融合技术的“五思五学”思维型探究教学模式的建构与实践

摘要：探究教学根本宗旨在于促进学生思维发展。思维型探究教学理论为教师开展动思结合的探究教学提供了理论基础和实践框架。为探索信息技术赋能思维型探究教学之路，教师以“鸟喙和鸟足”为例，建构融合技术的“五思五学”思维型探究教学模式：精准分析学情，明确思维发展目标，实现“预学明思”；创设具身化情境，激发思维动机，实现“激学导思”；探究合作，提升思维品质，实现“探学辨思”；借助数据分析，跟踪学生思维，实现“展学反思”；虚拟仿真交互，引导迁移应用，实现“拓学创思”。教师以信息技术助力“五思五学”，让学生在探究中“做思共生”，可有效促进大单元整体教学。关键词：技术赋能；思维型探究教学；“五思五学”当今信息技术高速发展，技术与教育融合创新成为教育领域的热点议题。《义务教育科学课程标准（2022版）》强调促进信息技术与科学学习深度融合。技术为高阶思维的发展提供了情境、资源、工具、支架和案例等要素。思维型探究教学理论强调教师应关注学生科学探究过程，激发学生思维，提高思维能力。信息技术与思维型探究的深度融合，使得探究学习向着自主、合作、高效的方向发展，促进深度学习的发生。一、技术赋能思维型探究教学的必要性思维型探究教学理论由胡卫平教授提出，他强调思维发展是科学探究的核心。思維型探究教学以培养学生的高阶思维为目标，以真实情境诱发认知冲突为引入；以发展思维能力为宗旨引导学生探究式自主建构；以发展学生元认知能力为目标进行思维监控，以思维、技能和方法迁移为特征促进拓展应用，以此来培养学生的批判性思维和创造性思维能力、合作能力和交流能力[1]。在教学实践中，教师开展思维型探究教学存在一些困难。例如：教师缺乏精准的学情分析，难以确定学生思维起点；教学环境较为单调，缺少真实的情境，难以激发学生的思维动机；传统的探究历程过于程序化，缺乏对学生深度思维的关注，难以提升学生的思维品质；教学评价仍以纸笔测试为主，难以全面考评学生。信息技术的应用为教师高效开展思维型探究教学提供了支持。技术赋能教学体现在探究过程中的情境创设、启发思考、信息获取、资源共享、协作交互等环节，实现了教学过程中的精准学情分析、学习动机诱发、探究活动多样性，以及高效评价和反馈，促进了探究与思维深度融合。二、融合技术的“五思五学”思维型探究教学模式建构和要素特征（一）融合技术的“五思五学”思维型探究教学“五思五学”探究教学模式以思维型探究教学理论为基础和指导，融合了探究式学习“提出问题—作出假设—制订方案—得出结论—交流总结”的操作程序，其教学过程包括“预学明思—激学导思—探学辨思一展学反思一拓学创思”五个环节（如图1）。该模式强调思维能力发展与探究过程相结合，科学概念的建构与实践融合，以此不断推进学生推理论证能力、模型建构能力、批判性思维和解决问题能力的发展。笔者提及的融合技术的“五思五学”思维型探究式教学指在技术支持下聚焦思维发展的探究教学样态及其操作方法，即以建构主义、思维型教学理论为基础，运用技术促进学生合作探究，发展学生高阶思维能力（如图2）。（二）融合技术的“五思五学”思维型探究教学模式的关键要素及特征1.学习目标：聚焦思维目标的达成技术赋能思维型探究教学模式下，教师不仅要关注学生对学科知识的理解和掌握情况，而且要注重培养学生的高阶思维能力。教师在教学中要明确学生的思维发展目标并加以细化，关注学生的学习行为和与之表现出的思维活动。2.学习情境：创设真实情境引发积极思维教师应构建真实的学习情境，借助技术带给学生具身化的体验，引导他们将学习内容和生活实际及原有经验联系起来。教师创设情境，激发学生认知冲突，引导与启发深度思考。3.学习活动：探究活动与思维发展深度融合科学探究的核心是思维。在探究活动中，教师以驱动型问题链为主线，在问题链的引导下，让学生参与自主、协作、创新的活动，经历提出假设、实验操作、收集数据、分析证据等探究过程。此环节，信息技术全面赋能教与学，如助力实验的精准操作、高效收集数据、可视化分析、教师点对点推送资源、学生交互协作，培养学生的观察、推理、分析、归纳、反思等思维能力，促进学生的思维向高阶发展。4.资源工具：融合智能技术的供需平衡高琳琳等人提出“技术丰富环境下高阶思维发展理论”[2]，强调智能技术可以智能化有形的资源与工具，从而提高资源工具之于思维发展的支持作用。在教学过程中，教师应该避免机械地应用信息技术，要用其赋能，促进学生思维发展。5.教学评价：面向探究全程的伴随性评价高效及时地反馈是提升学生学习动力的重要手段，教师在探究的各阶段对学生的实验操作、思维发展、元认知能力不断地进行反馈与评价是持续提高学生注意力及发展思维的关键。技术赋能下的探究过程伴随性评价如下（见表1）。三、融合技术的“五思五学”思维型探究教学模式教学实践笔者以苏教版《义务教育教科书科学四年级上册》中“鸟喙和鸟足”为例，阐述技术如何赋能“五思五学”思维型探究教学。（一）预学引思：精准分析学情，明确思维发展目标预学引思阶段，笔者借助技术，精准分析学情，依据“最近发展区”理论明确学生的思维发展方向。在“鸟喙和鸟足”的教学初始阶段，笔者借助UMU平台发布调查问卷，合理设置题目，分析学生已有知识、风格、兴趣及思维潜能等情况，创建KWL表格［K代表已经知道的（鸟类外形多样、食物多样、生活环境各异）；W代表想知道的（观察鸟喙鸟足的不同，推测鸟类所处的不同环境）；L代表学到了什么（建构鸟喙与食物、食物与环境之间的关系，学会模拟实验，阅读资料，分析证据）］，为教学目标的创设提供依据。在精准把握学生的前概念的基础上，笔者依据学生的迷思概念，同时结合核心概念，确定思维发展目标。“鸟喙和鸟足”对应的学科大概念是“生物与环境的适应性”。笔者逐层分析，确定核心探究主题，即“鸟类为适应不同环境的取食呈现出鸟喙和鸟足的多样性”，设计学生应达到的思维发展目标（如图3）。（二）激学导思：情境创设具身化，诱发思维动机胡卫平教授指出“教学情境的创设是帮助学生理解科学知识及其应用规范、激发学习动机、主动进行科学探究”的先决条件[3]。笔者依据真实情境创设了驱动性任务——观鸟协会要带领小朋友们进行一场观鸟展，在厦门的哪片区域可以寻找到以下四种鸟？此环节，笔者应用谷歌地球软件，带领学生身临其境感受任务中呈现的四种不同的场景区域，沉浸式体验不同场景的特点。笔者设置真实的任务驱动学生学习，借助技术建构立体场景，刺激学生的多种感官，提升他们的具身体验，激发探究欲望，诱发思维动机。（三）探学辨思：辅助探究过程，提升思维品质在探究式学习中，学生应该亲历实验的设计、操作、数据收集、证据分析和展示交流等过程。笔者借助信息技术优化探究教学过程，提高学生实验操作的准确性、数据分析的高效性、思维的外显性及协作交流的有效性，提升思维的准确性、深刻性和敏捷性，同时培养学生的批判性思维。1.微课助力，精准操作由于探究对象较为特殊，无法利用实物进行实验，笔者通过类比分析，指导学生运用模拟实验进行探究。笔者出示生活中常见的工具与材料，引导学生观察、对比、分析，建立实物（鸟喙）与模拟对象（各种工具）之間的关联，进而建构模型。无论数据分析还是推理论证，在探究实验中，信息技术的助力贯穿全过程。实验操作环节，笔者利用微课指导学生操作——模拟对象如何进行实验才能最大程度还原鸟喙的特征。信息技术助力学生精准实验，为后续深入推理分析创造了条件，有利于提升思维的准确性。2.数据优化，高效分析在探究过程中，学生常以小组的形式汇报，受时间限制，往往只能展示部分小组的数据。此环节，笔者借助信息技术，全面呈现集体数据，增强学生的实证意识。学生对“鸟喙”与“食物”的匹配程度进行量化评分，并利用在线共享文档实时共享，方便全班共同分析数据，使得数据更加全面、真实、可靠。数据分析环节，笔者利用Excel呈现结果，为学生推理论证搭建支架。3.图文展示，显化思维推理分析是学生应具备的重要的科学思维能力。此环节，笔者指导学生收集证据，搭建分析支架，指引探究。笔者针对学生的个性化需求，让不同小组研究不同的鸟类，利用智慧课堂平台点对点向学生提供学习支架，让他们上传共享实验数据、实验过程图片等，展现利用证据从假设到验证观点的思维过程。在技术的支持下，学生形成了具有逻辑关系的知识和方法技能的组块，在解决问题时可以快速调用已有的认知方法。学生的思维变得更流畅、更敏捷。4.交互协作，碰撞思维互动、交流、协作是进行探究式学习的主要方式，是促进学生进行概念自我建构的重要方式。传统课堂教学中，师生交流、生生交流的机会有限，而技术支持的协作交流有着无可比拟的优势。在本案例中，学生通过“某易课堂”展现出全班的推理分析结果，学生们通过交流对比发现一种鸟类可能对应多种不同的环境，这与学生认知经验发生了冲突。通过交流质疑，教师引导学生再次寻找证据来缩小鸟类的生活环境。同时指导学生利用搜索引擎，查找相关资料，再次从鸟足、羽毛、体形等方面寻找证据。学生借助平台不断交流、论证来完善证据链，从而得出相关的结论，提升了思维的严谨性和批判性。（四）展学反思：支持数据分析，跟踪学生思维展学反思阶段，笔者引导学生对思维方法、学习策略进行总结，将思维本身作为思考对象，提升他们的主动控制和调节的能力及思维品质。笔者跟踪学生的思维，培养其反省能力。技术赋能展学反思的表现如下。一是借助“某易课堂”进行高效及时的评价与反馈，促使学生再现、分析自己的思维过程，及时查漏补缺。二是利用“某易课堂”的高频词组分析功能，指导学生梳理核心概念。以核心概念为中心，绘制思维导图，梳理探究的过程和方法，从而对学生的知识、思维发展过程、方法策略等进行跟踪与调节。（五）拓学创思：虚拟仿真交互，激发思维迁移拓学创思环节，笔者为学生创建了一个新的相关情境，以便学生将探究过程中形成的思维方法、实践技能等迁移应用到新的情境中。在教学中，笔者运用技术为学生创设了不同的环境，以及具有不同特征的鸟足和鸟喙。学生化身为动物学家，进入其中一种环境中，发现一种新的鸟类。新发现的鸟具备什么特征呢？学生利用“某易课堂”的拖动组合功能自由组合鸟足、鸟喙、鸟身，依据自己的理解建构新鸟类，之后传屏共享。学生以小组