诊断与整合：科学教育加法的两翼

如何做好科学教育加法，如何改进科学教育的内容和模式，真正培养科技创新人才？综合研究与实践发现，“学习诊断”和“教学整合”是破解问题的有效方式。而有效的“认知诊断”也同样适用于高中复习教学，让教师实现精准教学，对学生出现的错误进行诊断，并进行弥补设计。

————————————————

如何把在“双减”中做好科学教育加法这一要求落实在中小学科学课堂，是教育实践者需要解决的问题。

学生的学习时间是有限的，“减”得下来才能“加”得上，“减”与“加”实际上是“腾笼换鸟”的过程，而且“加”得要有价值，要加在促进全体学生科学素养发展上。概括起来，在“双减”中做好科学教育加法，要重点回应两个问题：一个是“减什么”“加什么”；另一个是“怎么减”“怎么加”。综合研究与实践发现，“学习诊断”和“教学整合”可以成为回应这两个问题的关键。

学习诊断是评估“减什么”“加什么”的认知量规

“减什么”“加什么”应该依据学生实际学情，实现“减什么”不影响学生发展以及“加什么”能真正促进学生发展。对学生学习情况的精准诊断可以为确定“减什么”“加什么”提供重要依据。避免重复训练与超出学生能力水平的教学，实施精准教学，实现科学教学从“大水漫灌”到“精准滴灌”，让学生从“吃得过饱，消化不好，营养不足”转变到“吃得好，吸收好，有营养”。学习诊断并不是简单了解学生的学情，而是包括问题描述、因果解释、拓展整合、矫正建议等四个要素的评价分析体系，即教师基于经验积累以及通过测验、访谈等获得的学习数据，发现、描述学生学习中存在的具体问题，并且对问题产生的根源作出解释，进而拓展整合学生在学习其他内容时可能存在的问题，最终对学生的学习状况作出判定并提出改善学习的方案和针对性建议。

根据学习诊断内容的质与量的不同，可以灵活选择合适的定性或定量诊断工具。诊断依据也是多方面的，既包括教师的教学经验，也包括通过测试、访谈、作品分析等手段获取的实证数据。需要指出的是，教师的教学经验，特别是具有多年教学实践经历的教师的教学经验，往往是基于长期教学实践对学生的观察、测试、对话逐渐形成的，具有较高的可信性，因此可以作为学习诊断的证据。

经过长期探索，北京教科院物理教研团队联合北师大物理教育研究团队逐渐梳理归纳出多样化的定性和定量诊断方法，并建构了指向核心素养的诊断内容框架，梳理了诊断工具开发路径与策略，经过多轮应用迭代，开发各类学习诊断工具上百份，积累了上千条中学物理学习诊断数据，并借助信息技术手段，实现对学生学习资源的精准推送。

教学整合提供了“怎么减”“怎么加”的操作策略

“怎么减”“怎么加”是做好科学教育加法的难点。基础教育课程如何适应社会快速发展的要求，特别是如何解决知识总量的激增与课程容量的有限性这一矛盾，是课程改革不可回避的问题。为解决这一矛盾，国内外的科学教育研究达成了共识：践行“整合与发展”的科学教育理念，围绕科学大概念进行内容整合，探索逐级进阶的科学思维发展序列，并根据内容特点匹配适宜的教学方式。

在探索“怎么减”“怎么加”的有效操作策略时，要重点关注两点：一是引导学生建立知识间的关联，让知识结构化在概念建构过程中自然发生，帮助学生建构结构良好的概念体系；二是引导学生挖掘、提炼知识以及知识关联中所蕴含的科学思维方式，使思维方式显性化。

教学整合体现在内容和方式两个方面。经过长期探索，逐渐形成了围绕大概念进行教学内容整合的三个思路。

思路一：围绕大概念组织知识内容。首先基于学习进阶建构大概念，实现学习过程可视化，然后基于学习层级组织具体知识内容，拟定每个学习层级的核心素养发展目标。这一整合有利于学生深层理解知识，并围绕大概念形成结构良好的概念体系。

思路二：以科学思维方式为线索重组、整合不同主题的知识。确定教学内容整合的线索——思维方式。例如，宏观与微观结合的思维方式，在电流、电动势、安培力等主题内容中都涉及从微观角度解释宏观现象，在测量分子大小、测量光电效应中光电子的最大初动能、测量带电粒子的比荷等主题内容中都涉及通过宏观测量微观现象。这一整合有利于学生透过纷繁复杂的知识，“看到”知识背后的思维方式。

思路三：以科学实践任务承载大概念学习。首先开发能承载大概念学习的科学实践任务，任务难度、广度等特征与大概念学习相适宜，然后分解学科实践任务，建立具体科学实践任务与大概念具体内容的关联。

凝练实践经验形成体系化课程是让教研成果惠及更多师生的有效途径。基于教学整合的三次迭代和教学实践需要，我们开发了支持素养发展的“概念·思维·实践”物理课程资源体系，提供了做好科学教育加法的具体课程及操作指南。

为了更有效地落实整合性课程资源，我们以“做中学”整合学习方式，逐渐形成与教学整合内容相适宜的教学方式。例如，为了促进学生学科内主题概念贯通和跨主题概念关联，整合形成“发现—建构”型教学模式；为了让学生在学科设计实践中学会思考、激发设计创造的主动性，整合形成科学设计型教学；为了帮助学生领悟科学家的经典创新思路和科学家精神，整合形成“体验—反思—迁移”型教学模式。通过教学内容和教学方式的系统化整合，以“做事”驱动学生学习，激发学生学习主动性。实践证明，这些教学内容整合思路以及与之匹配的教学方式整合是行之有效的。

由学习诊断与教学整合构成的“两翼”统一于做好科学教育加法这“一体”之中，“两翼”协同发力，才能把做好科学教育加法真正落实在中小学的科学课堂。

（作者单位分别系北京市教育科学研究院、北京师范大学）

《中国教师报》2023年08月23日第6版