科学与工程实践（SEPs）和跨学科概念（CCs）是《K—12科学教育框架》（NRC，2012）的重要组成部分。作为教师，我们的职责是强调科学知识和知识生成的实践在学习中的关键作用。本文分享了评价方法如何让学习处于具体情境中，推动亲身体验并支持更深层次的概念理解。

这节5年级的课程针对2个相互关联的预期表现（PE），即学生能够“测量数量并绘制图表，以证明无论物质在加热、冷却或混合时发生何种变化，物质的总重量都是守恒的（5-PS1-2）”和“进行调查，以确定2种或2种以上物质的混合是否会产生新的物质（5-PS1-4）”（NGSS Lead States，2013）。这些活动有助于正视学生对化学反应的误解（Driver等，1994）。

在3—5年级，学生能够认识到物质的形态会发生变化，但他们很难理解在化学反应或变化过程中物质的形态会发生什么变化。虽然化学反应的细节比较复杂，但学生可以比较和对比化学反应前后物质的数量及其形态。他们可以构建化学变化产生新的不同物质的概念。本节课是帮助学生理解化学变化过程中物质守恒的一个步骤。

这节“先探究后解释”的课程包括评价方法、演示、学生基于证据的观点，以及一个技术文档阅读的拓展活动。使用“先探究后解释”的学习方式是一种促进概念转变的策略（Brown，2019）。概念转变是学生通过使用证据构建知识开拓思路和坚定信念的过程（Posner等，1982）。这堂课用了2节50分钟的课时，用于让学生学习化学变化和化学反应。本课的修改版将出版在《激活学生的想法：将形成性评价与教学顺序联系起来》一书中（Brown和Keeley，即将出版）。

评价方法

学生参与的评价直接针对误解，并适合亲身探究（Brown和Keeley，即将出版）。通过这种方式，评价将学习融入与具体内容（学科核心概念（DCIs））相关的现象中，同时强调了提出问题、检验预测和开展调查在科学学习（科学与工程实践，SEPs）中的作用。教师向全班宣读了评价方法（表1）。

学生预测了他们认为的小苏打和醋混合前后的样子。我向学生展示了2个烧杯，一个装有50毫升醋，另一个装有50毫升小苏打。学生对这2种物质混合后的样子和发生的变化有各种想法。许多学生认为溶液会像火山一样“喷发”（图1），其他学生则认为小苏打会溶解在醋中。

接下来我向学生提出了2个问题，涉及后续可能发生变化的内容。第1个问题涉及物质质量的变化，第2个问题涉及温度的变化（分别见表1中问题1和问题2的先验知识评价）。学生的想法多种多样，大约半数的学生认为反应前质量会更大；没有学生认为质量会相同。

学生对温度变化的看法也不尽相同，50%的学生认为小苏打和醋混合后温度会更高；25%的学生认为在2种物质混合前温度会更高；最后25%的学生认为2种物质混合前后的温度相同。

最后一个问题让学生思考为什么他们会持有某些观念。大多数学生的回答都与他们过去的生活经验有关（选项G、H、I和K）。

形成性评价数据为教师提供了全新的见解。许多学生说，他们以前在其他课堂上见过这种演示（或类似的演示）。有趣的是，虽然学生以前可能看过这个演示，但他们的概念理解参差不齐，这让我想到，他们的先验知识并没有提升促进持续理解的经验。因此，这是一个成熟的调查领域，我的计划是让学生根据他们收集的证据构建知识。

动手演示

每个人都作出预测后，就到了动手测试的时候了。科学“动手做”需要注意安全，如果学生要进行演示，则必须佩戴通风式化学防飞溅护目镜。因为由我进行演示，所以我戴上了护目镜，并让学生坐在距离前面的观察桌约2.5米远的地方。许多学生发现，最初的演示证实了他们的预测，溶液冒出了气泡。

虽然没有他们希望的那么戏剧化（没有“喷发”），但演示帮助我们对化学反应进行了更严谨的探究，并将重点放在化学反应中明显的因果关系上。

我们思考的问题是：“当我们将小苏打和醋混合成一种溶液时，是否产生了一种不同的新物质？”以及“我们有什么证据支持我们的想法？”我们从物质状态的角度讨论了混合前和混合后的物质。学生解释说，我们混合了固体（小苏打），生成了液体和气体。气泡和气体的产生很好地针对了因果关系的跨学科概念，并提供了一些初步证据，证明溶液具有新的不同性质（其中之一就是气体的产生）。此时，我们对气体是否有质量，以及如何在探究中测量质量提出了疑问。虽然最初的演示并不令人满意，但随后的对话却让学生对发生的变化产生了兴趣。

为了深入研究形成性评价中的变量（质量和温度），我们需要进一步的测试。为了探究质量的变化，我在一个锥形瓶中倒入了50毫升醋。接着，我把小苏打放入1个气球中。我小心翼翼地把气球放在锥形瓶上，确保小苏打和醋不会混合在一起。我用一些黑色胶带将气球与锥形瓶密封起来，确保几乎没有缝隙。最后，我将锥形瓶-气球装置放在电子天平上。当我提起气球，将小苏打从气球中轻轻摇出并倒入醋中时，就开始了化学反应（教师应注意：此演示装置具有挑战性，它模拟的是一个封闭系统。教师应提前进行测试，因为如果系统不是尽可能封闭的，气体就会释放出来，从而加深对质量守恒的误解）。我们在电子天平上进行了演示（教师应佩戴护目镜、厚围裙和手套），令学生惊讶的是，虽然气球膨胀了，但质量并没有改变（质量仍为2.940克）。