張 懿，葉寶生

（1.清華大學(xué)附屬小學(xué)，北京 100080；2.首都師范大學(xué) 初等教育學(xué)院，北京 100048）

認(rèn)知能力是支撐終身發(fā)展、適應(yīng)時代要求的四種關(guān)鍵能力之一，認(rèn)知能力的培養(yǎng)直接影響著學(xué)生獨立思考、邏輯推理、信息加工、學(xué)會學(xué)習(xí)等意識和能力的形成[1]，對其余三種關(guān)鍵能力（合作能力、創(chuàng)新能力、職業(yè)能力）的提高有重要的奠基作用。近年來，隨著教育改革的持續(xù)深化和認(rèn)知能力研究不斷深入，培養(yǎng)學(xué)生高階認(rèn)知能力成為教育高質(zhì)量發(fā)展的必然趨勢。但現(xiàn)階段，小學(xué)科學(xué)教學(xué)領(lǐng)域中對高階認(rèn)知能力的研究極少，尚無對小學(xué)科學(xué)高階認(rèn)知能力進(jìn)行專門的概念界定或內(nèi)涵解釋，這導(dǎo)致與小學(xué)科學(xué)高階認(rèn)知能力相關(guān)的教育實踐缺乏基于學(xué)科本位的理論指導(dǎo)，只能實現(xiàn)較淺層次的理論掛靠或行為效仿。為此，本文借鑒美國當(dāng)代心理學(xué)家布盧姆（Bloom，B.S.）的教育目標(biāo)分類學(xué)思想，結(jié)合小學(xué)科學(xué)課程的性質(zhì)和內(nèi)容，從認(rèn)識論、方法論兩個方面闡釋小學(xué)科學(xué)高階認(rèn)知能力的內(nèi)涵和培養(yǎng)策略。

一、小學(xué)科學(xué)高階認(rèn)知能力的概念界定

認(rèn)知，是指人們識別外部事物的過程，特別是通過形成概念、感知、判斷、想象等心理活動獲取知識的過程。展開來說，就是當(dāng)外部物體作用于人體感覺器官時，個體接收、檢測、轉(zhuǎn)換和簡化感覺信號，再將感覺信號進(jìn)行綜合、編碼、存儲、提取、重建，形成判斷或解決問題的信息處理過程[2]86-88。認(rèn)知能力是指人腦在掌握事物結(jié)構(gòu)、建立事物聯(lián)系、理解事物規(guī)律的過程中對信息進(jìn)行提取、加工和儲存的能力，一般包括感知能力、記憶能力、思維能力等。伴隨著認(rèn)知理論的不斷發(fā)展，一些國外學(xué)者對認(rèn)知能力進(jìn)行了層級研究，皮亞杰（Piaget）、維果茨基（Vygotsky）都將人的認(rèn)知發(fā)展水平劃分了從低到高的階段。布盧姆教育目標(biāo)分類學(xué)將認(rèn)知過程按照從簡單到復(fù)雜、從促進(jìn)知識保持到促進(jìn)知識遷移的順序，分成了六個類別，依次是：記憶（回憶）、理解、應(yīng)用、分析、評價、創(chuàng)造[3]23-69。其中，記憶（回憶）、理解、應(yīng)用均屬于知識本身層面，與知識的保持聯(lián)系更為緊密，多被界定為基本認(rèn)知能力；分析、評價、創(chuàng)造涉及知識的遷移，要依靠更為復(fù)雜的學(xué)習(xí)活動或任務(wù)來實現(xiàn)，分析、評價、創(chuàng)造的過程能為學(xué)生解決問題提供必要的認(rèn)知經(jīng)歷，超越了知識本身，屬于發(fā)生在更高認(rèn)知水平的高階認(rèn)知能力。

“義務(wù)教育科學(xué)課程是一門體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的綜合性基礎(chǔ)課程，具有實踐性?！盵4]1《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》從學(xué)科性質(zhì)上指明了科學(xué)課程的綜合性、實踐性特點，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了科學(xué)學(xué)習(xí)與人們生產(chǎn)生活方式變革之間的聯(lián)系。在教學(xué)中，科學(xué)學(xué)習(xí)與生產(chǎn)生活之間關(guān)系的建立，要以對真實問題或情境的科學(xué)探究及技術(shù)與工程實踐活動為橋梁。其中，引導(dǎo)學(xué)生對所學(xué)知識和方法進(jìn)行分析、評價、創(chuàng)造，進(jìn)而通過知識的遷移獲得科學(xué)學(xué)科所特有的思維方式和價值觀念，正是培養(yǎng)小學(xué)科學(xué)高階認(rèn)知能力的過程。綜上，小學(xué)科學(xué)高階認(rèn)知能力的概念可界定為：在小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)中，以基本認(rèn)知能力為前提，通過分析、評價、創(chuàng)造等促進(jìn)知識遷移的認(rèn)知過程，習(xí)得識別外部事物特點及科學(xué)規(guī)律的能力。

二、小學(xué)科學(xué)高階認(rèn)知能力的具體內(nèi)涵

從歷史背景來看，布盧姆教育目標(biāo)分類學(xué)在創(chuàng)立之初是為緩解美國高考重知識記憶、輕綜合應(yīng)用的問題，對美國中小學(xué)所有學(xué)科教育目標(biāo)進(jìn)行的系統(tǒng)分類研究。因此，在教學(xué)實踐中，分類學(xué)理論能為各個學(xué)科提供較為宏觀的普適性指導(dǎo)，但并不能直接與具體學(xué)科內(nèi)容建立深度關(guān)聯(lián)。1985 年，布盧姆教育目標(biāo)分類學(xué)思想引入我國，教育領(lǐng)域?qū)＜?、學(xué)者、一線教師等進(jìn)行了積極研究和嘗試，之后的幾十年里，教育目標(biāo)分類理論與具體學(xué)科的關(guān)聯(lián)越發(fā)緊密，教育目標(biāo)分類理論的實踐價值不斷被挖掘。對小學(xué)科學(xué)高階認(rèn)知能力的研究，將使布盧姆教育目標(biāo)分類學(xué)在不同學(xué)科的實踐轉(zhuǎn)化得到進(jìn)一步完善。

布盧姆在教育目標(biāo)分類學(xué)中呈現(xiàn)了認(rèn)知過程與知識相結(jié)合的二維分類框架，其中認(rèn)知過程維度包括記憶（回憶）、理解、應(yīng)用、分析、評價、創(chuàng)造六大類[3]23-69。在基本認(rèn)知能力中，記憶（回憶）表現(xiàn)為長時記憶信息的辨別、識別和提取，包括科學(xué)知識中的概念、變化規(guī)律、操作順序和步驟等，是各種知識存在和運(yùn)用的基礎(chǔ)；理解表現(xiàn)為在新知識和已有知識之間建立起聯(lián)系，更為具體地說，理解是新獲得知識與現(xiàn)有心理圖式和認(rèn)知框架的整合[3]54，包括含義解釋、舉例說明、比較分類、模型構(gòu)建，科學(xué)知識中的概念是組成這些圖式和框架的基本模塊；應(yīng)用是使用程序去完成練習(xí)或解決問題，與程序性知識有著緊密的聯(lián)系，包括劃分類別、推斷預(yù)測、技術(shù)設(shè)計、技術(shù)實現(xiàn)。這三個維度屬于科學(xué)知識學(xué)習(xí)的不同層次，可以理解為知識記憶、知識理解、知識應(yīng)用，以強(qiáng)調(diào)這三個維度均屬于知識本身層面。高階認(rèn)知能力中的分析、評價、創(chuàng)造三個認(rèn)知過程遷移應(yīng)用到小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，內(nèi)涵與表現(xiàn)形式也更加豐富，本文根據(jù)其過程特點概括為意義建構(gòu)、審辯判斷及轉(zhuǎn)化創(chuàng)造。

（一）意義建構(gòu)

“意義建構(gòu)”由教育目標(biāo)分類學(xué)中的“分析”發(fā)展而來，原指將材料分解成它的組成部分，并確定各部分之間的相互關(guān)系以及各部分與總體結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，包括區(qū)別、組織、歸因三個具體的認(rèn)知過程[3]60。研究發(fā)現(xiàn)，此處的“分析”與普通心理學(xué)上的“分析與綜合”用詞有重合，與邏輯學(xué)上“分析是從整體到部分、從具體到抽象、從特殊到普遍的認(rèn)識活動，是對事物各部分的普遍性做出抽象的邏輯規(guī)定[5]87-90”這樣的說法相類似。本文在小學(xué)科學(xué)高階認(rèn)知能力研究過程中，借鑒皮亞杰認(rèn)知建構(gòu)主義的觀點，凸顯知識或知識之間意義的建構(gòu)過程，使用“意義建構(gòu)”一詞能更精準(zhǔn)表述“分析”過程。意義建構(gòu)的本質(zhì)是建構(gòu)科學(xué)知識間的聯(lián)系、理解科學(xué)知識存在的意義，將事實性知識、概念性知識分解成更小的組成部分，在解構(gòu)和組織中以整體的、更系統(tǒng)的視角確定各部分之間的相互聯(lián)系和各部分與總體結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，理解系統(tǒng)蘊(yùn)含的意義或揭示系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的原因，具體表現(xiàn)為：理解科學(xué)知識的產(chǎn)生過程和具有的意義；理解觀察實驗方法的意義和作用；理解技術(shù)系統(tǒng)是由結(jié)構(gòu)實現(xiàn)功能，進(jìn)而滿足人的某種需求。

如學(xué)習(xí)“水在自然界的循環(huán)”，要學(xué)習(xí)海水蒸發(fā)、云層移動、陸地降水、地表徑流各個組成部分，理解各個部分組成整體，形成海陸循環(huán)。其中，海水蒸發(fā)獲得淡水是陸地生物生存的根本意義，地表徑流孕育各種各樣的生命，就是這個系統(tǒng)蘊(yùn)含的意義，理解“水在自然界的循環(huán)是地球生命存在和繁衍的重要原因”的過程就是意義建構(gòu)的認(rèn)知過程。再如學(xué)習(xí)被子植物時，要學(xué)習(xí)根、莖、葉、花、果實、種子六大器官，掌握各個器官的結(jié)構(gòu)和功能，理解各個器官協(xié)同幫助植物體維持自身的生長發(fā)育。其中，器官即植物的組成部分，理解各個器官的外部形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)相互支持協(xié)調(diào)、構(gòu)成植物體的各個組成部分雙向供給并互為存在條件，就是意義建構(gòu)的認(rèn)知過程。

（二）審辯判斷

“審辯判斷”由教育目標(biāo)分類學(xué)中的“評價”發(fā)展而來，原指基于準(zhǔn)則或標(biāo)準(zhǔn)作出判斷[3]62，落實到小學(xué)科學(xué)中，審辯判斷在“評價”原有內(nèi)涵的基礎(chǔ)上增加了自我反思部分，指以事實和認(rèn)識的統(tǒng)一性為準(zhǔn)則做出反思和評價?！皩忁q判斷”相比于“評價”更加講究證據(jù)和邏輯，在教學(xué)中，“審辯判斷”不僅包括審辯判斷的結(jié)果，還包括作出審辯判斷的理由闡述，旨在培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。這里需要說明，批判性思維不僅包括合理質(zhì)疑這一個方面，還包括合理置信，即憑什么質(zhì)疑或憑什么認(rèn)可。此前，有學(xué)者在比較國內(nèi)外相關(guān)論述時，就建議把“critical thinking”翻譯為“審辯式思維”，避免漢語交際中“批判”一詞的日常用法造成其偏向負(fù)面質(zhì)疑、忽視正向建構(gòu)的錯解[6]59-63，123[7]5-9，本文采用“審辯判斷”，即借鑒了這一觀點。

結(jié)合小學(xué)科學(xué)課程的具體內(nèi)容，審辯判斷一般表現(xiàn)為兩類，一類是對形成科學(xué)認(rèn)識所涉及的證據(jù)與邏輯進(jìn)行判斷——說明科學(xué)結(jié)論是依據(jù)什么證據(jù)、采用什么方法獲得的，能判斷科學(xué)事實與科學(xué)結(jié)論的一致性。如研究空氣的特征時，以塑料袋、注射器、氣球、玻璃杯中有空氣為證據(jù)，以求同歸納為推理邏輯，抽象概括出“空氣占據(jù)一定空間”這一特征的過程就是審辯判斷的過程，對科學(xué)探究中制定計劃、獲取證據(jù)等環(huán)節(jié)的反思過程也屬于審辯判斷。另一類是對技術(shù)活動的功能與意義進(jìn)行判斷——能說明技術(shù)產(chǎn)品所具有的滿足人民需求的功能或特點，理解技術(shù)產(chǎn)品對社會發(fā)展的意義和對道德倫理的影響，同時判斷技術(shù)產(chǎn)品的負(fù)面影響。如學(xué)習(xí)不同時期的計時工具，要在了解不同計時工具所運(yùn)用的科學(xué)原理的基礎(chǔ)上，對比它們的差異性、局限性、發(fā)展性，評價它們在保障人類生產(chǎn)生活、推動計時工具演變等方面的作用，就是審辯判斷的認(rèn)知過程。再如學(xué)習(xí)蔡倫造紙，探討其在人類知識記載和傳承方面的作用，及其與現(xiàn)代造紙技術(shù)對比評價其歷史意義，都屬于審辯判斷的認(rèn)知過程。

（三）轉(zhuǎn)化創(chuàng)造

“轉(zhuǎn)化創(chuàng)造”由教育目標(biāo)分類學(xué)中的“創(chuàng)造”發(fā)展而來，原指要求學(xué)生在心理上將某些要素或部件重組為不明顯存在的模型或結(jié)構(gòu)，從而生成一個新產(chǎn)品[3]64。這種“創(chuàng)造”常常被一線教師誤解為要制作一個實物產(chǎn)品或要在創(chuàng)造中體現(xiàn)出絕對的社會價值，這顯然與小學(xué)科學(xué)教育的創(chuàng)造性思維理念不符。這里需要明確，小學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造的心理結(jié)構(gòu)與科學(xué)家、成年人進(jìn)行創(chuàng)造的心理結(jié)構(gòu)基本相同，但表現(xiàn)內(nèi)容和形式不同，其顯著區(qū)別就在于小學(xué)生的創(chuàng)造一般不具有或只具有較小的社會價值[8]44-48，如小學(xué)生在科學(xué)課上按照自己的想法折一個紙飛機(jī)，對于社會來說，并不是真正意義上的創(chuàng)造，但屬于小學(xué)生個人層面的創(chuàng)造。另一方面，關(guān)于“轉(zhuǎn)化”和“創(chuàng)造”的關(guān)系，竹內(nèi)弘高（Hirotaka Takeuchi）、野中郁次郎（Ikujiro Nonaka）在SECI 模型理論的相關(guān)論述中將知識分為隱性知識和顯性知識，他們認(rèn)為，未經(jīng)正式化的知識屬于隱性知識，如個人經(jīng)驗與技術(shù)等；直觀呈現(xiàn)的知識屬于顯性知識，如書籍、程序中所呈現(xiàn)的知識，并強(qiáng)調(diào)知識在組織中能夠形成橋梁以促進(jìn)隱性知識和顯性知識的相互轉(zhuǎn)化，知識轉(zhuǎn)化的過程實際上就是知識創(chuàng)造的過程[9]45-80。因此，小學(xué)生由知識轉(zhuǎn)化而提出新穎的科學(xué)問題、將已有知識轉(zhuǎn)化到新情境中、對教學(xué)實驗進(jìn)行改進(jìn)等，都可視為知識創(chuàng)造的具體表現(xiàn)，所以，使用“轉(zhuǎn)化創(chuàng)造”的表述更加強(qiáng)調(diào)知識間的轉(zhuǎn)化，也屬于創(chuàng)造。

小學(xué)科學(xué)中，轉(zhuǎn)化創(chuàng)造是指將已知的知識或經(jīng)驗要素組成內(nèi)在一致的新整體或新的功能性整體。在轉(zhuǎn)化創(chuàng)造的過程中，學(xué)生必須使用多個來源的要素，把它們整合成為一個新穎的、與自己先前的知識相關(guān)的結(jié)構(gòu)模型，創(chuàng)造一個新產(chǎn)品，或者生成比原來更為豐富的內(nèi)容。轉(zhuǎn)化創(chuàng)造一般分兩個水平層次，一是指人的轉(zhuǎn)化創(chuàng)造對整個社會具有創(chuàng)造性意義；二是指人的轉(zhuǎn)化創(chuàng)造對創(chuàng)造者自身來說具有創(chuàng)造性意義。小學(xué)生個人層面的轉(zhuǎn)化創(chuàng)造，可為以后實現(xiàn)社會層面的轉(zhuǎn)化創(chuàng)造打下基礎(chǔ)。

轉(zhuǎn)化創(chuàng)造的表現(xiàn)大體可分為四類：其一，將已有知識聯(lián)結(jié)形成新知識——學(xué)生將所學(xué)知識基于一定邏輯進(jìn)行重新組合，形成新知識。如學(xué)生學(xué)習(xí)某個單元或主題知識后，自己根據(jù)各概念的邏輯關(guān)系，構(gòu)建出樹狀邏輯圖、泡狀概念圖、模塊結(jié)構(gòu)圖等。其二，將形象特征抽象化，創(chuàng)造出新知識——對科學(xué)事物或變化過程進(jìn)行科學(xué)觀察，將呈現(xiàn)的各種現(xiàn)象進(jìn)行抽象概括，創(chuàng)造出新概念或新認(rèn)識?？茖W(xué)探究過程就是從各種科學(xué)現(xiàn)象中獲得抽象認(rèn)識，對抽象認(rèn)識進(jìn)行概括，獲得更抽象的結(jié)論，學(xué)生在教師指導(dǎo)下或獨立經(jīng)歷科學(xué)探究獲得新知識的過程，就是集體或個體的知識創(chuàng)造過程。其三，科學(xué)方法在新情境中的應(yīng)用——在解決實際問題時創(chuàng)造性地應(yīng)用放大法、轉(zhuǎn)化法、對比法等實驗方法和歸納法、演繹法、類比法等思維方法。如研究固體的熱脹冷縮，可以用對比法，也可以用轉(zhuǎn)化法，還可以用放大法。其四，在技術(shù)設(shè)計中創(chuàng)造新形象——運(yùn)用表象類比、表象改造等方法，結(jié)合具體需求、具體材料、具體工具，設(shè)計新的技術(shù)形象，一般經(jīng)由“想法—方法—作品”的轉(zhuǎn)化過程，將自然之可能通過人之可能轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實。小學(xué)科學(xué)中技術(shù)與工程領(lǐng)域的內(nèi)容，如建造橋梁，學(xué)生根據(jù)對各種各樣真實橋梁的認(rèn)識，根據(jù)具體需求，結(jié)合所提供的材料和加工工具，想象并構(gòu)建出模型橋，就屬于此類情況。

三、小學(xué)科學(xué)高階認(rèn)知能力的培養(yǎng)策略

一直以來，保障“教-學(xué)-評”一致性被視為教學(xué)目標(biāo)有效達(dá)成的關(guān)鍵。《布盧姆教育目標(biāo)分類學(xué)：分類學(xué)視野下的學(xué)與教及其評價》中將目標(biāo)、教學(xué)和評價彼此相符的程度即一致性表征作為一個重要的論題[3]8；2017 年版小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)在“實施建議”中，明確將“評價建議”列為二級標(biāo)題，指出教學(xué)和評價在課堂實施中要相輔相成，并以鑒定學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量水平為目的，說明學(xué)習(xí)評價的原則、內(nèi)容和方式[10]59-70。歷經(jīng)數(shù)年的探索和積淀，2022 年版課程標(biāo)準(zhǔn)著力加強(qiáng)了對教學(xué)實施的指導(dǎo)，針對內(nèi)容要求提出了更加好用、科學(xué)的學(xué)業(yè)要求和教學(xué)提示，研制了學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，“教-學(xué)-評”一致性的提法更加旗幟鮮明[4]4。因此，“教-學(xué)-評”一致性理念對小學(xué)科學(xué)高階認(rèn)知能力的培養(yǎng)具有借鑒意義。

（一）在教學(xué)目標(biāo)中體現(xiàn)高階認(rèn)知能力水平

教學(xué)是一種有明確目的的理性行為，教學(xué)目標(biāo)能起到預(yù)設(shè)學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的作用，明確教學(xué)目標(biāo)是實施有效教學(xué)的重要前提。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)高階認(rèn)知能力，首先要在教學(xué)目標(biāo)中體現(xiàn)高階認(rèn)知目標(biāo)。

一般來說，教學(xué)目標(biāo)的確定要以課程標(biāo)準(zhǔn)為綱要，但課程標(biāo)準(zhǔn)是課程實施最基本的要求，對主要概念、學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)目標(biāo)的描述比較簡練，對學(xué)習(xí)目標(biāo)中認(rèn)知過程的表述還不夠具體，其中最常見的就是“知道、了解、理解”等心理描述，而這樣的表述對學(xué)習(xí)內(nèi)容所要達(dá)成的認(rèn)知水平，表現(xiàn)出模糊性[11]30-35。如課程標(biāo)準(zhǔn)中“知道安全用電的常識”和“知道運(yùn)動的物體具有能量”[10]30-32。這兩處學(xué)習(xí)目標(biāo)的描述，行為描述均為“知道”，很容易讓教師以為是相同的基本認(rèn)知過程。但實際上，結(jié)合高階認(rèn)知能力的具體內(nèi)涵進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，“知道安全用電的常識”中的“知道”不僅包括基本認(rèn)知能力中對概念性知識的知識記憶，還可以延伸發(fā)展為，在特定情境中或生活情境中對安全用電常識（知識）的應(yīng)用；而“知道運(yùn)動的物體具有能量”中的“知道”除了基本認(rèn)知能力中的知識記憶，還可以遷移為利用求同歸納的方法分析撞擊實驗與交通事故之間的類比聯(lián)系，進(jìn)而建立能量觀念，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成遵守交通規(guī)則的意識，這都屬于高階認(rèn)知能力中的意義建構(gòu)。上述示例可以說明，相同的行為描述，隱含的認(rèn)知過程可能截然不同。在一線教師的教學(xué)目標(biāo)陳述中，也常見不明確或顯得寬泛的目標(biāo)，主要表現(xiàn)為目標(biāo)陳述缺少與認(rèn)知水平相匹配的具體行為反應(yīng)描述。而教學(xué)目標(biāo)中，心理描述恰恰是通過具體的行為反應(yīng)呈現(xiàn)出來的。這說明，要落實高階認(rèn)知能力的培養(yǎng)，就要將具體、可操作、可觀察的行為反應(yīng)描述寫入教學(xué)目標(biāo)中。

以“比較水的多少”一課為例，教學(xué)目標(biāo)常常被表述為：

科學(xué)知識：知道水有一定的體積，體積是可以測量的。

科學(xué)探究：通過多種方法比較液體的多少，明確用標(biāo)準(zhǔn)單位測量的意義。

科學(xué)態(tài)度：通過對比較的方法進(jìn)行分析，幫助學(xué)生確立科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。

顯然，僅通過“知道”“明確”“確立”等行為動詞并不能對認(rèn)知過程進(jìn)行準(zhǔn)確界定，對知識本身表述過多會使教師忽略知識以外的教學(xué)目標(biāo)，使部分高階認(rèn)知過程“自動降級”、學(xué)生的認(rèn)知能力發(fā)展受阻。

關(guān)注教學(xué)目標(biāo)中與高階認(rèn)知能力相關(guān)的心理描述，用具體的表述明確教學(xué)行為及預(yù)設(shè)的教學(xué)結(jié)果，能使教學(xué)目標(biāo)對教學(xué)活動的指導(dǎo)更加有效。如，“比較水的多少”一課的教學(xué)目標(biāo)可調(diào)整為：

科學(xué)知識：知道比較質(zhì)量和體積可以判斷水的多少（1.用水槽、透明塑料杯、塑料小方盒、注射器等材料可以比較水的體積；2.用掂量或用天平稱等方法可以比較水的質(zhì)量）。

科學(xué)探究：計劃用不同方法和材料，按照科學(xué)認(rèn)識的規(guī)律，經(jīng)歷從掂量這一非標(biāo)準(zhǔn)化感知覺判斷發(fā)展到借助材料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化測量（1.將水倒入相同的瓶子里比較水位；2.將水倒入相同的瓶子里用天平稱重量；3.將水倒入相同的小容器里比較能盛多少杯；4.將水倒入相同的漏斗比較水流過的時間等）的科學(xué)認(rèn)識過程；經(jīng)歷從單因素比較（1.相同底面積時比水位高度；2.相同水位高度時比底面積）到雙因素比較（制作并使用刻度杯）的思維構(gòu)建過程。

科學(xué)態(tài)度：通過將刻度杯與原實驗方案的優(yōu)劣進(jìn)行對比，理解統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)是進(jìn)行比較的前提，意識到建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)是滿足日常測量需要、服務(wù)生產(chǎn)生活的必然選擇。

調(diào)整后，教學(xué)目標(biāo)中對知識內(nèi)容、行為表現(xiàn)及其憑借條件的描述更加詳盡，能將教學(xué)目標(biāo)中的認(rèn)知能力，尤其是高階認(rèn)知能力在字面上直觀體現(xiàn)出來。對于一些未能在字面上直接體現(xiàn)的高階認(rèn)知能力，也很容易通過分析理解得知。如，案例中“意識到建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)是滿足日常測量需要、服務(wù)生產(chǎn)生活的必然選擇”屬于高階認(rèn)知中的意義建構(gòu)；“制作并使用刻度杯”的過程是對新知的轉(zhuǎn)化創(chuàng)造；“將刻度杯與原實驗方案的優(yōu)劣進(jìn)行對比”屬于高階認(rèn)知中的審辨判斷。由此不難看出，通過具體的行為反應(yīng)描述體現(xiàn)高階認(rèn)知水平，將使教學(xué)目標(biāo)更加清晰，具有可操作性。

（二）在教學(xué)過程中落實高階認(rèn)知能力培養(yǎng)

根據(jù)教育目標(biāo)分類學(xué)的觀點，目標(biāo)和教學(xué)的一致性不可忽視。分類表中以知識維度和認(rèn)知過程維度的橫縱交織形成了二維的24 格教育目標(biāo)分類示意圖（表1），這樣就區(qū)分出了不同類別（對應(yīng)格子中的不同坐標(biāo)）的教學(xué)目標(biāo)。不同類別的教學(xué)目標(biāo)要求采用不同的教學(xué)方式，要求設(shè)置不同的學(xué)習(xí)活動、不同的師生角色和課程設(shè)計，無論教學(xué)目標(biāo)中的差別如何，相同類別的教學(xué)目標(biāo)一般可采用類似的教學(xué)方式。

表1 小學(xué)科學(xué)教育目標(biāo)分類示意圖

要落實高階認(rèn)知能力的培養(yǎng)，就要設(shè)計能與相應(yīng)教學(xué)目標(biāo)坐標(biāo)相適切的教學(xué)過程。例如，在“熱傳遞”一課的教學(xué)中，若教學(xué)目標(biāo)的類別只定位在概念性知識的記憶，那么，僅通過重復(fù)書寫或復(fù)述的教學(xué)過程就可以實現(xiàn)；若教學(xué)目標(biāo)的類別定位在概念性知識的理解和應(yīng)用，就要引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用熱傳遞的規(guī)律來解釋水加熱溫度升高、熱水中的勺柄變熱、冰筒中的勺柄涼手等熱傳遞現(xiàn)象。涉及含有高階認(rèn)知能力的教學(xué)目標(biāo)時，教學(xué)過程需要更加綜合、多元，例如，要在“熱傳遞”一課實現(xiàn)意義建構(gòu)，就要引導(dǎo)學(xué)生對得出熱傳遞規(guī)律的過程進(jìn)行回顧，理解證據(jù)與推理對科學(xué)認(rèn)識的作用，認(rèn)識到科學(xué)實驗是揭示自然界客觀規(guī)律的重要方法；若要實現(xiàn)審辯判斷能力的培養(yǎng)，可以設(shè)計學(xué)生討論環(huán)節(jié)，討論課上探究的金屬桿傳熱實驗、金屬片傳熱實驗、冷熱水熱傳遞實驗在熱傳遞的研究中具有代表性嗎？為什么要選擇這些材料做實驗？若要在本課中實現(xiàn)轉(zhuǎn)化創(chuàng)造，教師可在教學(xué)過程的拓展部分引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合熱的良導(dǎo)體、不良導(dǎo)體的相關(guān)知識設(shè)計一個保溫裝置等等。

因此，各維度高階認(rèn)知能力的培養(yǎng)在教學(xué)過程中是有規(guī)律可循的。比如，事實性知識的記憶可通過指稱和分類的教學(xué)過程來達(dá)成，為確保知識記憶和書寫的準(zhǔn)確，可適當(dāng)輔以記錄和復(fù)述，如認(rèn)識土壤、昆蟲等；概念性知識的理解和應(yīng)用一般可通過探究實驗來實現(xiàn)，如通過對多組實驗現(xiàn)象的求同歸納，理解聲音是由振動產(chǎn)生的、擺的運(yùn)動具有等時性等；在意義建構(gòu)這一高階認(rèn)知能力的培養(yǎng)中，教學(xué)語言要格外注重啟發(fā)性，材料的出示要適時且注重層次性，小組討論或個人分享后一般可用科普視頻、資料卡、組圖等形式為學(xué)生的觀點作補(bǔ)充；審辯判斷能力可以通過小組討論、交流表達(dá)等教學(xué)過程來實現(xiàn)，可設(shè)計在科學(xué)探究、技術(shù)與工程領(lǐng)域的反思評價中，教學(xué)中教師要關(guān)注課堂的生成和師生交互中的信息；為達(dá)成程序性知識（如科學(xué)探究流程）的轉(zhuǎn)化創(chuàng)造，教師可引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)化已有經(jīng)驗為新問題或新情境制定實驗方案，技術(shù)與工程領(lǐng)域的轉(zhuǎn)化創(chuàng)造可以將科學(xué)史實中相關(guān)事物的發(fā)展作為主線，在歷史重演中進(jìn)行模仿制作，在模仿后有目的地進(jìn)行改進(jìn)或再創(chuàng)造。

（三）以教學(xué)評價保障高階認(rèn)知能力培養(yǎng)的有效性

評價（這里指終結(jié)性評價）的主要目的是診斷學(xué)生在學(xué)習(xí)中達(dá)到的程度。根據(jù)高階認(rèn)知能力的培養(yǎng)目標(biāo)來進(jìn)行評價，將能有效改善現(xiàn)階段小學(xué)科學(xué)教學(xué)評價中的一些問題，諸如小學(xué)科學(xué)教學(xué)大多局限在基本認(rèn)知能力層面、與教學(xué)目標(biāo)的關(guān)聯(lián)較弱、以教師主觀經(jīng)驗為主導(dǎo)等。

在教學(xué)評價中，一方面，可通過同一學(xué)習(xí)主題下的不同題目或題型來考查學(xué)生所達(dá)到的不同認(rèn)知能力水平。以“水在自然界的循環(huán)”一節(jié)為例，學(xué)生能通過回憶復(fù)述或?qū)懗鏊谧匀唤缪h(huán)的基本過程，對應(yīng)的是知識記憶層次，可設(shè)計填空題、排序題、識圖連線等；用自己的語言描述水在自然界的循環(huán)過程或根據(jù)海陸水循環(huán)圖解釋水循環(huán)過程，對應(yīng)的是知識理解層次，可設(shè)計簡答題、讀圖題；用“水在自然界的循環(huán)”解釋“地表徑流源源不斷”的現(xiàn)象，對應(yīng)的是知識應(yīng)用層次，可設(shè)計選擇題、簡答題；通過海水蒸發(fā)為淡水的實驗，理解淡水是陸地生物生存的重要保證，是屬于意義構(gòu)建，可通過主觀題來考查，如：“地球陸地生物依賴淡水生存，請說明淡水是怎樣來的？”結(jié)合降水、海水蒸發(fā)、云團(tuán)移動、地表徑流等水在自然界中的循環(huán)過程，判斷海陸水循環(huán)模型的合理性，是審辯判斷思維，評價內(nèi)容可通過主觀題呈現(xiàn)，如：“你看到過整個海陸水循環(huán)嗎？你認(rèn)為海陸水循環(huán)合理嗎？”學(xué)生根據(jù)自己的理解和想象重新畫出“水在自然界的循環(huán)”模型，是轉(zhuǎn)化創(chuàng)造的表現(xiàn)，可通過畫圖題考查。

另一方面，對于不同教學(xué)內(nèi)容而言，相同類別的教學(xué)目標(biāo)也可以采用類似的評價方式，也就是說，可以針對不同的教學(xué)目標(biāo)類型來設(shè)計不同的評價題型和題目。如對基本認(rèn)知能力的評價，尤其是對基本認(rèn)知能力中知識記憶、知識應(yīng)用與事實性知識或概念性知識交叉部分的評價，一般可設(shè)置客觀題型，即通過選擇、填空、判斷等題型讓學(xué)生回憶、識別正確的科學(xué)知識或應(yīng)用案例，如從示例中選出運(yùn)用了杠桿原理的工具、填寫螞蟻的身體結(jié)構(gòu)名稱等；知識理解，以簡答題呈現(xiàn)更為合適，尤其是對一些示意圖的理解，如解釋光合作用示意圖、看圖解釋地震的成因等。對于教學(xué)目標(biāo)中高階認(rèn)知能力水平達(dá)成情況的評價，則要更多關(guān)注題型的開放性、綜合性、多元性和創(chuàng)造性，可設(shè)計為主觀題，通過設(shè)計閱讀科普文章并回答科學(xué)問題考查學(xué)生的意義建構(gòu)能力，如根據(jù)部分動物、植物有保護(hù)色的特征來構(gòu)建生物對環(huán)境的適應(yīng)性這一意義；考查學(xué)生的審辯判斷能力，可以通過組圖呈現(xiàn)關(guān)鍵信息并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行評價、闡明緣由，如談?wù)勯喿x科學(xué)史“伽利略與擺的故事”后的啟示，介紹科學(xué)家精神，或者對一組實驗操作的做法進(jìn)行辨析，說明操作中的合理與不合理之處，如“圖中關(guān)于溫度計的使用操作規(guī)范嗎？請說明理由”；評價學(xué)生的轉(zhuǎn)化創(chuàng)造能力，可以制訂根據(jù)已有材料設(shè)計實驗和自選材料設(shè)計實驗的活動，如自選材料探究橫梁跨度和承重能力的關(guān)系，也可以設(shè)計結(jié)合學(xué)習(xí)內(nèi)容繪制一項發(fā)明的草圖或制作實物等。

最后需要特別說明，第一，小學(xué)科學(xué)高階認(rèn)知能力是對認(rèn)知結(jié)果的區(qū)分，意義建構(gòu)、審辯判斷、轉(zhuǎn)化創(chuàng)造是高階認(rèn)知能力的不同維度，不具有絕對的時間先后關(guān)系，即轉(zhuǎn)化創(chuàng)造不要求以審辯判斷為基礎(chǔ)，審辯判斷不要求以意義建構(gòu)為基礎(chǔ)，在學(xué)習(xí)過程中，這些高階認(rèn)知能力目標(biāo)可以分別達(dá)成，但高階認(rèn)知能力的培養(yǎng)一定是建立在具有基本認(rèn)知能力的基礎(chǔ)上。第二，并非所有教學(xué)內(nèi)容都涉及高階認(rèn)知能力，有些學(xué)習(xí)內(nèi)容在小學(xué)階段無需達(dá)到高階認(rèn)知能力水平，因此，教師在教學(xué)中應(yīng)結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容和學(xué)情，盡可能注意設(shè)計與實施的合理性與可行性，從培養(yǎng)高階認(rèn)知能力的視角指導(dǎo)教學(xué)、改進(jìn)教學(xué)，以期使學(xué)生不僅能獲得知識，更能獲得超越知識本身的高階認(rèn)知能力的發(fā)展。