基于科學(xué)實踐設(shè)計教學(xué)

朱鈺

古往今來，對“實踐”進行研究的學(xué)者有很多，“實踐”一詞有著諸多的含義。一些學(xué)者從哲學(xué)的角度對“實踐”進行分析，比較經(jīng)典的觀點是“主觀見之于客觀，包含客觀對于主觀的必然及主觀對于客觀的必然”，比較通俗的解釋是人們能動地改造和探索現(xiàn)實世界的一切社會性的客觀物質(zhì)活動?！皩嵺`”一詞在《現(xiàn)代漢語詞典》中的定義為：人們有意識地從事改造自然和改造社會的活動?！皩嵺`”一詞進入科學(xué)教育只有近二十年的時間，科學(xué)教育工作者在總結(jié)了原“科學(xué)探究”教學(xué)的各種問題后，提出了“科學(xué)實踐”。

“科學(xué)實踐”由美國于2013年發(fā)布的《下一代科學(xué)教育標準》中正式提出，并取代了之前的科學(xué)探究。美國科羅拉多州生物科學(xué)課程研究委員會主任羅杰·拜比教授認為：美國的基礎(chǔ)科學(xué)教育改革至今，主要經(jīng)歷了從科學(xué)方法到科學(xué)過程，再由科學(xué)過程到科學(xué)探究的轉(zhuǎn)變，之所以“探究”會被“實踐”取代，也只是適應(yīng)了社會和時代發(fā)展的需要。北京教育學(xué)院生化環(huán)境系副教授周玉芝認為：新框架的實踐強調(diào)的是“知行合一”，科學(xué)不僅僅是理解世界的知識體系，也是建立、拓展和精煉知識的一系列實踐。人們在實踐中獲取與應(yīng)用知識，同時實踐也需要相關(guān)的知識?？梢钥闯?，“科學(xué)實踐”一詞，強調(diào)了學(xué)生的學(xué)習(xí)活動可以是重復(fù)的，并且伴隨著對學(xué)科概念理解而日趨熟練的過程。科學(xué)實踐是知行合一的實踐，是動手和動腦兩者缺一不可的實踐。

2017版《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標準》中， 增加了技術(shù)與工程領(lǐng)域的內(nèi)容，這是小學(xué)科學(xué)教學(xué)的重大變化之一。這一重大變化凸顯了小學(xué)科學(xué)教學(xué)越來越重視學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的親身體驗和經(jīng)歷，鼓勵他們在做中學(xué)、學(xué)中思，讓他們在動手的同時還要動腦，這樣的教學(xué)思想正是科學(xué)探究到科學(xué)實踐的升華。

筆者以上海教育出版社《科學(xué)與技術(shù)》三年級第一學(xué)期第六單元《樂器的秘密》中的《自制拉桿笛》一課為例，闡述這一課的教學(xué)設(shè)計與改進過程，力圖體現(xiàn)在科學(xué)實踐指導(dǎo)下的教學(xué)設(shè)計思考。

仔細研讀教材文本，大膽重構(gòu)教學(xué)活動

《自制拉桿笛》是本單元的第一課，教材以學(xué)生感興趣的發(fā)聲小樂器為載體，引導(dǎo)他們探索樂器發(fā)出聲音的秘密，激發(fā)他們的興趣，為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。教材上本課呈現(xiàn)了三個內(nèi)容，分別是：觀察豎笛的結(jié)構(gòu)，說說各組成部分的作用;自制一個拉桿笛;怎樣使拉桿笛有高低聲調(diào)的變化。

在以往的教學(xué)經(jīng)歷中，筆者發(fā)現(xiàn)活動一（觀察豎笛的結(jié)構(gòu)）對三年級學(xué)生來說顯得尤為陌生，雖然他們很多人都會吹奏豎笛，但是讓他們認識豎笛的結(jié)構(gòu)并把這種認知聯(lián)系到拉桿笛上，還顯得很生硬。因此筆者在細研教材后，果斷地把這個教學(xué)內(nèi)容刪除了。

活動二是自制拉桿笛，這個自制活動準確地說是套材部件的組裝，學(xué)生只需要按流程圖組裝部件即完成了制作，因此在實際教學(xué)中，筆者將教學(xué)課題改為《拉桿笛》。雖然是組裝活動，但是這一環(huán)節(jié)的出錯率卻特別高，究其原因是學(xué)生沒有仔細觀察，將笛嘴裝反，導(dǎo)致拉桿笛發(fā)不出聲音。如果在這個環(huán)節(jié)中學(xué)生制作不成功，那么后續(xù)的學(xué)習(xí)將無法進行。

活動三是怎樣使拉桿笛有高低聲調(diào)的變化，這個活動是制作拉桿笛活動的延續(xù)，在實際教學(xué)中學(xué)生拉動拉桿吹出高低不同的音調(diào)并不難，主要難在“能分析出音調(diào)高低和笛管內(nèi)空氣柱的長短有關(guān)”這個知識點上。

通過研讀教材文本可以發(fā)現(xiàn)，教材呈現(xiàn)的圖片和內(nèi)容看似簡單，實則極其考驗教師的教學(xué)智慧。如何開展契合“科學(xué)實踐”的教學(xué)呢？經(jīng)過反復(fù)研討，筆者確定了本課的教學(xué)思路：讀懂流程圖—組裝調(diào)試—探究科學(xué)原理—遷移運用。即：在導(dǎo)入環(huán)節(jié)中教師直接出示拉桿笛;學(xué)生觀察拉桿笛由幾部分組成;閱讀制作流程圖，圈畫出制作要點;學(xué)生組裝拉桿笛，并吹奏調(diào)試;增加新的教學(xué)內(nèi)容，啟發(fā)學(xué)生用之前所學(xué)的知識，制作吸管笛，并改變吸管笛的音調(diào)。

根據(jù)確定的教學(xué)思路，本課以目標為導(dǎo)向，確定了如下教學(xué)目標：

閱讀拉桿笛制作流程圖，學(xué)會制作拉桿笛，體驗動手制作的快樂，做到仔細觀察、互相合作。

認識到拉桿笛音調(diào)變化與拉桿位置的高低有關(guān)，在觀察、交流、吹拉桿笛等活動中積極思考、充分表達。

嘗試制作吸管笛，能運用所學(xué)的知識改變吸管笛的音調(diào)高低，做到大膽猜測、不斷嘗試。

這樣的教學(xué)思路注重科學(xué)探究與技術(shù)工程的緊密結(jié)合，注重學(xué)生的親身體驗和經(jīng)歷過程，讓他們不僅動手，還要動腦，在做中學(xué)，在學(xué)中思，充分體現(xiàn)了“科學(xué)實踐”的內(nèi)涵。

科學(xué)落實教學(xué)環(huán)節(jié)，關(guān)注學(xué)生思維發(fā)展

如何讓科學(xué)實踐的教學(xué)落實到每個教學(xué)環(huán)節(jié)中呢？在研究過程中，筆者結(jié)合小學(xué)生觀察制作的特點，以問題鏈的方式進行追問，形成在技術(shù)工程引導(dǎo)下的有效探究實踐活動，從而達到做思結(jié)合，知行合一。具體教學(xué)環(huán)節(jié)建構(gòu)如下：

1.讀流程圖，制作拉桿笛，關(guān)注技術(shù)工程中的“閱讀”

流程圖是對產(chǎn)品制作過程的一種重要表達方式，也是一種重要的技術(shù)語言，它是運用圖形樣式對產(chǎn)品或者技術(shù)對象賦予可視化的描述，具有通俗直觀的特征。閱讀流程圖是本課教學(xué)中第一個重點環(huán)節(jié)，雖然教材中為學(xué)生提供了制作拉桿笛的組裝流程圖，但為了保證組裝要點明確，教師重新拍攝了拉桿笛的制作流程圖（如圖1）。

教學(xué)導(dǎo)入時，教師先吹奏拉桿笛激發(fā)學(xué)生興趣并引出課題，同時提出要求：“請同學(xué)們帶著兩個問題閱讀拉桿笛的制作流程圖，拉桿笛是由哪些部分組成的？拉桿笛的制作過程是怎樣的？用鉛筆在流程圖上圈畫出認為需要注意的地方?！?/p>

閱讀流程圖并不等于簡單地看，學(xué)生在看制作流程圖的時候，容易忽視制作步驟中的細節(jié)，如部件的結(jié)構(gòu)、安裝的順序等。因此在這個環(huán)節(jié)，教師要特別強調(diào)小組的兩位同學(xué)一起閱讀流程圖，閱讀時可以進行討論，重要的部分還要用筆圈出來。這樣可以讓學(xué)生在閱讀的同時做到：眼到、口到、手到、心到。果然，在后續(xù)的集體交流中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，拉桿笛由拉桿、笛管、笛嘴三部分組成，還明確了笛嘴有大小頭之分，在組裝時必須是大的一頭插入笛管，且笛嘴的平面要與笛管的氣孔平行等。這一組裝特點正是后續(xù)制作的難點，因為以往的教學(xué)經(jīng)驗告訴我們，學(xué)生將笛嘴裝反，或者沒有與氣孔平行，致使拉桿笛發(fā)不出聲音，影響后續(xù)的教學(xué)。

為了確保學(xué)生已經(jīng)讀懂拉桿笛的制作流程圖，教師加了一個教學(xué)環(huán)節(jié)——假扮學(xué)生，即在實物投影下組裝拉桿笛，讓學(xué)生做小老師，及時指出教師在組裝時的錯誤步驟，以達到讓學(xué)生充分掌握制作要點的目的。

經(jīng)過這樣的教學(xué)處理，學(xué)生幾乎都能在5分鐘內(nèi)快速準確地組裝好拉桿笛。隨后往拉桿笛氣孔里滴入少許水，經(jīng)過幾次調(diào)試后，學(xué)生就能用拉桿笛吹奏出響亮的音調(diào)了。

2.玩拉桿笛，探究音調(diào)變化，關(guān)注科學(xué)探究中的“探究”

幼兒生來是好游戲的，他們以游戲為生活，在游戲中，幼兒會不知不覺地投入全身心的精力，獲得身體、道德、智力等方面的發(fā)展。中國現(xiàn)代兒童教育之父陳鶴琴先生的這番話道出了人愛玩的天性，也說明玩游戲作為教學(xué)手段在小學(xué)科學(xué)教育中的可行性和必要性。

學(xué)生剛剛獲得制作的成就感，還沉浸在吹拉桿笛雜亂吵鬧的情境中，如何讓他們邊思考邊“玩拉桿笛”呢？

這時教師提出了問題：“在玩拉桿笛時，老師發(fā)現(xiàn)笛聲有時候音調(diào)高，有時候音調(diào)低，為什么會出現(xiàn)這種情況呢？”學(xué)生有了玩的基礎(chǔ)，很快就回答：“可以通過調(diào)節(jié)拉桿的位置吹出不同音調(diào)的聲音，拉桿位置越低，音調(diào)越低;拉桿位置越高，音調(diào)越高。”教師繼續(xù)提問：“音調(diào)的高低和拉桿的位置有著緊密的關(guān)系，那神奇的拉桿到底改變了什么呢？”此刻教師出示拉桿笛的剖面圖進一步演示（如圖2），引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)，拉桿位置的改變其實是改變了笛管中空氣柱的長度，空氣柱越短，吹奏的音調(diào)越高;空氣柱越長，吹奏的音調(diào)越低。

拉桿笛的笛管內(nèi)部發(fā)生了什么變化，是引起學(xué)生探究科學(xué)原理的興趣點。為了讓學(xué)生知其然知其所以然，教師先讓學(xué)生玩，玩的同時不僅要感受拉桿笛音調(diào)的變化，還要思考音調(diào)在怎樣的狀態(tài)下會發(fā)生變化。對學(xué)生來說，在玩的過程中，只是直觀地觀察到了拉桿位置的高低會影響到音調(diào)的變化，但這顯然沒有關(guān)注到音調(diào)變化的科學(xué)原理。為了讓學(xué)生進一步了解其原理，教師運用剖面圖的形式，將拉桿笛的內(nèi)部展示出來。這時學(xué)生會發(fā)現(xiàn)，拉桿位置的高低其實是改變了笛管中空氣柱的長短，當?shù)压苤姓饎拥目諝庵冮L，音調(diào)低;當?shù)压苤姓饎拥目諝庵兌?，則音調(diào)高。這樣的探究從表象到實質(zhì)再到推理分析，讓學(xué)生切實地在玩中學(xué)、在玩中思。

3.遷移運用，自制吸管笛，關(guān)注科學(xué)實踐中的“思維”

“遷移”原本是教育心理學(xué)上的一個專用名詞，指一種學(xué)習(xí)對另一種學(xué)習(xí)的影響。教師在教學(xué)中所期望的是指已經(jīng)獲得的知識、技能以及學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)態(tài)度等對學(xué)習(xí)新知識、新技能的影響，確切地說是從一種學(xué)習(xí)中獲得的經(jīng)驗對其他學(xué)習(xí)的影響。對于技術(shù)工程來說，其目的并不是僅僅要求學(xué)生掌握一定的知識、技能，還在于運用已有知識、技能解決實際問題。學(xué)生能否將學(xué)到的知識技能成功地遷移到新的情境、新的內(nèi)容中，成為衡量他們的能力是否得到發(fā)展的重要標志。

在《拉桿笛》教學(xué)中，教師加入了“自制吸管笛”教學(xué)環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)的設(shè)計是教學(xué)的點睛之筆，即用一根常見的塑料吸管吹出聲音，并且能改變音調(diào)。教師出示一頭剪成扁平三角的常用吸管，當場示范吹奏，吸管發(fā)出了音調(diào)很低的“咘”聲，這個新奇又好玩的演示一下子就吸引了學(xué)生的注意力，讓他們立刻投入自制一個可以吹出聲音的“吸管笛”的活動中。學(xué)生成功制作吸管笛后，教師用一串問題鏈，開啟了學(xué)生深入探索的思維。

師：這根吸管笛的音調(diào)那么低，有什么辦法可以讓它音調(diào)變高嗎？想一想，能不能用之前所學(xué)的拉桿笛的知識來解決呢？

（對三年級學(xué)生來說，這個問題頗具挑戰(zhàn)性。）

生：給吸管裝個“拉桿”。

（顯然，對學(xué)生而言，直觀的事物更容易模仿，但這并不是教學(xué)的真正意圖。）

師：通過觀察剖面圖，你們知道拉桿笛音調(diào)的改變和什么有關(guān)嗎？

生：和笛管中空氣柱的長短有關(guān)。

師：那么有沒有更簡單的辦法改變吸管笛中空氣柱的長短呢？

生：把吸管笛折去一半。

師：你怎么會想到把吸管折去一半呢？說說你的道理。

生：把吸管折去一半，吸管里的空氣柱就變短了。

師：你想到讓吸管里的空氣柱變短，這個想法很好，可是當吸管折起來，空氣吹不出去，吸管沒有辦法發(fā)出聲音了呀？

生：我覺得應(yīng)該把吸管剪掉一段，而不是折起來。

師：你為什么想到要把吸管剪去一段呢？說說你的道理。

生：吸管剪掉后變短，里面的空氣柱也變短了，吹奏的音調(diào)就會高了。

師：你這個想法有一定的道理，方法也簡單易操作，那同學(xué)們試試吧！

通過這段對話可以看出，在教師的啟發(fā)下，學(xué)生經(jīng)歷了“從問題中提取信息—回顧相關(guān)的知識—應(yīng)用知識解決問題”這樣一個思維過程，最終他們將所學(xué)知識靈活遷移到吸管笛上，剪出長短不同的吸管笛，吹出了音調(diào)高低不同的聲音（如圖3）?！白灾莆艿选辈牧弦椎?，操作簡便，有趣好玩，更重要的是它讓學(xué)生遷移運用了之前所學(xué)的科學(xué)知識，同時還進一步關(guān)注了學(xué)生的思維發(fā)展。

基于“科學(xué)實踐”的教學(xué)啟示

1.遵循認知規(guī)律，有效遷移運用，為學(xué)生提供更多的思考空間

從科學(xué)發(fā)展史看，人類對科學(xué)知識的探究過程有相對固定的模式，這符合人類的認知規(guī)律，其過程為：定性研究—定量探究—科學(xué)發(fā)現(xiàn)（找出規(guī)律）—應(yīng)用實踐—技術(shù)創(chuàng)新。符合認知規(guī)律的有效探究體驗和實踐經(jīng)歷是教學(xué)的基礎(chǔ)，在小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)科學(xué)知識，掌握實踐技能，是一個有規(guī)律的過程，通常是由舊知導(dǎo)向新知，也可稱之為“以舊帶新”。新知和舊知之間有共同因素是遷移的基本條件，新舊知識之間共同因素越多，越有利于遷移，但遷移并不是憑空產(chǎn)生的，而是在科學(xué)實踐中逐漸培養(yǎng)出來的，溫故知新、舉一反三、觸類旁通等就是強調(diào)這一點。教師要善于發(fā)現(xiàn)更多富有價值的科學(xué)實踐點，為學(xué)生提供更廣闊的思考空間。

2.理解科學(xué)實踐，抓住各種契機，倡導(dǎo)動手動腦的教學(xué)

科學(xué)教學(xué)的目的不是灌輸給學(xué)生科學(xué)概念，而是要幫助他們在學(xué)習(xí)各種科學(xué)知識和技能的同時，能夠解決實際問題。科學(xué)實踐雖然是近幾年提出的教學(xué)理念，但是卻符合“實踐出真知”“用實踐來檢驗真理”等從實踐中學(xué)習(xí)的理念。在科學(xué)實踐背景下，動手、動腦在教學(xué)中的滲透與應(yīng)用得到了拓展，不再局限于服務(wù)單一的實驗教學(xué)或者技術(shù)操作，而是服務(wù)于教學(xué)內(nèi)容乃至相關(guān)課程的整體設(shè)計?？茖W(xué)實踐背景下的教學(xué)，需要教師深入研讀課程標準、教學(xué)內(nèi)容和理解教材的編寫意圖，設(shè)計問題鏈啟發(fā)學(xué)生的深度思考，充分挖掘符合他們年齡特點的學(xué)習(xí)活動，讓他們親歷科學(xué)實踐的全過程。