科学思维是物理学科核心素养之一,学生主动地参与学习活动,亲身经历和完成活动过程,是学生素养形成的机制。本研究基于“双新”~1课改的需要,研究如何设计指向科学思维素养发展的学习活动,探索合作学习活动的开展对不同层次学生物理成绩的影响差异。我们基于新型建构主义、学习活动理论、思维型课堂理论,提出设计指向科学思维素养发展的学习活动的策略;基于积极互赖理论,提出在高中物理课堂教学中开展深度合作学习的策略。我们也将二者整合开展教学实验,检验指向科学思维素养发展的合作学习活动的的教育教学效果。本项目的教学实验在上海市N高中进行。我们选择了两个等级考加试物理的班级,共72名学生,进行了为期一个学期的合作学习教学。根据大型考试中的物理成绩从高到低把学生分成A、B、C、D四个水平层次,按照异质分组的原则组成学习小组,采用本研究设计的学习活动开展教学。通过分析学生考试成绩的变化以及针对合作学习的调查问卷结果,我们发现,从学习成绩的变化来看,A层次同学的表现比较稳定,C、D层次同学起伏较大,而B层次同学的表现都劣于整体的表现。从合作意愿来看,C、D层次学生的合作意愿更强烈,B层次的同学更倾向于个人学习,A层次同学尤其不愿意为了合作学习调换座位。从合作对象的选择来看,各层次学生对于这种按照学习成绩进行异质分组表示认可,但是又都希望能和自己水平接近的同学讨论,这一点在A层次同学中表现尤为突出。在一学期的合作学习中,各层次学生都认可合作技能的必要性,即便还没有完全做到,也会以此作为努力的方向。但大多数同学还是只把合作学习看成是提高学习成绩的手段,而没有发现它在提升自己人际交往能力上的积极贡献。也有超过一半的同学认为根据某个同学的表现来评价整个小组很不公平,表明还是有很多同学把合作学习当成一种可有可无的学习手段,参与程度不够。因此,我们也提出了四条改进设想:创设更有吸引力的合作学习任务;加强合作技能培养,让更多的学生深度参与合作学习;改进交流方式,让每一个同学获得均等的表现机会;吸引其他老师选择合作学习策略,提升课堂教学中开展合作学习的投入产出比。