材料結(jié)構(gòu)化思考邏輯化

劉凌

三年級的學(xué)生剛接觸小學(xué)科學(xué)學(xué)科，對于科學(xué)的興趣高漲。由于年齡特點(diǎn)，學(xué)生對于科學(xué)學(xué)習(xí)所需的邏輯思維能力尚需逐步養(yǎng)成，對于科學(xué)探究的興趣也存在持續(xù)性差的問題，整體科學(xué)素養(yǎng)處于較低水平。科學(xué)素養(yǎng)的形成需要長期、持續(xù)的培養(yǎng)，需要在教師精心組織與引導(dǎo)下逐步形成較強(qiáng)的邏輯思維能力，并在持續(xù)的教學(xué)中以興趣為抓手持續(xù)激發(fā)科學(xué)探究興趣。

《做一個(gè)指南針》是教科版科學(xué)三年級下冊第四單元的內(nèi)容。教材按照實(shí)踐學(xué)習(xí)的順序分成三個(gè)步驟：第一步是做磁針，通過用磁鐵摩擦的方法使鋼針變成磁針，用已有的知識判別磁針的南北極。第二步是安裝磁針，想辦法使磁針能在水平方向上自由轉(zhuǎn)動，從而能指示南北方向。第三步是展示和交流制作好的指南針。

在實(shí)際教學(xué)中，原教材安排學(xué)生在制作指南針時(shí)，教師給學(xué)生提供制作材料，材料比較單一，教師給什么材料，學(xué)生就用什么材料做指南針。教師教授制作步驟，學(xué)生跟著學(xué)做指南針。雖然很多學(xué)生最后都能夠做出指示南北方向的指南針，但是學(xué)生的創(chuàng)新能力沒有得到發(fā)展。學(xué)生的看法比較單一、不夠全面，不能從多個(gè)角度去思考問題，思維能力得不到很好的鍛煉。更重要的是，學(xué)生探究興趣無法通過運(yùn)用材料完成制作及探究活動得以持續(xù)維持。

針對以上問題，運(yùn)用STEAM教育理念中倡導(dǎo)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，以任務(wù)為驅(qū)動組織教學(xué)，以邏輯化的探究活動激發(fā)學(xué)生興趣這一教學(xué)宗旨，對本課中的材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，讓學(xué)生在制作活動中發(fā)現(xiàn)問題，不斷引發(fā)思考，進(jìn)而持續(xù)激發(fā)學(xué)生探究興趣。

將“設(shè)計(jì)制作指南針”這一項(xiàng)目作為課程主題，圍繞怎樣利用多種材料設(shè)計(jì)制作指南針為切入點(diǎn)重構(gòu)教學(xué)。為幫助學(xué)生解決“設(shè)計(jì)制作指南針”這一項(xiàng)目問題，對原教材中的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行重構(gòu)。學(xué)生在解決問題的過程中，獲得知識，鍛煉能力，培養(yǎng)毅力，意識到尊重科學(xué)規(guī)律的重要性，并激發(fā)他們學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

活動一：學(xué)做磁針

原教材教師出示小鋼針演示：用磁鐵摩擦的方法使鋼針變成磁針。給學(xué)生提供小鋼針，讓學(xué)生制作磁針。由于學(xué)生的鋼針只有一種，很快就把磁針做好了。如果這時(shí)教師對材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的處理，提供給學(xué)生的鋼針有粗、細(xì)不同的兩種，為后期引發(fā)學(xué)生思考用哪種材料做磁針能夠達(dá)到理想效果這一問題做好鋪墊。

【活動設(shè)計(jì)】

1.要做一個(gè)指南針，你認(rèn)為我們需要的最重要的材料是什么？為什么？

2.出示小鋼針，你認(rèn)鋼針可以用來代替磁針嗎？為什么？

3.有什么方法可以使鋼針變成磁針嗎？教師演示：用磁鐵摩擦的方法使鋼針變成磁針。

4.有什么方法可以判斷鋼針是否變成了磁針？檢測鋼針是否帶上了磁性。

5.想不想如何親自做一枚小磁針？教師出示兩種粗、細(xì)不同的鋼針。提示：兩種鋼針該怎么選？制作中兩種鋼針在磁鐵上摩擦的次數(shù)是不是要一樣的？你為什么要選擇某一種鋼針？

6.你們的鋼針變成磁針了嗎？你是怎么知道的？

7.磁鐵都有南北極，那么我們做的小磁針哪一端是南極？哪一端是北極？有什么方法可以辨別？

8.用指南針辨別磁針的南北極，并在記錄紙上做好記錄。

在本活動開展之前，以項(xiàng)目化的方式呈現(xiàn)本課的活動，對于后續(xù)主體活動的開展奠定了明確的目標(biāo)，學(xué)生清晰認(rèn)識到需要系列活動來實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)，該活動的安排也變得順其自然，且符合學(xué)生進(jìn)一步探究的需要。

在本活動中，教師先示范了磁針的制作方法，然后安排學(xué)生自主操作。在學(xué)生材料中，教師安排了兩種不同的鋼針，其目的在于讓學(xué)生進(jìn)行合理選擇，選擇的唯一標(biāo)準(zhǔn)是“選用怎樣的材料才能達(dá)到更好的效果？”這種選擇在該活動中具有隱性特征，是基于后期的深入探究埋下的伏筆。

該材料的安排隱性引導(dǎo)學(xué)生有層次地思考兩個(gè)問題：1.大、小磁針的制作細(xì)節(jié)是一樣的嗎？2.制作后的效果會一樣嗎？在制作中增加有邏輯結(jié)構(gòu)的問題，學(xué)生在制作活動中帶著疑問，將探究的興趣從初始活動就逐步展開。同時(shí)，在活動中安排觀察記錄與統(tǒng)計(jì)活動，將數(shù)學(xué)領(lǐng)域引入進(jìn)來。數(shù)學(xué)作為一種科學(xué)學(xué)習(xí)的輔助工具，能充分將有結(jié)構(gòu)的材料特性進(jìn)行數(shù)據(jù)化呈現(xiàn)，對于幫助學(xué)生后期圍繞制作產(chǎn)生的隱性問題起到必要的輔助分析認(rèn)知作用。

活動二：安裝磁針

原教材安排給學(xué)生提供比較單一的指南針組裝材料。對組裝材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)化重構(gòu)后，教師為多種支撐方式提供不同套材，讓學(xué)生選擇合適的材料，想辦法安裝磁針，使其能夠靈活地水平轉(zhuǎn)動并準(zhǔn)確地指示南北方向達(dá)到項(xiàng)目活動的目標(biāo)。

【活動設(shè)計(jì)】

1.有了小磁針，要讓它能指示南北方向，接下去我們還需要解決什么問題？

2.小組討論：有什么方法可以使磁針在水平方向自由轉(zhuǎn)動？需要什么材料？教師為學(xué)生提供多種材料（碗、杯子、形狀不同的吹塑紙、粗細(xì)、長短不同的繩子等）讓學(xué)生選擇合適的材料。想辦法安裝磁針，使其能夠準(zhǔn)確地指示南北方向。

3.匯報(bào)交流。

4.學(xué)生領(lǐng)取材料，分組安裝磁針。

5.我們做指南針可以指明方向嗎？檢測自己做的指南針能否準(zhǔn)確地指示方向。我們自制的指南針能應(yīng)用在哪些場合？你準(zhǔn)備怎樣使用？

在該活動中，有組織的對支撐結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行了安排。提供水懸浮、懸吊、單點(diǎn)支撐三種不同類型的支撐材料，讓學(xué)生自由選擇合適的支撐結(jié)構(gòu)。學(xué)生在對支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇時(shí)，將繼續(xù)面對“怎樣才能做出指南針”這一項(xiàng)目問題。選用哪種形式、什么材料才能讓自己制作的磁針能完成指南的任務(wù)？是學(xué)生需要進(jìn)行合理思考和選擇的。而這種選擇又往往要隨著實(shí)際操作而不斷發(fā)生調(diào)整以適應(yīng)新的需求。

反復(fù)選擇、反復(fù)嘗試，引發(fā)學(xué)生邏輯思考：這些材料有什么特點(diǎn)？它能滿足我的哪些需求？我再怎么利用選定材料的特性實(shí)現(xiàn)“指南針”這一作品？教師在學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)中，有針對性地對具有較強(qiáng)邏輯思維能力的學(xué)生進(jìn)行實(shí)時(shí)評價(jià)，將對全體學(xué)生邏輯思維能力的養(yǎng)成起到促進(jìn)作用。不斷嘗試、創(chuàng)造，為實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo)而動手實(shí)踐與思考，將維持并進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生開展類似科學(xué)探究活動的欲望和熱情。

在教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生運(yùn)用已有知識明確“磁針只有在能自由轉(zhuǎn)動的情況下才能指示南北方向”，通過小組討論讓學(xué)生設(shè)計(jì)磁針可以自由轉(zhuǎn)動的方法，引導(dǎo)學(xué)生安裝磁針。測試時(shí)如果指南針不能正確的指出南、北方向，教師引導(dǎo)學(xué)生思考到底是什么地方出了問題，讓學(xué)生通過觀察、實(shí)驗(yàn)、比較等方法明白為什么這種材料不行，要如何選擇新的材料。

教師同步提醒學(xué)生制作指南針時(shí)要注意指南針實(shí)用性和美觀度，重視藝術(shù)與科學(xué)的融合。實(shí)施調(diào)整后，學(xué)生自主思考的方面增多，層次性增強(qiáng)，能嘗試從多個(gè)角度去想問題，較好地鍛煉了學(xué)生的思維能力?；顒诱w在有組織結(jié)構(gòu)的材料支持下，通過精心安排的有邏輯層次的問題，激發(fā)學(xué)生在科學(xué)探究中敢于質(zhì)疑和勇于探究的精神。

STEAM教學(xué)理念對于科學(xué)學(xué)科進(jìn)一步發(fā)展具有積極作用，其以項(xiàng)目為核心圍繞實(shí)際解決問題，開展系列有層次與邏輯聯(lián)系的活動，并最終實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)的思路，對于當(dāng)前解決科學(xué)學(xué)科教學(xué)中學(xué)生持續(xù)探究能力弱、學(xué)習(xí)興趣難以形成系統(tǒng)化延續(xù)的問題具有積極的借鑒作用。

借鑒其強(qiáng)烈的結(jié)構(gòu)性、邏輯性和目標(biāo)性思想，精心組織實(shí)驗(yàn)材料，設(shè)計(jì)問題，對于維持和激發(fā)學(xué)生探究熱情和欲望具有積極促進(jìn)作用，并為進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

（作者單位：武漢市江漢區(qū)北湖小學(xué)）