2017年版《义务教育小学科学课程标准》围绕18个重要概念开展小学科学教育，这对目前大部分非专职、非专业背景的小学科学教师是个挑战。

为此，基于实证，着眼于教师专业素养提升，遵循学生认知规律（Students）、围绕重要概念（Knowledge）、指向学生素养发展（Competencies），强调让学生在思维上经历认知冲突（Cognitive conflict）、抽象概括（Abstraction and generalization）和迁移运用（Transfer practices）3个基本环节，构建SKC-CAT教学模型，以帮助小学科学教师解决日常教学中如何以重要概念为载体发展学生素养的问题，落实课程标准的要求。

模型结构要点

SKC-CAT模型倡议以学习者为中心的课堂，从人类实践的视角分析科学课堂学习的主体（学生）、客体（目标和内容），调查分析学生的已知、学习中思维参与及学习达标等方面的情况，从而有依据地设计并实施课堂教学。SKC-CAT模型分设3阶段9步骤的工作（见图1），其要点如下。

图1　证据驱动的小学科学重要概念教学SKC-CAT模型结构

第一阶段：素养取向分析——强调依据课标的目标分解与整合

依据课标要求系统分析和构建课堂教学目标，预设教学基本环节，确定学情调查方案，勾勒教学设计草图。

理清目标。立足于整个中小学科学教育内容体系定位一节课应达成的教学目标，找准小学科学在该目标及其内容上对于学生的“启蒙”或“奠定基础”涵义。进而，分解与预设学生达成科学素养各维度目标所应有的表现行为，着眼于学生核心素养的培养，确定这些目标之间的逻辑联系，结构化地整合这些目标。

分析概念。确定教学涉及的科学概念及其概念之间的逻辑联系，构建概念图。进而，分析学生学习这些概念的认知路径，预设以概念为载体落实整体教学目标的教学环节。

调查学情。分析学生已知情况，设计调查学生相关前科学概念的方案，经个别访谈后修订访谈问题或调查问卷，实施调查，收集数据。

第二阶段：证据驱动设计——强调基于学情的认知分析与基于学习生成的教学情境设计

依据学生已知，预期学生的学习表现行为，创设各教学环节的情境，并嵌入观察、评价与反馈学生学习表现的任务，完成教学设计。

确定起点。通过分析学生的前科学概念、已有学习经历、认知风格与水平，确定教学起点并设计整节课的驱动性问题。

规划进阶。分析各教学环节中学生的认知发展路径。围绕驱动性问题，设置各环节之间引发学生认知冲突的递进情境，以及同化顺应学生认知的情境。

设计评价。选定教学环节中作为观察、评价学生学习表现的节点，并细化这些节点上的观察、评价与反馈的设计，再将这些设计融入各环节的教学情境之中，完成教学设计。

第三阶段：学生中心的课堂教学应用——强调以概念教学为载体的学生核心素养培养

运用CAT学习环节创设学生探究中心的课堂，注重观察、评价和反馈学生的学习表现，基于学生课堂学习生成推进教学，有质量地发展学生素养。

认知冲突（C）。展示联系学生实际的问题情境，引发学生认知冲突。在学生的交流碰撞之中，顺势或干预，导出本节课驱动性问题，激发学生好奇心、学习动机及思维活动。进而，告知学生这节课的学习任务，使学生明白自己作为课堂学习者的探究方向。

抽象概括（A）。在教学各环节不断以认知冲突推进学生思维的投入，同时创设机会供学生一起抽象概括他们在课堂上的探究体验，发展学生抽象概括思维能力，使学生对所学内容基于个体的意义建构达成社会建构。

迁移应用（T）。创设联系实际的情境，供学生通过迁移应用检测、反思和完善对所学内容的理解。建议多以STEM相关的情境精致化学生的概念理解，并锻炼学生相关的核心素养。

课堂应用要点

打造教师研修共同体

构建区校二级SKC-CAT模型应用模式（见图2），依托教研结构体系，以区教研室与学校教研组为单位，组建教师研修共同体，开展有主题的日常教研活动。

图2　教师研修共同体

区教研员组织SKC-CAT模型应用学校的科学教研组长组成区域应用领导小组，商定学年与学期应用计划与每月教研进度表，分配各校承担的主题教研活动。学校教研组长组织各年级科学教师形成学校应用小组，规划每周教研主题、内容与主讲教师。每月区教研、每周校教研及不定期校际之间合作教研等活动方式，包括集体备课、课堂观察、学生调查与评价、线上线下专题文献研修等各类专题活动，为教师的教学应用提供便捷、高效的研修共同体的专业支持与交流。

课堂应用定位

第一，将认知分析作为教师日常备课必需之举，要求教师研究学生、理解学生，着眼于学生学习内部条件设计与开展教学，帮助教师遵循学习规律，强调基于课标的“以学定教”。

第二，强调系统层级设计，要求教师研究课标，着眼于重要概念、核心素养准确定位每一节课的独特性与有效性，帮助教师在日常教学实践中贯彻教育根本目标，立德树人。

第三，要求证据驱动的教学设计，锻炼和发展教师对教学的质量监控意识与能力，帮助教师以观察、评价与及时反馈促进学生学习生成，达成课堂教学质量，有效教学。

课堂应用实效

自2017年开始，SKC-CAT模型在北京市东城区、通州区、顺义区和密云区进行了为期3年的教学应用，累计99所学校239位教师和5万多位学生参与了课堂应用，取得良好的实施效果。

比较参与教师在2017年初和2019年9月2次专业素养调查中的表现，结果显示教师在专业伦理、专业教学、专业学习方面的素养都得到一定程度的提升。参与学校的学生素养也得到提升。学生更加热爱科学，热衷于探究活动，积极参加各级各类科技活动并获奖。

教无定法，培养学生科学素养及其核心素养的方式与途径有多种，SKC-CAT模型所提议的仅是其中的某些视角与思考，希望能起到抛砖引玉的作用，能有更多志同道合的科学教育研究者、实践者，一起同行于发展学生科学素养的科学课堂教学改革之道，为提升我国儿童青少年核心素养而协同奋斗。

原文刊载于《中国科技教育》2021年第6期专题“证据驱动的科学概念教学模型”，作者：林静（北京师范大学中国基础教育质量监测协同创新中心）。本文有删减，中国青辅协会员可点击“阅读原文”登录杂志官网免费浏览全文。

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