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在上海教科所王洁博士的带领下，我们理科综合组共9人进行了为期一周的课例研究。经组长安排，笔者作为课例的主要实践者执教了由浙江教育出版社出版的初中科学教材（八年级下册）中的《指南针为什么能指方向》一课，供组内教师研讨。这一教学内容是学生即将学习的“电和磁”现象的基础，学生能否正确而系统认识磁体及其性质，对今后进一步学习起着重要作用。教材通过3个实验让学生自己去感知磁体的性质（能够吸引含铁、镍的物质；磁体有两个磁性最强的磁极；磁体间有相互作用，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引），并通过实验让学生了解磁化。
所谓高认知水平的学习，就是要让学生进行有意义的学习。为此，教学要有明确的目标，以目标引领行为，才能体现教学的合理性。为学生选择什么目标、怎样帮助学生达成目标，是教学设计首先要考虑的问题。在有限的课堂里，学什么对学生是重要的？怎样设计和安排教学内容才能让大多数学生产生高认知水平的学习？对此，我们进行了专题研究。
一、 课例片段对比研究
（一） 个人设计
考虑到农村孩子的小学科学基础薄弱，加上间隔时间比较长，学生对磁只有模糊的概念，所以笔者教学设计的基本思路是：以“感受磁—认识磁—探索磁—应用磁—创造磁”为主线，并分“引入—自主探究—小结运用”三个环节。同时，笔者采用探究性学习的方法，在5个方面设计了活动引导学生一步步地得出结论：（1）磁体的磁性（能吸引哪些物质）；（2）磁体的指向性；（3）磁体的磁性强弱；（4）磁极间相互作用的规律；（5）磁化。在实验明确磁体的基本性质后，笔者设置了一定的问题让学生思考：断了的磁体有两极吗？怎么判断未标明磁极的磁体的两极？这样设计的目的是：按认知规律从“具体感知—形成表象—进行抽象”的过程，对学生进行从现象观察到思考问题的训练，使每个学生都能参与到学习中，感受科学研究的一般方法，体验发现知识的快乐。
（二） 集体议课
在笔者进行说课后，组内教师先肯定了设计中可取的地方，然后各自发表了自己的意见和建议，其中包括：磁的知识小学三年级就学过，学生已经知道了“磁体能吸引铁一类的物质”“磁铁有两个磁极”“同性相斥、异性相吸”等知识，没有必要逐一进行探究；课堂可以更开放些，可以给学生一张白纸，让他们设计验证性实验时适当记录；等等。
在此基础上，笔者进行了第一次教学，全组教师进行了明确分工并做了详细记录，拍摄了课堂实录。课后，大家又对课堂教学进行了深入探讨，提出了改进意见。接着，笔者又进行了第二次教学。下面试举两例（包括设计目的和教学片段）来说明两次教学的不同。
【案例一】
1. 设计目的
了解学生对磁体性质相关知识的储备情况，帮助学生将长时记忆中的相关信息提取，即促进再认和回忆，为后续的学习做好铺垫。
2. 第一次课堂实践片段
师关于磁铁还有哪些性质你是了解的？
生磁铁同性相斥、异性相吸。S代表南极，N代表北极。
师还有吗？
（学生低头思索，有些茫然，不敢回答）
师想想我们小学里学过的，还有没有？
生指示方向，也就是能指示南北。
师还有吗？还了解什么？
生电可以产生磁。
师很好，还有吗？
（从这一片段不难发现问题：笔者反复问：“还有吗”，学生回答断断续续，有些启而不发。从课堂实践来看，造成这种情况的主要原因是：学生已经遗忘小学学过的知识，且课前预习不够。所以，在教学中把握开放的“度”，唤醒或促使学生提取已有的知识记忆，是教师预设时首先需要考虑的问题。针对存在的问题，我们研究小组进行了分析，并提出了改进策略：布置学生预习，先学后教，以学定教；利用小组合作学习，在互助互议中唤醒记忆。）
3. 第二次课堂实践片段
师大家对于磁的知识有哪些了解呢？你们已经预习过了，小学里也学过，小组先来讨论一下，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，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。
从两个片段的对比来看，开放的课堂可以促进学生的思考，也为提升学生的高认知思维创设了必要氛围。知识的记忆对于有意义学习和解决问题是必要的，因为它将被用于较为复杂的任务。学生的理解出现在他们将要学习的“新”知识与原有知识建立联系时，而原有知识的提取，即我们教学的促进保持、促进再认和回忆是培养学生高认知思维能力的一块基石。此外，教师要有效利用小组合作学习，学生在互助、互议、互评中更容易提出自己的想法，也有利于提取已有的知识记忆。
【案例二】
1. 设计目的
学生的原有知识记忆已经被提取，此处设计的教学目标则是促进迁移，从认知目标维度来说即学生从真正意义上理解知识。既然是要开拓学生较高级的认知过程，那么，学生对于所学的知识就不能仅仅停留在记忆，也不能单纯靠记忆来回答问题，他们必须能解释，将原有知识外化和表达，促进更好地学习。
2. 第一次课堂实践片段
（在让学生表述完他们所了解的磁体性质的时候，教师布置学生用实验验证。简单的分工后，学生动手实验。）
组1（磁化实验）一学生找出铁片，用磁铁吸引铁片。另一学生把铁片拿下来，并把大头针放在铁片下面，发现大头针被吸住了；分开大头针和铁片，再把大头针放在铁片下面，两者仍然可以吸住。重做一遍相同的实验，并得出结论：铁片被条形磁铁磁化了。
组2（磁极间相互作用规律实验）4人各拿一器材不知该干什么，只能玩小磁针。过了一会儿，一男生拿着两个条形磁铁玩，发现了一个现象，自言自语得出：同性相斥，异性相吸。然后让其他同学来看。
（显然，学生在做实验的时候显得有些盲目和无序。组内教师讨论后认为：未进行实验设计就让学生动手尝试验证，导致实验目的不够明确、方向不清晰；同时，因为没有方法的指导，学生实验操作过程不够科学。针对这一问题，我们小组同样提出了改进意见：先让学生设计实验方案，并汇报交流；充分利用小组合作，让学生不仅在提问时感到安全，也能学会合作学习。）
3. 改进后的课堂实践片段
师光靠口头说，老师或其他同学不一定能相信，我们怎样让别人来相信？
生众实验。
师那我们现在来设计实验方案。我们要证明的是磁体的磁性、磁性强弱、磁极的相互作用规律、磁体的指向性（分工）。
（学生小组讨论，教师参与其中。几分钟后，教师让学生汇报交流。）
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铁屑的数量。
师其他小组有没有意见，你们小组也是这个方案吗？那么为什么要均匀地撒？这样做采用了什么研究方法？
生4因为各个部分不同的话，会影响实验结果，我们要控制变量。
师很好，刚才学生讲到了磁性强弱各部分不一样，如果仅仅拿一根磁铁可不可以知道磁性不一样？
生众不能。
师所以我们往往通过磁体吸引铁屑或大头针的数量来表示磁性的强弱，科学上通常采用这样的方法，把不易观察到的量形象地用可以观察到的量显示，变无形为有形。
改进后的教学，通过实验方案设计不仅培养了学生解决问题的能力和科学表述的能力，而且通过学生的互评也培养了学生敢于否定他人的意识。在师生互动、生生互动中，教师适时的引导和科学方法的提炼，也有利于学生将所学知识、所掌握的能力应用到其他场景中，真正实现知识的迁移。
二、 对课例研究的感悟与思考
（一） 学生的认知发展水平和认知结构的科学性影响着学习迁移
科学学习迁移的过程是一个认知的过程，它必然要受到学生认知发展水平的影响。初中学生虽然已经有了一定的抽象思维能力，但是个体差异是客观存在的，即同一个人在不同的学习中存在着不同的认知水平。现代教育心理学研究表明，学生原有的认知结构间接地影响学习的迁移，而迁移的程度取决于学生认知结构的特征。已有知识经验之所以影响迁移，主要是由于在迁移过程中学生必须依据已有的知识经验去辨别当前的新事物。如果已有的知识概括水平高，迁移就顺利；如果已有的经验概括水平低，认知结构中只有一些肤浅的、不完全适当的观念可以用来同化新知识，那么新知识就不能有效固定在认知结构中，从而引起不稳定的和含糊的意义，并容易导致遗忘。从本课例中，我们可以发现，要使学生在认知水平发展的基础阶段能建立科学的认知结构，我们有必要精心设计与组织我们的教学，促使学生通过回忆和再认暴露前概念，并通过生生互助与教师引导来建立新的、正确的认知结构。
（二） 设计高认知水平的科学学习任务可以促进学习迁移
高认知水平的教学目的是培养学生的科学探究能力、创新能力和科学思维力。从教学内容设计方面分析，设计的任务应具有非常规性、情境性与开放性，需要学生达到运用、创造的思维水平，并能随时调控自己的认知过程。从学生的学习方式或效果方面分析，学习任务设计要能让学生主动探索和理解科学观念，主动建构知识，运用高水平的思维和推理亲身经历“做科学”的过程。学生从自己的科学现实出发,经过自己的思考得出有关科学结论的过程。从“案例二”的对比可以看出，第一次教师要求学生验证自己的已有知识，学生的思维是浅表性的，实验操作也缺乏科学性；而第二次课堂教学实践中，教师不仅要求学生去验证，还要求学生设计验证性实验并比较实验设计的优劣，从而激活了学生的思维，促进了学生将已有知识迁移并运用到学习任务中去。因此，高认知水平的科学学习任务设计为学生发展并实践高层次的思维技能提供了良好的机会。
（三） 教师的角色定位影响着学生的学习迁移
从教师的教学方式分析，高认知水平的科学教学要求教师是任务的提供者，学生是探究活动的组织者、引导者、合作者和调控者。那么，教师如何定位自己的角色、如何组织教学才是真正有效的、高水平的教学？杜威认为：教学过程是学生直接经验的改造和扩大“从做中学”的过程，是教师的教和学生的学在心理共融的基础上的双边活动过程。教学的实施是一个过程，教师“传道、授业、解惑”的主导角色没有改变，学生以学习书本间接经验为主的角色也没有改变。恰当的教师角色定位，可以营造充满民主气氛和宽松的心理空间，更有利于学生充分表达他们的想法，也更有利于学生在思维的碰撞交流中促进知识的迁移，形成高认知水平的学习状态。
所谓高认知水平的学习，就是要让学生进行有意义的学习。为此，教学要有明确的目标，以目标引领行为，才能体现教学的合理性。为学生选择什么目标、怎样帮助学生达成目标，是教学设计首先要考虑的问题。在有限的课堂里，学什么对学生是重要的？怎样设计和安排教学内容才能让大多数学生产生高认知水平的学习？对此，我们进行了专题研究。
一、 课例片段对比研究
（一） 个人设计
考虑到农村孩子的小学科学基础薄弱，加上间隔时间比较长，学生对磁只有模糊的概念，所以笔者教学设计的基本思路是：以“感受磁—认识磁—探索磁—应用磁—创造磁”为主线，并分“引入—自主探究—小结运用”三个环节。同时，笔者采用探究性学习的方法，在5个方面设计了活动引导学生一步步地得出结论：（1）磁体的磁性（能吸引哪些物质）；（2）磁体的指向性；（3）磁体的磁性强弱；（4）磁极间相互作用的规律；（5）磁化。在实验明确磁体的基本性质后，笔者设置了一定的问题让学生思考：断了的磁体有两极吗？怎么判断未标明磁极的磁体的两极？这样设计的目的是：按认知规律从“具体感知—形成表象—进行抽象”的过程，对学生进行从现象观察到思考问题的训练，使每个学生都能参与到学习中，感受科学研究的一般方法，体验发现知识的快乐。
（二） 集体议课
在笔者进行说课后，组内教师先肯定了设计中可取的地方，然后各自发表了自己的意见和建议，其中包括：磁的知识小学三年级就学过，学生已经知道了“磁体能吸引铁一类的物质”“磁铁有两个磁极”“同性相斥、异性相吸”等知识，没有必要逐一进行探究；课堂可以更开放些，可以给学生一张白纸，让他们设计验证性实验时适当记录；等等。
在此基础上，笔者进行了第一次教学，全组教师进行了明确分工并做了详细记录，拍摄了课堂实录。课后，大家又对课堂教学进行了深入探讨，提出了改进意见。接着，笔者又进行了第二次教学。下面试举两例（包括设计目的和教学片段）来说明两次教学的不同。
【案例一】
1. 设计目的
了解学生对磁体性质相关知识的储备情况，帮助学生将长时记忆中的相关信息提取，即促进再认和回忆，为后续的学习做好铺垫。
2. 第一次课堂实践片段
师关于磁铁还有哪些性质你是了解的？
生磁铁同性相斥、异性相吸。S代表南极，N代表北极。
师还有吗？
（学生低头思索，有些茫然，不敢回答）
师想想我们小学里学过的，还有没有？
生指示方向，也就是能指示南北。
师还有吗？还了解什么？
生电可以产生磁。
师很好，还有吗？
（从这一片段不难发现问题：笔者反复问：“还有吗”，学生回答断断续续，有些启而不发。从课堂实践来看，造成这种情况的主要原因是：学生已经遗忘小学学过的知识，且课前预习不够。所以，在教学中把握开放的“度”，唤醒或促使学生提取已有的知识记忆，是教师预设时首先需要考虑的问题。针对存在的问题，我们研究小组进行了分析，并提出了改进策略：布置学生预习，先学后教，以学定教；利用小组合作学习，在互助互议中唤醒记忆。）
3. 第二次课堂实践片段
师大家对于磁的知识有哪些了解呢？你们已经预习过了，小学里也学过，小组先来讨论一下，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，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。
从两个片段的对比来看，开放的课堂可以促进学生的思考，也为提升学生的高认知思维创设了必要氛围。知识的记忆对于有意义学习和解决问题是必要的，因为它将被用于较为复杂的任务。学生的理解出现在他们将要学习的“新”知识与原有知识建立联系时，而原有知识的提取，即我们教学的促进保持、促进再认和回忆是培养学生高认知思维能力的一块基石。此外，教师要有效利用小组合作学习，学生在互助、互议、互评中更容易提出自己的想法，也有利于提取已有的知识记忆。
【案例二】
1. 设计目的
学生的原有知识记忆已经被提取，此处设计的教学目标则是促进迁移，从认知目标维度来说即学生从真正意义上理解知识。既然是要开拓学生较高级的认知过程，那么，学生对于所学的知识就不能仅仅停留在记忆，也不能单纯靠记忆来回答问题，他们必须能解释，将原有知识外化和表达，促进更好地学习。
2. 第一次课堂实践片段
（在让学生表述完他们所了解的磁体性质的时候，教师布置学生用实验验证。简单的分工后，学生动手实验。）
组1（磁化实验）一学生找出铁片，用磁铁吸引铁片。另一学生把铁片拿下来，并把大头针放在铁片下面，发现大头针被吸住了；分开大头针和铁片，再把大头针放在铁片下面，两者仍然可以吸住。重做一遍相同的实验，并得出结论：铁片被条形磁铁磁化了。
组2（磁极间相互作用规律实验）4人各拿一器材不知该干什么，只能玩小磁针。过了一会儿，一男生拿着两个条形磁铁玩，发现了一个现象，自言自语得出：同性相斥，异性相吸。然后让其他同学来看。
（显然，学生在做实验的时候显得有些盲目和无序。组内教师讨论后认为：未进行实验设计就让学生动手尝试验证，导致实验目的不够明确、方向不清晰；同时，因为没有方法的指导，学生实验操作过程不够科学。针对这一问题，我们小组同样提出了改进意见：先让学生设计实验方案，并汇报交流；充分利用小组合作，让学生不仅在提问时感到安全，也能学会合作学习。）
3. 改进后的课堂实践片段
师光靠口头说，老师或其他同学不一定能相信，我们怎样让别人来相信？
生众实验。
师那我们现在来设计实验方案。我们要证明的是磁体的磁性、磁性强弱、磁极的相互作用规律、磁体的指向性（分工）。
（学生小组讨论，教师参与其中。几分钟后，教师让学生汇报交流。）
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铁屑的数量。
师其他小组有没有意见，你们小组也是这个方案吗？那么为什么要均匀地撒？这样做采用了什么研究方法？
生4因为各个部分不同的话，会影响实验结果，我们要控制变量。
师很好，刚才学生讲到了磁性强弱各部分不一样，如果仅仅拿一根磁铁可不可以知道磁性不一样？
生众不能。
师所以我们往往通过磁体吸引铁屑或大头针的数量来表示磁性的强弱，科学上通常采用这样的方法，把不易观察到的量形象地用可以观察到的量显示，变无形为有形。
改进后的教学，通过实验方案设计不仅培养了学生解决问题的能力和科学表述的能力，而且通过学生的互评也培养了学生敢于否定他人的意识。在师生互动、生生互动中，教师适时的引导和科学方法的提炼，也有利于学生将所学知识、所掌握的能力应用到其他场景中，真正实现知识的迁移。
二、 对课例研究的感悟与思考
（一） 学生的认知发展水平和认知结构的科学性影响着学习迁移
科学学习迁移的过程是一个认知的过程，它必然要受到学生认知发展水平的影响。初中学生虽然已经有了一定的抽象思维能力，但是个体差异是客观存在的，即同一个人在不同的学习中存在着不同的认知水平。现代教育心理学研究表明，学生原有的认知结构间接地影响学习的迁移，而迁移的程度取决于学生认知结构的特征。已有知识经验之所以影响迁移，主要是由于在迁移过程中学生必须依据已有的知识经验去辨别当前的新事物。如果已有的知识概括水平高，迁移就顺利；如果已有的经验概括水平低，认知结构中只有一些肤浅的、不完全适当的观念可以用来同化新知识，那么新知识就不能有效固定在认知结构中，从而引起不稳定的和含糊的意义，并容易导致遗忘。从本课例中，我们可以发现，要使学生在认知水平发展的基础阶段能建立科学的认知结构，我们有必要精心设计与组织我们的教学，促使学生通过回忆和再认暴露前概念，并通过生生互助与教师引导来建立新的、正确的认知结构。
（二） 设计高认知水平的科学学习任务可以促进学习迁移
高认知水平的教学目的是培养学生的科学探究能力、创新能力和科学思维力。从教学内容设计方面分析，设计的任务应具有非常规性、情境性与开放性，需要学生达到运用、创造的思维水平，并能随时调控自己的认知过程。从学生的学习方式或效果方面分析，学习任务设计要能让学生主动探索和理解科学观念，主动建构知识，运用高水平的思维和推理亲身经历“做科学”的过程。学生从自己的科学现实出发,经过自己的思考得出有关科学结论的过程。从“案例二”的对比可以看出，第一次教师要求学生验证自己的已有知识，学生的思维是浅表性的，实验操作也缺乏科学性；而第二次课堂教学实践中，教师不仅要求学生去验证，还要求学生设计验证性实验并比较实验设计的优劣，从而激活了学生的思维，促进了学生将已有知识迁移并运用到学习任务中去。因此，高认知水平的科学学习任务设计为学生发展并实践高层次的思维技能提供了良好的机会。
（三） 教师的角色定位影响着学生的学习迁移
从教师的教学方式分析，高认知水平的科学教学要求教师是任务的提供者，学生是探究活动的组织者、引导者、合作者和调控者。那么，教师如何定位自己的角色、如何组织教学才是真正有效的、高水平的教学？杜威认为：教学过程是学生直接经验的改造和扩大“从做中学”的过程，是教师的教和学生的学在心理共融的基础上的双边活动过程。教学的实施是一个过程，教师“传道、授业、解惑”的主导角色没有改变，学生以学习书本间接经验为主的角色也没有改变。恰当的教师角色定位，可以营造充满民主气氛和宽松的心理空间，更有利于学生充分表达他们的想法，也更有利于学生在思维的碰撞交流中促进知识的迁移，形成高认知水平的学习状态。