一、指向观念建构：是超越知识记忆强调总体认识的学习 科学观念是科学素养的重要组成部分，是指在理解科学概念、规律、原理基础上形成的对客观事物的总体认识。[1]科学观念既包括科学、技术与工程领域的一些具体观念，如对物质、能量、组成、结构、性质、功能、变化等的认识，也包括对科学、技术与工程本质的认识，如人与自然的关系，科学、技术、社会、环境之间的关系等，以及科学观念在解释自然现象、解决实际问题中的应用。无论什么时候，科学知识都是科学学习不可或缺的重要内容，但通过知识学习了解前人关于自然界的认识内容、活动方式、思维方式，以及发现、分析、解决问题的思路，也是态度价值观形成的重要通道。科学观念与科学知识不同，其具有统摄性，能够整合知识、情感、意志和行动，不仅有助于解决实际问题，而且可以帮助人们在日常工作和生活中克服主观盲目性。 好的科学课是基于知识学习而又超越知识记忆、促进科学观念建构的学习，能够帮助学生深刻理解科学本质。如在化学课堂上，教师需要通过真实情境应用等方式助力学生建构科学观念，不仅让学生经历倾听科学知识、记忆元素符号、默写化学方程式、观看实验操作视频、进行简单技能训练等被动学习，更应该构筑一个让学生充满期待、全身心投入，同时强调概念内化促进观念形成的学习环境。 科学好课要求教师在具有学科特质的认识活动上下功夫。具体而言，课堂教学要围绕学科的核心概念和大观念开展，如物质与能量、稳定与变化、系统与模型、结构与性质、尺度与比例等，而不只是提供零散的知识和事实。为此，教师一是要联系学生的生活经验和前概念，通过任务和讨论激活学生已有知识，揭示并挑战迷思概念，在新旧知识间建立有意义的关联；二是要引导学生像科学家一样思考，强调基于证据和推理得出结论并进行合理解释，以及说明已有认知是如何被修正或发展的；三是要鼓励指导学生利用图表、符号、模型、口头表达、文字、公式等多种形式表征科学概念，促进深度理解。这样做有利于加深学生对知识和概念的理解，让学生经由学习达成对学科核心观念和本质的深刻认识。 以化学学科为例，化学教师在备课中始终要思考的重要问题是——“学习化学能给学生带来什么”。因此在化学课堂上，教师要通过观察与假设、实验与探究、循证与推理、分类与表征、建模与解释等典型的学习方式，帮助学生理解并运用宏观与微观相结合、定性与定量相结合、静态与动态相结合等化学学科特有的认识世界的方式。例如：在学习“原子结构”时，教师引导学生讨论“原子结构的模型是怎样演变的”“新证据是如何推翻原有理论的”“模型的意义和局限性是什么”等问题，以此感悟并理解科学的实证性、发展性、创造性。 二、指向思维发展：是基于事物本质属性和内在规律的学习 科学思维是从科学的视角认识客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式。[2]高阶思维能力则集中体现了新时代对人才素质提出的新要求，是适应当前和未来发展的关键能力，是学生具有创新能力的关键表现，对于个人幸福生活、国家繁荣发展、社会创新进步具有关键性作用。关注高阶思维能力是国际教育界的广泛共识，其已经成为很多国家学生核心素养的重要组成部分。面向未来，好的科学教育需要关注学生科学思维和高阶思维的发展。 科学思维主要包括推理论证能力、模型建构能力、创新思维能力等要素，这些要素共同构成科学认识活动的基础方法论。推理论证能力主要体现在基于证据与逻辑，运用归纳与演绎、比较与分类、分析与综合等思维方法，从个别现象提炼普遍规律或基于一般原理推导具体结论，强调思维过程严密自洽，建立证据与解释之间的关系并提出合理见解。模型建构能力主要体现在以经验事实为基础进行抽象与概括而建构模型，并运用模型解释现象或分析数据，描述系统的结构、关系和过程。模型可以是一个简化的概念图，也可以是一个复杂的数学公式，通过建构模型可以抽象出问题的关键特征，并从中发现内在规律和关联。创新思维能力主要体现在善于从不同角度思考和分析问题，强调批判性思维，对信息保持审慎态度，能够透过现象看本质，进行远端关联和迁移，提出新颖而有价值的观点或解决问题的方法。 科学思维是人类实践活动的产物，学生需要通过科学探究实验和科研实践活动实现科学思维的发展，同时形成基本的科学态度，树立正确的价值观念和培养社会责任感。因此，好的科学课要在促进学生亲身经历探究式学习、跨学科学习等上下功夫。例如：引导学生观察“四季变化”“光影变化”等自然现象，通过“水的循环”实验验证假设，自主设计实验探究“重力大小与哪些因素有关”“哪种金属更耐腐蚀”，等等。在获得学习体验和感悟的基础上，教师还要组织学生进一步深入讨论。这个学习环节至关重要。教师可以通过提出适切的问题，引导讨论、引发质疑、引起辩论，和学生一起基于证据并运用相关学科或多学科的方法，或者进行推理论证得出结论，或者建构模型来解释、解决更多的问题，或者突破既有范式而提出新的观点、方法、方案。这些指向事物本质属性和内在规律的学习，有利于培养学生的实证精神，发展其逻辑推理能力。 三、指向科学探究：是通过深度参与获得优质实践经验的学习 科学观念的建构和科学思维的发展都是在学生获得优质的实践经验基础上实现的。这就要求教师在教学中要设计适合的探究任务，引领学生亲历科学探究的全过程，强调学习的深入性、体验性与反思性，由此让学生获得丰富且扎实的实践经验。通过实验（实践）学习是科学教育的基本特征和本质要求，为此教师要想尽一切办法让学生通过实验学好科学，学校要想尽一切办法支持科学教师上好实验课，教育行政部门要想尽一切办法推动科学实验教学，这关乎孩子的未来和国家的未来。
