看得見的空氣 建構中的思維

周志偉

摘要：教育部《關于全面深化課程改革 落實立德樹人根本任務的意見》中指出，為了培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”，必須形成學生核心素養(yǎng)體系?？茖W學科的核心素養(yǎng)包括：科學觀念與運用，科學思維與創(chuàng)新，科學探究與交流，科學態(tài)度與責任?？茖W思維是科學學科核心素養(yǎng)的核心，現(xiàn)以《空氣能占據(jù)空間嗎》新授課為例，通過設計驅(qū)動性問題，創(chuàng)新模型和實驗，培養(yǎng)學生有效的思維方法，并以習得的思維方法指導學生開展科學實踐活動，在實踐中產(chǎn)生新的思考，進而促進學生科學思維的建構。

關鍵詞：核心素養(yǎng)? 科學思維? 驅(qū)動型問題? 探究性實驗

科學思維指的是從科學的視角對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律和相互關系的認知方式，是對分析綜合、推理論證、抽象概括等科學思維方法的接納和掌握，是基于事實證據(jù)和科學推理對不同觀點和結論所做的批判和質(zhì)疑，進而提出創(chuàng)造性見解的能力與品質(zhì)?？茖W思維是科學課程核心素養(yǎng)目標之一，基于這一目標，小學科學課程教學要從以“知識為本”的觀念轉(zhuǎn)向“思維建構”，課堂教學中必須超越對具體知識本身的追求，著眼于科學思維的培養(yǎng)。

探究是科學課程教學的核心，在具體的科學課程教學過程中可將科學知識轉(zhuǎn)化為驅(qū)動型問題和探究型實驗，通過問題引發(fā)學生主動思考，通過實驗引發(fā)學生積極探究，促進學生科學思維的建構。

一、教學設計思路

《空氣能占據(jù)空間嗎》是教科版小學科學三年級上冊《空氣》單元的第2課，在第1課《感受空氣》中，學生運用生活中的物品和感官已經(jīng)探究出了空氣輕、易泄漏、充滿我們周圍各處的特點。但是，在缺少了科學思維參與的狀態(tài)下，空氣不容易看得見，也不容易摸得著，好像并不能像周圍的其他物體一樣能占據(jù)空間，空氣能占據(jù)空間這一科學觀念不能得以有效建構。教學中如何讓空氣親近學生，讓學生看到空氣占據(jù)空間，有意識地層層深入思考，螺旋上升式探究，成為本節(jié)課的核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標。

本節(jié)課以生活中的物品制作的小玩具為引子，以探索“空氣能占據(jù)空間”的性質(zhì)為主線，充分利用模型和實驗，通過創(chuàng)設能有效引導學生科學思維的問題來激發(fā)學生的探索欲望，把自主、合作、探究的學習方式充分運用于課堂教學中，得出“空氣能占據(jù)空間”的基本性質(zhì)，促使學生認識生活實踐與科學知識間的密切聯(lián)系，發(fā)展科學精神。

二、教學目標

（1）通過仔細觀察、動腦思考、動手實驗進行科學探究，形成空氣能占據(jù)空間的科學概念。

（2）運用空氣占據(jù)空間的知識概念，挑戰(zhàn)“空氣能噴泉”的制作。

（3）培養(yǎng)運用科學思維進行思考認知、實驗探究，獲得科學素養(yǎng)的價值，體會科學的魅力。

三、教學過程

1.課堂導入

【趣味演示】利用未安裝針頭的注射器來發(fā)射橘子皮，推動注射器推桿，橘子皮被發(fā)射3米左右的 距離。

【設疑】你覺得這個神奇現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是什 么呢？

【學生活動】注射器推桿沒有接觸橘子皮，橘子皮被發(fā)射出去，是不是空氣把橘子皮推出去的呢？

設計意圖：有趣的小演示迅速把學生的注意拉入課堂，在學生覺得神奇好玩的基礎上引發(fā)學生思考，激發(fā)他們的認知興趣。

2.探究空氣是否占據(jù)空間

【問題1】水是液體，它能占據(jù)空間;桌椅是固體，它占據(jù)了教室的空間;而空氣是氣體，它能不能占據(jù)空間呢？

【演示實驗1】把紙團粘在杯子底部，然后將杯子豎直倒扣進水里并使杯子完全被水淹沒，豎直取出杯子。

【學生活動】仔細觀察演示實驗，注意實驗需求要素，觀察實驗后的紙團是否被水浸濕。

【問題2】水位已經(jīng)超過紙團的位置，可紙團竟然沒有被浸濕，這是為什么呢？水位雖然已經(jīng)超過了紙團的位置，但是水并沒有進到杯子里去，那么看似什么蓋子也沒有的杯子，是靠什么把水擋在外面的呢？

【學生活動】歸納出是看不見、摸不著的空氣把試圖進入杯子里的水擋住了，杯子里的空氣好像占據(jù)了杯子里的空間，就像是一個“空氣皮塞”把紙團給保護起來了。

設計意圖：讓學生在仔細觀察的基礎上，親自觸摸沒有被水浸濕的紙團，在教師的問題引導下進行思維，初步得出“空氣占握了空間，擋住了水進入杯子里”的結論。

【探究實驗1】

（1）把乒乓球放入盛滿水的水槽中，用一個剪去尾部、擰緊蓋子的塑料瓶扣在乒乓球上，豎直向下將瓶子壓入水中，此時乒乓球的位置在哪里？

（2）怎樣使沉在水底的乒乓球在瓶子里浮起 來呢？

【學生活動】分組進行探究實驗并認真觀察實驗現(xiàn)象，記錄實驗結果，思考實驗結果產(chǎn)生的原因和使乒乓球成功浮起來的辦法和原理。

【問題3】第一次實驗，乒乓球沉在水底，是因為瓶子里的空氣占據(jù)了空間，堵住了水進入瓶子里;第二次實驗，擰開瓶蓋后乒乓球就能浮起來，乒乓球是進入瓶子里的水托起來的，水是怎么進來的呢？原本瓶子里的空氣呢？

【演示實驗2】擰開瓶蓋，在瓶口嚴實地套上一個氣球，排出氣球里的空氣，用癟了的氣球堵住瓶口，重復“探究實驗1”;使用重復捏瘜和放開氣球，觀察乒乓球在瓶子中的位置。

【學生活動】每組一名學生近距離觀察并動手操作，思考：乒乓球浮起來時，空氣去了哪里？空間占據(jù)了哪里？捏癟氣球時，是什么把瓶子里的水推走了？空氣占據(jù)了哪里？

設計意圖：教材上的實驗設計對實驗設備要求比較高，實驗現(xiàn)象也存在不易見的缺點。改進后的實驗設計收到了更好的效果：易得、易控、易見——實驗材料來源于生活中的廢棄物，捏放氣球的動作簡單易行，隨著捏放氣球的動作乒乓球的位置變化很顯著。這樣設計讓不容易看得見也不容易摸得著的空氣和其對空間的占據(jù)現(xiàn)象十分清晰地展現(xiàn)出來，為空間能占據(jù)空間的科學概念提供了有力的證據(jù)，發(fā)展了學生的科學認知思維。

【探究實驗2】一個空塑料瓶，一個盛滿水的水槽，比一比：誰能先把空瓶子裝滿？

【學生活動】參與比賽，思考：想要快速把瓶子裝滿水，就要想辦法使占據(jù)空間的什么快速被擠出去？

設計意圖：由生活中給瓶子裝水的方法，自然結合本課科學概念的學習，把所建構的科學知識運用到生活實踐中，并用科學語言解釋生活中含有科學道理的現(xiàn)象，理論聯(lián)系實際，使科學思維得以有效 養(yǎng)成。

3.制作“空氣能噴泉”

【探究制作】利用裝了水的瓶子、橡皮泥、兩根長短不一樣的吸管，制作一個“空氣能噴泉”。

【學生活動】利用所學的空氣能占據(jù)空間的科學概念，進行探究制作，成功后說說其中的原理。

設計意圖：在形成概念性思維的基礎上，提供材料讓學生動手制作，實現(xiàn)科學、技術、工程多學科融合的項目性目標，既培養(yǎng)了學生的思維能力，又鞏固了科學概念。

4.課堂總結

【教師結語】原來空氣真的占據(jù)了空間，我們的生活中既有空氣占據(jù)空間的科學現(xiàn)象，也有根據(jù)這個知識制作出來的服務社會生活的工具裝置?？茖W來源于生活又服務于生活，我們學習科學就是要在認真了解各種現(xiàn)象和事物的基礎上，讓科學成為我們的好朋友，在社會和生活實際中，和我們一起 成長。

【布置作業(yè)】將本堂課所學的過程，制作成一張思維導圖，并預測空氣還有哪些其他性質(zhì)。

設計意圖：采用畫思維導圖的方式，引導學生對課堂上所建構的科學知識進行課后的回顧與反思，形成有系統(tǒng)的認知，并在此過程中培養(yǎng)他們自我復習、自主思維的能力。

四、教學反思

《小學科學課程標準》強調(diào)“科學學科的教學過程要以探究為核心”，而探究的價值核心則是學生科學思維方式和科學思維能力的形成，落實在具體的科學課堂上，錘煉學生的思維能力可以從以下幾個方面入手。

1.充分創(chuàng)造思維的機會

教師在導入課堂教學或引入探究活動時，要結合生活創(chuàng)設情境，結合學生心理特點創(chuàng)設“引爆點”，收到激發(fā)興趣、產(chǎn)生疑問、打開思路的效果。在課堂教學過程中，教師所提出的問題要有“驅(qū)動性”，設計的探究要有“目標性”，進行的思考要有“碰撞性”;摒棄只有“做”沒有“思”，“熱鬧熱鬧”探究卻“空空洞洞”學習的偽科學課堂。要把動手操作和思維反思有效結合，思考后用實踐和操作去論證，實踐和操作后要進行檢查、審視和反思，經(jīng)歷一個縝密的探究和思維互相促進的過程。

2.適當預留思維的時間

科學課堂也可以適當“留白”，教學設計時要合理設置課堂容量，適度地給學生預留思維的空間和時間。要避免“大水漫灌”式的講座教學，做到講“五分”留“五分”，給時間讓學生去思考，為學生制造思維沖突，激發(fā)學生的思維潛能，使學生深入理解事物的本質(zhì)，形成思維的深度。

3.合理拓展思維的空間

科學教學不能僅局限于教材這個本，還要做到與社會和生活實際相結合，與其他學科相結合，把STEAM理念融入教學和科學思維培養(yǎng)中。由“一知”融匯“多知”，由課內(nèi)拓展課外，由“單一性”走向“發(fā)散性”，促進學生延展性思維和創(chuàng)造力思維的 形成。

子曰：“學而不思則罔，思而不學則殆?！笨茖W的課堂要講究學思統(tǒng)一，通過設計驅(qū)動性問題，創(chuàng)新模型和實驗，培養(yǎng)學生有效的思維方法，并以習得的科學思維方法指導科學實踐活動，在實踐中產(chǎn)生新的思考，就能達到促進學生科學思維有效建構的目的。

參考文獻：

[1]王思錦.小學科學學科核心素養(yǎng)解讀[EB/OL].www.doc88.com/p-3913977572498.html.

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