小學(xué)高年段學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)

【摘要】本文以《斜面的作用》一課為例，從高年級學(xué)生的認(rèn)知水平出發(fā)創(chuàng)設(shè)情境，設(shè)計(jì)有效的課堂問題，以小組形式開展“斜面有省力的作用”和“坡度越小越省力”兩個(gè)探究活動，收集分析并處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，認(rèn)識生活中的斜面，幫助學(xué)生構(gòu)建起“斜面”的科學(xué)概念，發(fā)展其探究能力和實(shí)踐能力，增強(qiáng)證據(jù)意識和表達(dá)意識的科學(xué)思維。

【關(guān)鍵詞】高年段 表達(dá)意識 科學(xué)思維 《斜面的作用》

【中圖分類號】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）06A-0145-02

著名小學(xué)科學(xué)教育專家赫德認(rèn)為，科學(xué)的最大特點(diǎn)是它的方法。而科學(xué)思維恰好是科學(xué)方法在人腦中的經(jīng)典演繹過程。小學(xué)高年級學(xué)生具備了基本的科學(xué)知識、實(shí)驗(yàn)探究技能和一般工具的使用方法，對新事物保持好奇心、求知欲和創(chuàng)造力。但大部分學(xué)生對科學(xué)概念認(rèn)識比較模糊，不能準(zhǔn)確地、有目的地使用科學(xué)技術(shù)和方法去驗(yàn)證自己的預(yù)測（觀點(diǎn)），依據(jù)數(shù)據(jù)說話的能力還需要進(jìn)一步提高，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路和評價(jià)也需要不斷完善。《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，小學(xué)科學(xué)是一門實(shí)踐性課程，教學(xué)目標(biāo)中新增第四個(gè)科學(xué)領(lǐng)域——技術(shù)與工程領(lǐng)域，旨在組織學(xué)生親歷觀察、設(shè)計(jì)、制作、實(shí)驗(yàn)、建模和推理來獲取知識，發(fā)展學(xué)生的探究能力、實(shí)踐能力、思維能力和應(yīng)用科學(xué)知識解決生活問題的能力?？平贪媪昙壣蟽浴缎泵娴淖饔谩方o高年段學(xué)生提供“在做中學(xué)”的機(jī)會，充分體現(xiàn)STEM的教育理念，鼓勵學(xué)生用創(chuàng)造性的思維正確看待問題，有利于激發(fā)他們感受科學(xué)、學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的濃厚興趣。現(xiàn)以科教版科學(xué)六年級上冊《斜面的作用》一課教學(xué)為例，談?wù)勑W(xué)高年級學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)。

一、創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)有效思考

掌握科學(xué)知識是發(fā)展科學(xué)思維能力的基礎(chǔ)。而思維能力發(fā)展的第一步就是認(rèn)識事實(shí)，發(fā)現(xiàn)有趣的、有效的、探究性的問題?！缎泵娴淖饔谩芬徽n以問題導(dǎo)入，教師先出示圖片（展示一堆油桶和一輛卡車），并提出問題“想一想，怎么把重物從地板放到卡車上”，以考查學(xué)生的前概念和元認(rèn)知。對于高年級學(xué)生來說，他們在前幾節(jié)課的學(xué)習(xí)中都認(rèn)識了杠桿、輪軸、定滑輪和動滑輪、滑輪組等簡單的機(jī)械，很容易聯(lián)想到利用生活中的工具去提供服務(wù)和幫助，知道這些工具能夠改變力的大小和物體運(yùn)動的狀態(tài)。從解決問題的角度出發(fā)，學(xué)生能夠提出多種提升重物的辦法，例如搬上去、抬上去、用繩子拉上去、用斜面推上去、用機(jī)器搬運(yùn)等。對此，教師要及時(shí)把握學(xué)生的反饋信息，再“推一把力”，請學(xué)生說一說自己的理由，滲透證據(jù)意識，鼓勵他們主動表達(dá)自己的觀點(diǎn)，為接下來的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

從使用人類勞動力直接提升和沿斜面提升重物的比較中，教師提出“斜面能省力嗎”這一問題，出示斜面的科學(xué)概念和示意圖，規(guī)范學(xué)生的科學(xué)用語。憑借生活經(jīng)驗(yàn)，大部分學(xué)生能夠感受到斜面比較省力，但是說不出依據(jù)，其他學(xué)生不能比較斜面是否省力，此時(shí)可以抓住學(xué)生的認(rèn)知沖突，教師提出“怎么才能證明你的觀點(diǎn)正確呢”，引導(dǎo)學(xué)生想到可以用實(shí)驗(yàn)的方法去證明。

二、巧用評價(jià)設(shè)計(jì)“解決”方案

教科版科學(xué)三年級教材給學(xué)生滲透建模的意識，其中包括運(yùn)動的模型、蠶寶寶生長周期、地球的模樣等，有助于學(xué)生認(rèn)識和理解抽象事物，不受空間和時(shí)間的約束。本課教學(xué)中，同樣是讓學(xué)生學(xué)會使用器材搭建簡單的斜面工具，嘗試從測力計(jì)中獲得數(shù)據(jù)去驗(yàn)證自己的猜想，感受力的變化。

探究一：斜面能省力

教師先提出問題“怎么設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去證明斜面省力呢”，再出示實(shí)驗(yàn)材料，小組討論設(shè)計(jì)方案。在學(xué)生分享實(shí)驗(yàn)方案后，教師及時(shí)評價(jià)“你們認(rèn)為他們小組說得對嗎？你們同意嗎？有不一樣的方案嗎？有什么補(bǔ)充”，引導(dǎo)學(xué)生有目的地分析他人的觀點(diǎn)，從而改進(jìn)和調(diào)整自己的方案，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。六年級學(xué)生特別渴望教師像朋友一樣與他們溝通、尊重他們的想法。學(xué)習(xí)不是一個(gè)人的事情，學(xué)生之間要構(gòu)建學(xué)習(xí)共同體，教師多用一些鼓勵的話語，使教學(xué)達(dá)到事半功倍的效果，如“老師認(rèn)為你這個(gè)想法不錯(cuò)哦”“你的方法特別簡便有效”“你的表達(dá)能力特別好，思路很清晰”“你們的邏輯性很強(qiáng)”等。

教師還要注意閱讀課本、活用教材。科學(xué)課重視培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，包括動手能力、探究能力、表達(dá)能力、觀察能力和收集信息的能力。要完善實(shí)驗(yàn)方案，有目的地引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，提出“課本給了我們什么啟示”“在實(shí)驗(yàn)過程中，我們還有哪些需要注意的地方”，及時(shí)肯定他們的發(fā)現(xiàn)：“你很細(xì)心”“你抓住了實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵”“你的觀察能力很強(qiáng)”“老師發(fā)現(xiàn)，你們設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力比剛才進(jìn)步了很多”。最后，學(xué)生在一步步“補(bǔ)充”中，共同完成第一個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，明確實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)是對比實(shí)驗(yàn)，用大板書的形式出示：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、不改變的條件、相同的條件（滲透控制變量法）、實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)，強(qiáng)調(diào)收集數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)、用好數(shù)據(jù)。

教師需要注意的是，在實(shí)驗(yàn)課前要多次嘗試，對教具多次檢查：彈簧拉力計(jì)的彈性（是否有生銹或者壞的）;用鉤碼代替原教材的多種物體，方便、簡單，物體的重量增加效果很明顯（可以排除木板摩擦力的影響）;用帶勾圈的小車裝載鉤碼，形象地模擬物體在斜面的運(yùn)動，讓學(xué)生產(chǎn)生身臨其境的感受。

探究二：坡度越小越省力

在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，學(xué)生很快掌握第二個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程。針對“為什么用斜面提升同一個(gè)物體測量到的力不一樣呢”，筆者結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)引導(dǎo)學(xué)生分析思考數(shù)據(jù)不一樣的原因，出示實(shí)驗(yàn)材料——紅盒子，觀察該盒子有3個(gè)不同的長度，讓學(xué)生學(xué)會表達(dá)“3個(gè)不同的長度導(dǎo)致斜面的 ? 不一樣”。從3個(gè)不同長度的邊，使學(xué)生認(rèn)識到斜面的高度不一樣，從而說出斜面的坡度不一樣。由學(xué)生提出預(yù)測——沿斜面提升的力與坡度的大小有關(guān)，再次用實(shí)驗(yàn)的方法主動證明自己的觀點(diǎn)。（如圖1所示）教師通過“放手”讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，動手制作斜面模型，體驗(yàn)斜面的作用，并用數(shù)據(jù)證明猜想的手段，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的遞進(jìn)式發(fā)展，有效突出本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)。

三、在做中學(xué)，發(fā)揮合作作用

小組合作是科學(xué)課堂最常見的學(xué)習(xí)方式，也是提高學(xué)生探究式學(xué)習(xí)能力的手段。本課以4人小組的形式開展活動，通過相互討論設(shè)計(jì)方案、制作斜面、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、討論和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、合作能力、與人溝通的能力，有利于學(xué)生“四心”品質(zhì)的形成，即耐心、細(xì)心、愛心和關(guān)心。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)時(shí)直播學(xué)生的情況，一方面起到督促作用，鏡頭會直播到電腦屏幕，專心的孩子起到帶頭作用，不專心的孩子受到感染也會積極主動做實(shí)驗(yàn);另一方面，信息技術(shù)的使用新穎獨(dú)特，加深實(shí)驗(yàn)印象，可以把其他小組的實(shí)驗(yàn)過程記錄下來，有的孩子會注意到其他小組的做法，他們的操作是否規(guī)范，以便結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)驗(yàn)及時(shí)進(jìn)行反思。（如圖2所示）

四、收集證據(jù)，學(xué)會“說服”他人

科學(xué)家伽利略說過，一切推理都必須從觀察與實(shí)驗(yàn)中得來。如果說實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和模型制作是科學(xué)思維進(jìn)步的體現(xiàn)，那么，我們對數(shù)據(jù)的觀察和分析，就可以看到科學(xué)思維的潛力空間。本課采用大板書的方式展示班級的匯總數(shù)據(jù)（大數(shù)據(jù)），內(nèi)容清晰明了、對比明顯，給學(xué)生表達(dá)觀點(diǎn)提供有力的依據(jù)。教師通過提問“對比其他組的數(shù)據(jù)，你們發(fā)現(xiàn)了什么？從數(shù)據(jù)的比較中你們有什么發(fā)現(xiàn)？以上的哪一組數(shù)據(jù)可以說明呢？說說你的理由及依據(jù)”，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注數(shù)字，充分體現(xiàn)數(shù)學(xué)在科學(xué)課的靈活應(yīng)用，滲透科學(xué)的求證精神。

最后，學(xué)生運(yùn)用本節(jié)課學(xué)到的知識和技能嘗試解釋“S”形盤山公路的設(shè)計(jì)意圖，以及立交橋中引橋和釘子的設(shè)計(jì)目的，說出生活中常見的斜面類型，從而認(rèn)識到人類設(shè)計(jì)和發(fā)明的工具，是為了更好地服務(wù)我們的生活和各種各樣的活動，鼓勵學(xué)生用創(chuàng)新的思維看待世界。

著名教育學(xué)家蘇霍姆林斯基說：在人的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，這就是希望自己是一個(gè)發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者，而在兒童的精神世界中，這種需要則特別強(qiáng)烈。在實(shí)際教學(xué)過程中，教師直接出示探究目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)步驟和方法，直接論述斜面的兩大特點(diǎn)，以互動式的教學(xué)模式更能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，保持學(xué)習(xí)的熱情。教師要注意引導(dǎo)學(xué)生敢于創(chuàng)新和設(shè)計(jì)，積極動手實(shí)踐，學(xué)會分析數(shù)據(jù)，樂于分享自己的觀點(diǎn)，幫助他們發(fā)展自己獨(dú)特的、準(zhǔn)確的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維。

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作者簡介：曾娜霞（1992— ），女，廣西貴港人，碩士研究生學(xué)歷，研究方向?yàn)榭茖W(xué)教育。

（責(zé)編 楊 春）