维，教育的重要目的是培养学生的思维能力。进行思维型教学是培养学生核心科学素养、激发内生学习动力的需要。爱思考、会思考是学生非常重要的科学能力，强大的思维能力是未来学生独立解决问题的根本能力。2024年3-10月，重庆市江北区教师进修学院、重庆市教育科学研究院先后组织了“跨学科概念视角下的思维型教学”科学课堂教学竞赛，我校郭冬梅老师参加了这两次竞赛，都荣获了一等奖的好成绩。作为郭老师的师傅，我有幸全程参与了指导和服务，从最初的课题选择到后来的教学设计，从实验器材的准备到每一次磨课改进，我都与郭老师一道经历艰难和曲折，磨难和痛苦，共同成长进步。我也从中学到不少东西，感触很多，收获很大。下面，我就这次赛课指导说说自己的一点收获和体会。本次赛课的主题是“跨学科概念视角下的思维型教学”，从去年寒假开始，我们就在思考如何选择最能体现跨学科概念，最适合思维型教学的内容来上。最初我们的选题方向也主要集中于物理方面的教学，因为物理方面的教学相对比较简单，对于一位入职才三年，习惯于知识性教学的年轻教师来说，操作起来相对比较容易。但后来我们转念一想，当今时代生态环保是全世界共同关注的重大课题，加强对青少年的生态文明教育刻不容缓，而生态系统里就恰好包含了系统与模型、稳定与变化、物质与能量的多个跨学科概念。同时，对生态系统构成要素的理解，对各个构成要素关系的分析，对维护生态平衡科学方法的应用和思考，都比较适合进行思维型教学，所以我们准备选择有关生态系统的内容来上。不过，我们也知道生物领域的课堂教学难度较大，最初郭老师畏难情绪较重，不敢上这方面的内容，后来我们鼓励她勇于挑战，大胆尝试，最终才确定了这一上课主题和内容。确定了上课的主题和内容，如何将生态系统包含的跨学科概念融入到教学中？如何将思维型教学落地落实？这个课怎么上？这就需要先行设计，这是摆在郭老师面前的又一个难题。郭老师自己也很用功，幕后花了很多时间去学习，看了不少科学教学书，观摩了不少科学优质课，做了大量思考和研究。我与郭老师商议，决定先由她自己设计，在她的设计基础上我再提出改进建议。郭老师最初的教学设计比较简单，基本就按教材编排的教学内容按部就班地上，纯粹站在老师的角度来设计。到底是进行生态系统的概念教学呢还是进行生态瓶的设计制作？教学的目标任务不是很明确，问题不够聚焦，教学逻辑不太清晰。另外，她最初的设计主要考虑老师怎么教，基本没考虑学生怎么学，没关注学情。后来我与郭老师多次研讨，经历多次磨课反思后逐步改进了设计。首先，我们通过调查访问学生，了解到大部分学生都有过养鱼的经历，对在密闭瓶子里养鱼充满好奇，感到有趣，很想知道在密闭瓶子里怎样把鱼养活，但由于缺乏系统观念，深度思考，思维片面肤浅，没有站在更高的角度全面整体地看待问题，不能用科学方法解决问题。接下来，我们深入研究科学课标，发现课标中恰好有“系统与模型”、“稳定与变化”、“物质与能量”等跨学科大概念教学目标要求，我们想，只有学生真正理解了这些大概念，才能站在更高的角度、用系统的整体的思维解决这一实际问题。怎么找到学生解决问题的实际需求与大概念教学的结合点呢？我们通过深钻教材，发现教科版五年级下册第一单元“生物与环境”的教学内容是一个较好的切入点。我们决定结合学生养鱼的生活实际，整合本单元最后三课内容，将三节课的内容融合在一节课上，以“改进鱼的家”为任务驱动，探究在密闭瓶子里把鱼养活的原理和方法，引导学生理解“生态系统”的概念，自主建构“系统与模型”、“稳定与变化”、“物质与能量”等跨学科概念，树立维护生态平衡，保护环境的责任意识，发展学生科学思维。确定了教学内容，制定了教学目标，我们设计了教学步骤。第一步，开课。结合学生平时养鱼实际，通过观看社团孩子在密闭瓶子里养鱼，提出改进鱼的家，怎样在密闭瓶子里把鱼养活的问题。第二步，分析鱼死亡的原因，明白生态系统的组成。第三步，用老师提供的材料改进鱼的家。通过争辩质疑，思维碰撞，推理论证加入动植物的种类和数量，逐渐形成“系统平衡”这一理念,发展学生批判性思维。第四步，设计对比实验，进一步训练思维，寻找证据，确定加入的动植物的具体种类和数量，学习用科学方法解决生活中的实际问题。 包括实验器材的准备、教学课件的准备等。尤其值得肯定和赞扬的是，郭老师自己组织社团的孩子在密闭的瓶子里养鱼，在课后做了大量的实验，用氧传感器测量水中含氧量的变化，制作了氧含量折线统计图，坚持长期观察记录鱼儿存活状态，获得了比较真实的研究数据，取得了第一手研究资料。她还阅读了很多有关生态养鱼及生态教学方面的论文，像科学家那样真正做了大量研究，为课堂教学找到了证据，奠定了坚实的基础。实践出真知，就像学游泳一样，再多的理论学习，如果不亲自下水游一游，就永远学不会游泳。教学也是这样，再好的教学设计，如果不亲自到课堂中去试一试，就永远搞不好教学。按照教学设计，郭老师开始了磨课。这是整个教学过程最重要最关键的阶段，也是郭老师最痛苦的时候，同时，也是她收获最大、成长最快的时候。这期间，郭老师经历一次又一次的失败，一次又一次的反思，一次又一次的改进，失望与希望相随，痛苦与喜悦相伴，最后，她终于以坚韧不拔的毅力，百折不挠的勇气登上成功的舞台。作为指导教师，我全程参与了磨课，通过观课、听课、评课、议课，发现问题，不断总结反思，提出改进建议，陪伴她一起经历痛苦的磨炼，鼓励她克服困难，增强信心，勇往直前，最终达到成功的彼岸。回顾这次磨课经历，反思成败得失，总结经验教训，我觉得要上好一堂跨学科概念视角下的思维型探究教学课，需注意以下几点：上课之前反复深入思考：这节课的目标任务是什么？教学步骤是怎样的？每一个步骤怎么安排？重点教学是哪一部分？难点如何突破？关键提问有哪些？我该如何表达？学生可能会怎样回答？如果学生出现自己预设之外的回答，我该如何应对？如何回应学生各种不同的想法？怎样推进学生的思维？怎样处理放与收的关系？小组讨论、实验探究等，该如何组织？实验器材该如何发放？等等。课前要把整节课想深想透，做到心中有数，思路清晰，有备而来，上课才能顺利进行。课后及时反思总结，想想教学中还存在哪些问题?该如何解决这些问题?某个教学环节的处理是否恰当？某句话的表达是否准确清楚？如何改进教学中的缺点？等等。只有课后及时反思总结，下次上课才有所长进。总之一句话，要多琢磨课，时时处处都要想该怎样把课上好。郭老师磨课过程中最初就是缺乏思考和总结，没把课想清楚想透彻，没理顺上课流程，所以出现目标不明确、问题不聚焦、逻辑思路不清楚、不能听懂学生回答并恰当地回应学生的回答、不能收放自如、游刃有余地把控课堂等问题，总是磕磕绊绊不顺利，效果很不理想。但当她深入研究教学和有效反思后，上课越来越游刃有余。开课要能激趣，有吸引力，聚焦问题，迅速入题。《改进鱼的家》开课几经修改，最终以这种方式呈现：出示真实问题情境，观看密封瓶里养鱼视频，与学生平时敞开养鱼形成鲜明对比，抓住学生好奇心，引发认知冲突，聚焦问题：在密闭环境里怎样把鱼养活？这种开课方式入题快，问题聚焦，吸引力强，能较好地激发学生学习兴趣和进一步探究欲望，引发学生深入思考。跨学科概念教学不能靠教师直接讲，教师直接讲授跨学科概念，学生很难听懂，很难理解，要通过问题引导，实验操作，现象分析等，启发学生自己去思考，去领悟跨学科概念的内涵，自主建构跨学科概念。《改进鱼的家》通过分析鱼生存的条件和死亡的原因，加入一些动物植物，想办法改善鱼的生存环境，让鱼儿能长久生存下去，引导学生自己发现在一个看似简单的密封瓶里养鱼，里面的生物与生物之间、生物与非生物之间互相影响，有着千丝万缕的联系，逐渐形成系统观念，意识到这仅仅是一个生态系统的模型，自然界的生态系统远比这个模型复杂。任意改变生态系统的一个条件，可能就会打破原有平衡，生态系统就会产生变化，就这样自主建构了稳定与变化的跨学科概念。自始至终老师没有直接讲什么是跨学科概念，而是让学生自己去领悟而得，老师只是在适当的时候帮助学生提炼、总结一下。思维型教学具有三个明显特点：认知冲突、争辩质疑、思维进阶。在教学中，要创设问题情境，引发矛盾冲突，引导思考讨论，激发争辩质疑，不断引导学生往深处思考，往高处思考，形成思维进阶。《改进鱼的家》从开课聚焦问题“在密闭瓶子里怎样把鱼养活”，引发认知冲突，激起学生思考“鱼儿生存需要什么条件？鱼儿为什么死了？怎样改进鱼的家”。接下来，用老师提供的材料改进鱼的家。这是初次改进，不少学生思维比较单一片面，仅仅是随意加入材料，任意组合材料。由于不同的材料具有不同的特点，学生在加入动植物的种类和数量上出现意见分歧，此时老师激发学生争辩质疑，充分发表自己的观点和意见，发展学生批判性思维。学生通过争辩，进行自我反思，发现这是一个很复杂的系统，系统的各个组成要素之间互相影响，紧密相关，任意增加或减少其中的一种动物或植物，就会打破整个系统的平衡和稳定，很难确定具体加入什么动植物，加入多少动植物。如何找到加入动植物种类和数量合适的证据呢？至此，再次引发认知冲突，激发深入思考，学生自然想到进行对比实验，通过对比观察鱼儿生存时间长短来判断加入的动植物种类和数量是否合适。可是，对比实验怎么做？如何控制可变量？这又需要学生进一步思考，在交流研讨的基础上进行设计，再次改进鱼的家。这节课就是这样不断地引发认知冲突，激发学生争辩质疑，引导学生一步一步深入思考，就像爬楼梯一样一步一步往高处想，往远处想，自主建构大概念，形成高阶思维。虽然最后由于时间关系学生没有动手做实验，但对生态系统的认识得到很大提高，思维得到很大发展。整节课层层推进，引人入胜，精彩不断。如何将跨学科概念这么高位的概念教学落到实处？我想应该结合学生的生活实际和探究需求实际，基于学生生活经验和已有认知水平，从小处着手，以小见大，由浅入深，逐渐领悟大概念，形成高阶思维，然后用这些大理念、高阶思维来解决生活中的实际问题。《改进鱼的家》就是从学生生活中养鱼入手，解决如何在密闭的瓶子里把鱼养活的问题，从而让学生逐渐形成系统观念，意识到维护生态平衡的重要性，懂得用科学方法才能维护生态平衡。这次赛课指导我还有很多体会和思考，真是一言难尽。总之，经历这次赛课指导，我觉得自己学到不少，长进不少，非常感谢区里和市里组织的这次赛课！
