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课例研究是当前教研活动的重要模式，它是基于真实课堂中学生表现的研究。初中阶段是学生思维由具体形象向抽象发展的重要时期，教师应该重视对学生科学思维的培养。本研究小组以浙江教育出版社出版的初中科学教材（八年级下册）《指南针为什么能指方向》一课的教学为例，通过不断改进教学设计，寻找促进学生高认知水平的教学策略，以期更好地促进学生思维能力的提升。
一、 第一次上课：在尝试中摸索
（一） 观察发现与问题诊断
按照既定思路教学后发现：教学活动引起了学生较高的学习兴趣，大部分学生能积极参与探究活动，并通过活动基本达成了知识目标；教师能根据课堂中学生的情况调整自己的教学，也能让学生表述自己的观点和想法，课堂还算流畅。
但是，经过诊断，问题也有不少。（1）预习准备不充分。尽管在教学设计中，教师对学生的前在状态、潜在状态和发展可能进行了具体了解和分析，但是学生在课堂中的真实状态和起点行为究竟如何，还是看教学的实际过程。事实上，学生课前没有充分预习，小学学过的知识也已模糊，教师在回顾旧知时花了很长时间，给后续的知识展开造成了困难。（2）小组合作效果不佳。由于过高地估计了学生的已有知识，教师没有明确小组合作学习的任务分配，对学生的实验探究过程缺少引导，导致实验目的性不明确，合作效率低下。（3）教师问题设计不当，多数问题让学生一个一个随机站起来回答，这种方式既不利于学生对各种信息进行比较和辨析，也不利于学生进行互动和思维的碰撞，往往出现回答问题学生的思维替代其他学生思维的情况。（4）学生思维能力提高不理想。通过课后访谈，我们发现学生在该节课中所学的知识（磁体、磁性和磁极的相互作用规律）基本上是小学就学过的，学生的思维层次似乎还停留在记忆水平，整堂课知识点散乱，没有使学生形成结构性知识。
（二） 改进建议
本节课没有完全达到让学生通过探究发现知识的目的。经过小组成员反思及专家指导，我们决定先确定该课的思维提升点：让学生体会实验的探究过程，体会科学的学习方法（怎样用有形的去表示无形的），为后续学习奠定基础（如电场、电流等知识）。同时注意以下几个方面：（1）加强预习准备，为学生上课更快进入学习状态做好铺垫；（2）调整教学流程，加强实验方案设计的讨论、展示、完善；（3）注重合作指导，印发任务单，明确任务分配及要求；（4）渗透科学方法，要求上课教师在课堂中渗透方法，促进学生思维的提升。
二、 第二次上课：在研讨后改进
（一） 课堂发生积极的变化
1． 课前准备充分
【教学片段1】
师大家对磁的知识有哪些了解呢？你们已经预习过了，小学里也学过，先来小组讨论一下，看看哪个小组最后汇报得最多。
（小组开始讨论，各个小组的讨论都非常激烈。）
师桌子有张纸，可以把讨论的内容写下来。
（教师各小组之间观察学生的讨论情况。）
师好了，哪个小组先来汇报？
生1我们组了解的第一个是同极相斥、异极相吸；第二个是任何磁体都具有两个极，一个是北极，另外一个是南极，我们称它们为磁极；第三个是可以使原来没有磁性的物体得到磁性的过程叫做磁化。
生2磁极的磁性最强。
生3一个磁体无论被切成多少段，都有南极和北极。
生4磁体能吸引铁的性质叫磁性。
学生对原有知识进行了充分回忆和梳理，并在交流中趋于完善。这是唤醒学生已有的知识记忆，是培养学生思维能力的一个基础。
2． 实验方案不断完善
【教学片段2】
师请大家来汇报一下你们组的实验方案。如果对别的组的实验方案有意见，也可以提出质疑。
生1我们研究的是第一个，我们提出的方案是：（1）先用条形磁铁南北两极吸大头针，然后数大头针的数量；（2）在条形磁铁的中间部分吸大头针，数出大头针数量；（3）重复实验，记录数据，进行比较。我的展示完了，大家有什么问题？
生2他是用条形磁铁去吸大头针，用两极或中间部分去吸的时候，大头针的数量一定要相同。
师非常好！（对生1）你听清楚了吗？
生1清楚了。
师还有其他方案吗？不用大头针的有吗？
生3我们组准备的器材是条形磁铁和铁屑，是把铁屑均匀地撒在水平桌面上，然后用条形磁铁的中间和两极去吸引铁屑，然后观察条形磁铁中间和两极吸引的铁屑数量。
增加小组讨论设计实验方案的环节，促使学生在思考的过程中明确了实验的目的、过程和方法，并在完善实验方案的过程中渗透了科学方法的传授。
3． 小组合作充分
在第一次上课的合作学习环节，学生始终处于被动地位，有的学生东张西望，有的还打哈欠。而第二次上课，学生设计方案时积极发表意见，发现解决不了问题时积极翻查课外资料，也会在倾听别人发言的基础上提出自己的意见。课后，我们对两个班的学生进行了访谈。从访谈中也看出，第二次上课班级的学生合作欲望强，任务明确，情感体验充分。
4． 学生思维水平提高
【教学片段3】
师这根缝衣针被磁化了。你能告诉我哪个是南极哪个是北极吗？
生1我们有一种方案，就是用这个被磁化的缝衣针去吸引指南针，如果它们相吸，指南针被吸引的这端是南极，那么缝衣针这端就是北极。
生2用一根细绳系住那个被磁化的缝衣针（系在中间部位），用手提起来，看它的针尖指向北极的就是北极。
生3把缝衣针穿在泡沫中间，在烧杯中放满水，把缝衣针和泡沫放到水中，看它的转向。
在磁体性质的应用中，我们看出学生的思维被打开，他们能用多种方法判断被磁化缝衣针的两极，而且学生实验设计较为严密，回答也较流畅。更为欣喜的是学生在讨论质疑、展示点评时非常愉悦，这不就是我们期盼的课堂吗！
（二） 进一步改进的方向
当然，这节课很多地方需要改进。（1）回忆旧知、设计实验方案、讨论完善方案用去了27分钟，而学生动手做实验只有3分钟，且每个组只做了指定的一个实验，没有让学生充分体验。（2）因为没有充分实验，学生讨论出来的方案没有充分实施，一些可能来自学生实验体验的思维火花没有机会绽放，失去了培养学生思维能力的好机会。（3）充分的实验时间哪里来？只有将部分学习任务放在课前，在课堂中集中展示完善方案、充分体验实验探究的过程，总结科学方法。
（三） 二次课演进的脉络
促进保持和促进迁移是教学的两个重要目标。我们期望学生记住所学的东西，更期望学生理解和运用他们所学的东西。第一次上课，学生准备不足。面对这种情况，教师没有及时修正教学设计，还是让学生直接进行实验探究，造成大部分学生实验目的不明确；没有很好地设置脚手架，导致合作学习不充分，学生思维停留在回忆水平；提问很少促成学生思维的碰撞，也就不可能形成学生结构化的思维方式。第二次上课，学生预习充分。教师先不忙让学生开展实验探究，而是让学生小组合作设计实验方案，并在充分展示、讨论实验方案的基础上，进行实验探究和验证；教师在提问、追问和总结时，十分重视科学方法的渗透，使学生的思维得到提升。
三、 在反思中总结
要提升学生的思维能力，必须确保学生不能单纯借助记忆回答问题，教师对课堂信息的判断、选择、补充、利用、重组能力对教学过程中能否开发学生思维起着关键性的作用。只有教师在更高的思维层面上形成新的、具有连续性的、层层推进的教学设计，教学过程才可能呈现出动态生成的面貌。
（一） 激活已有经验，促进学生的思维从无序向有序提升
学生走进科学课堂，他们的头脑中并不是一张白纸，由于生活经历的不同，他们对生活中发生的各种现象、遇到的各种问题都有自己独特的看法。在《指南针为什么能指方向》课例中，学生对磁铁的性质已经有了丰富的经验，但课前的思维状态大多是凌乱无序的。所以教师需要求学生在课前通过预习进行整体感知，分出哪些内容自己已懂、哪些内容自己还不懂，找出学习的重点和难点，为在课堂上有针对地听讲和提问做准备。为了促成学生已有经验的转化，教师要创造条件，提供学生表达的机会，从而使学生能够暴露出已有经验。同时，教师要及时对学生已有经验进行分析，将课堂教学重点定位在运用适合的教学方法、帮助学生扭转错误的经验、顺应学生的认知规律上，这样开展的教学才是有效的。此外，教师不能满足于学生已经获得的结论，而要透过现象看到学生思维的无序，及时地根据学生的状态进行调整，从而促进学生的思维从无序向有序提升。
（二） 强化合作交流，促进学生的思维从疏漏向严密提升
从小学到初中，教学内容对学生思维严密性的要求逐渐提高。学生由于长期对问题适用条件、范围的忽视，思维往往不够严密。在《指南针为什么能指方向》课例中，这种情况较为常见：学生对磁体、磁铁、磁性、磁极等都有不同程度的了解，但又不十分清晰。要改变这种状况，合作交流是一种很好的方法。当新知识与学生的已有经验产生矛盾，学生会经历思维上的冲突，无法用自己已有的经验来解释、回答，就不得不对已有经验进行反思。教师要及时组织学生讨论，让部分学生充分暴露思维的不合理性。这种合作交流的目的非常明确，即弥补学生思维的漏洞。教师要根据学生交流的情况，进行适时、准确、有效的点拨，真正让学生知其所以然，提醒学生运用规律可能出现的问题，在理论与实践之间搭建桥梁。这样一环紧扣一环，可以促进学生的思维从粗糙向精细提升、从疏漏向严密提升。
（三） 加强迁移应用，促进学生的思维从散点向结构化的提升
结构是指事物之间的内在关系，它可以在不同的情境赋予不同的内容，适用于不同的对象，生成出不同的变式。因此，相对于一个个的知识点来说，知识结构具有更强的包容力和组织迁移能力。在《指南针为什么能指方向》的教学中，我们要让学生建立“有些物体可以被磁化—被磁化的物体具有磁性—磁体有磁极—磁极磁性强—磁体能指方向—磁体很有用”的知识结构。这样不仅可以帮助学生将新知识内化到自己的认知结构，而且可以使学生逐渐养成从整体上把握事物、在整体中认识局部、关注事物相互关系和相互作用方式的思维方式，从而促进学生的思维从散点向结构化提升。
总之，初中学生在学习新的科学知识时，无论从他们的科学知识基础，还是从认知发展的水平上来看，都还离不开具体经验的支持。如果在科学知识引入的过程中，给予学生一定的时间和活动机会，充分利用他们的已有经验，使他们体验到引入新的科学知识的迫切需要，他们就有可能更主动地建构并更深入地理解科学知识，使之更易于得到迁移和应用，从而提升思维水平。
一、 第一次上课：在尝试中摸索
（一） 观察发现与问题诊断
按照既定思路教学后发现：教学活动引起了学生较高的学习兴趣，大部分学生能积极参与探究活动，并通过活动基本达成了知识目标；教师能根据课堂中学生的情况调整自己的教学，也能让学生表述自己的观点和想法，课堂还算流畅。
但是，经过诊断，问题也有不少。（1）预习准备不充分。尽管在教学设计中，教师对学生的前在状态、潜在状态和发展可能进行了具体了解和分析，但是学生在课堂中的真实状态和起点行为究竟如何，还是看教学的实际过程。事实上，学生课前没有充分预习，小学学过的知识也已模糊，教师在回顾旧知时花了很长时间，给后续的知识展开造成了困难。（2）小组合作效果不佳。由于过高地估计了学生的已有知识，教师没有明确小组合作学习的任务分配，对学生的实验探究过程缺少引导，导致实验目的性不明确，合作效率低下。（3）教师问题设计不当，多数问题让学生一个一个随机站起来回答，这种方式既不利于学生对各种信息进行比较和辨析，也不利于学生进行互动和思维的碰撞，往往出现回答问题学生的思维替代其他学生思维的情况。（4）学生思维能力提高不理想。通过课后访谈，我们发现学生在该节课中所学的知识（磁体、磁性和磁极的相互作用规律）基本上是小学就学过的，学生的思维层次似乎还停留在记忆水平，整堂课知识点散乱，没有使学生形成结构性知识。
（二） 改进建议
本节课没有完全达到让学生通过探究发现知识的目的。经过小组成员反思及专家指导，我们决定先确定该课的思维提升点：让学生体会实验的探究过程，体会科学的学习方法（怎样用有形的去表示无形的），为后续学习奠定基础（如电场、电流等知识）。同时注意以下几个方面：（1）加强预习准备，为学生上课更快进入学习状态做好铺垫；（2）调整教学流程，加强实验方案设计的讨论、展示、完善；（3）注重合作指导，印发任务单，明确任务分配及要求；（4）渗透科学方法，要求上课教师在课堂中渗透方法，促进学生思维的提升。
二、 第二次上课：在研讨后改进
（一） 课堂发生积极的变化
1． 课前准备充分
【教学片段1】
师大家对磁的知识有哪些了解呢？你们已经预习过了，小学里也学过，先来小组讨论一下，看看哪个小组最后汇报得最多。
（小组开始讨论，各个小组的讨论都非常激烈。）
师桌子有张纸，可以把讨论的内容写下来。
（教师各小组之间观察学生的讨论情况。）
师好了，哪个小组先来汇报？
生1我们组了解的第一个是同极相斥、异极相吸；第二个是任何磁体都具有两个极，一个是北极，另外一个是南极，我们称它们为磁极；第三个是可以使原来没有磁性的物体得到磁性的过程叫做磁化。
生2磁极的磁性最强。
生3一个磁体无论被切成多少段，都有南极和北极。
生4磁体能吸引铁的性质叫磁性。
学生对原有知识进行了充分回忆和梳理，并在交流中趋于完善。这是唤醒学生已有的知识记忆，是培养学生思维能力的一个基础。
2． 实验方案不断完善
【教学片段2】
师请大家来汇报一下你们组的实验方案。如果对别的组的实验方案有意见，也可以提出质疑。
生1我们研究的是第一个，我们提出的方案是：（1）先用条形磁铁南北两极吸大头针，然后数大头针的数量；（2）在条形磁铁的中间部分吸大头针，数出大头针数量；（3）重复实验，记录数据，进行比较。我的展示完了，大家有什么问题？
生2他是用条形磁铁去吸大头针，用两极或中间部分去吸的时候，大头针的数量一定要相同。
师非常好！（对生1）你听清楚了吗？
生1清楚了。
师还有其他方案吗？不用大头针的有吗？
生3我们组准备的器材是条形磁铁和铁屑，是把铁屑均匀地撒在水平桌面上，然后用条形磁铁的中间和两极去吸引铁屑，然后观察条形磁铁中间和两极吸引的铁屑数量。
增加小组讨论设计实验方案的环节，促使学生在思考的过程中明确了实验的目的、过程和方法，并在完善实验方案的过程中渗透了科学方法的传授。
3． 小组合作充分
在第一次上课的合作学习环节，学生始终处于被动地位，有的学生东张西望，有的还打哈欠。而第二次上课，学生设计方案时积极发表意见，发现解决不了问题时积极翻查课外资料，也会在倾听别人发言的基础上提出自己的意见。课后，我们对两个班的学生进行了访谈。从访谈中也看出，第二次上课班级的学生合作欲望强，任务明确，情感体验充分。
4． 学生思维水平提高
【教学片段3】
师这根缝衣针被磁化了。你能告诉我哪个是南极哪个是北极吗？
生1我们有一种方案，就是用这个被磁化的缝衣针去吸引指南针，如果它们相吸，指南针被吸引的这端是南极，那么缝衣针这端就是北极。
生2用一根细绳系住那个被磁化的缝衣针（系在中间部位），用手提起来，看它的针尖指向北极的就是北极。
生3把缝衣针穿在泡沫中间，在烧杯中放满水，把缝衣针和泡沫放到水中，看它的转向。
在磁体性质的应用中，我们看出学生的思维被打开，他们能用多种方法判断被磁化缝衣针的两极，而且学生实验设计较为严密，回答也较流畅。更为欣喜的是学生在讨论质疑、展示点评时非常愉悦，这不就是我们期盼的课堂吗！
（二） 进一步改进的方向
当然，这节课很多地方需要改进。（1）回忆旧知、设计实验方案、讨论完善方案用去了27分钟，而学生动手做实验只有3分钟，且每个组只做了指定的一个实验，没有让学生充分体验。（2）因为没有充分实验，学生讨论出来的方案没有充分实施，一些可能来自学生实验体验的思维火花没有机会绽放，失去了培养学生思维能力的好机会。（3）充分的实验时间哪里来？只有将部分学习任务放在课前，在课堂中集中展示完善方案、充分体验实验探究的过程，总结科学方法。
（三） 二次课演进的脉络
促进保持和促进迁移是教学的两个重要目标。我们期望学生记住所学的东西，更期望学生理解和运用他们所学的东西。第一次上课，学生准备不足。面对这种情况，教师没有及时修正教学设计，还是让学生直接进行实验探究，造成大部分学生实验目的不明确；没有很好地设置脚手架，导致合作学习不充分，学生思维停留在回忆水平；提问很少促成学生思维的碰撞，也就不可能形成学生结构化的思维方式。第二次上课，学生预习充分。教师先不忙让学生开展实验探究，而是让学生小组合作设计实验方案，并在充分展示、讨论实验方案的基础上，进行实验探究和验证；教师在提问、追问和总结时，十分重视科学方法的渗透，使学生的思维得到提升。
三、 在反思中总结
要提升学生的思维能力，必须确保学生不能单纯借助记忆回答问题，教师对课堂信息的判断、选择、补充、利用、重组能力对教学过程中能否开发学生思维起着关键性的作用。只有教师在更高的思维层面上形成新的、具有连续性的、层层推进的教学设计，教学过程才可能呈现出动态生成的面貌。
（一） 激活已有经验，促进学生的思维从无序向有序提升
学生走进科学课堂，他们的头脑中并不是一张白纸，由于生活经历的不同，他们对生活中发生的各种现象、遇到的各种问题都有自己独特的看法。在《指南针为什么能指方向》课例中，学生对磁铁的性质已经有了丰富的经验，但课前的思维状态大多是凌乱无序的。所以教师需要求学生在课前通过预习进行整体感知，分出哪些内容自己已懂、哪些内容自己还不懂，找出学习的重点和难点，为在课堂上有针对地听讲和提问做准备。为了促成学生已有经验的转化，教师要创造条件，提供学生表达的机会，从而使学生能够暴露出已有经验。同时，教师要及时对学生已有经验进行分析，将课堂教学重点定位在运用适合的教学方法、帮助学生扭转错误的经验、顺应学生的认知规律上，这样开展的教学才是有效的。此外，教师不能满足于学生已经获得的结论，而要透过现象看到学生思维的无序，及时地根据学生的状态进行调整，从而促进学生的思维从无序向有序提升。
（二） 强化合作交流，促进学生的思维从疏漏向严密提升
从小学到初中，教学内容对学生思维严密性的要求逐渐提高。学生由于长期对问题适用条件、范围的忽视，思维往往不够严密。在《指南针为什么能指方向》课例中，这种情况较为常见：学生对磁体、磁铁、磁性、磁极等都有不同程度的了解，但又不十分清晰。要改变这种状况，合作交流是一种很好的方法。当新知识与学生的已有经验产生矛盾，学生会经历思维上的冲突，无法用自己已有的经验来解释、回答，就不得不对已有经验进行反思。教师要及时组织学生讨论，让部分学生充分暴露思维的不合理性。这种合作交流的目的非常明确，即弥补学生思维的漏洞。教师要根据学生交流的情况，进行适时、准确、有效的点拨，真正让学生知其所以然，提醒学生运用规律可能出现的问题，在理论与实践之间搭建桥梁。这样一环紧扣一环，可以促进学生的思维从粗糙向精细提升、从疏漏向严密提升。
（三） 加强迁移应用，促进学生的思维从散点向结构化的提升
结构是指事物之间的内在关系，它可以在不同的情境赋予不同的内容，适用于不同的对象，生成出不同的变式。因此，相对于一个个的知识点来说，知识结构具有更强的包容力和组织迁移能力。在《指南针为什么能指方向》的教学中，我们要让学生建立“有些物体可以被磁化—被磁化的物体具有磁性—磁体有磁极—磁极磁性强—磁体能指方向—磁体很有用”的知识结构。这样不仅可以帮助学生将新知识内化到自己的认知结构，而且可以使学生逐渐养成从整体上把握事物、在整体中认识局部、关注事物相互关系和相互作用方式的思维方式，从而促进学生的思维从散点向结构化提升。
总之，初中学生在学习新的科学知识时，无论从他们的科学知识基础，还是从认知发展的水平上来看，都还离不开具体经验的支持。如果在科学知识引入的过程中，给予学生一定的时间和活动机会，充分利用他们的已有经验，使他们体验到引入新的科学知识的迫切需要，他们就有可能更主动地建构并更深入地理解科学知识，使之更易于得到迁移和应用，从而提升思维水平。