讓學(xué)生在實(shí)踐性教學(xué)活動中理解科學(xué)

韓錦春

在現(xiàn)代信息技術(shù)背景下，我們科學(xué)教師要教給學(xué)生的不再僅僅是某個(gè)科學(xué)知識，這些單一的知識在網(wǎng)絡(luò)上都能直接查閱到，我們要教給學(xué)生的是更重要的科學(xué)精神和獲取科學(xué)知識的科學(xué)方法，并在生活中進(jìn)行遷移、運(yùn)用，也就是深度學(xué)習(xí)?？茖W(xué)課堂上，教師以學(xué)生已有的知識基礎(chǔ)制定出具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)內(nèi)容，讓學(xué)生在實(shí)踐性的教學(xué)活動中發(fā)現(xiàn)知識和理解科學(xué)，才能讓學(xué)生全身心地投入，體驗(yàn)到學(xué)習(xí)的樂趣和成功。

在科學(xué)課堂上促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)可以從多個(gè)方面入手，比如在結(jié)構(gòu)性實(shí)驗(yàn)材料的選擇、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的觀察和記錄的能力、課堂上學(xué)生間的交流、科學(xué)與技術(shù)工程相結(jié)合等方面都可以既能讓學(xué)生掌握學(xué)科的核心知識，把握學(xué)科的本質(zhì)，又能培養(yǎng)學(xué)生成為具有批判性、創(chuàng)造性和合作精神的學(xué)習(xí)者。

一、選擇有結(jié)構(gòu)性的實(shí)驗(yàn)材料

材料的種類和組合以及交給學(xué)生的次序就是材料的結(jié)構(gòu);所謂結(jié)構(gòu)嚴(yán)密指的是各個(gè)材料之間、材料與教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)之間具有緊密的聯(lián)系。因此，具有這種功能的材料叫具有嚴(yán)密結(jié)構(gòu)的材料，簡稱有結(jié)構(gòu)性的材料。選擇有結(jié)構(gòu)性的實(shí)驗(yàn)材料，才能利用好有限的課堂時(shí)間，為學(xué)生提供深度學(xué)習(xí)的機(jī)會。

蘇教版二年級《磁鐵的吸力》一課，在引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識磁鐵具有能夠吸引鐵、鈷、鎳的性質(zhì)時(shí)，我們在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料時(shí)就要有所選擇了。學(xué)生在生活中是接觸過磁鐵的，比如磁鐵玩具、磁鐵文具，還有一些生活用品也是帶磁鐵的，學(xué)生知道磁鐵是能夠吸引鐵的，或者知道磁鐵能夠吸引某種金屬。如果我們還比較傳統(tǒng)地用一些鐵制品和非金屬類的物品讓學(xué)生預(yù)測和實(shí)驗(yàn)，意義就不大，沒有從學(xué)生的前概念入手，是沒有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)活動，甚至都談不上學(xué)習(xí)。我們可以選擇這樣幾種材料：鐵絲、鉛絲（這兩種材料的外觀上比較相似，生活中學(xué)生會誤認(rèn)為是同一種物質(zhì)）、塑料球1、塑料球2（外面的塑料比較薄，內(nèi)有大鐵塊）、塑料球3（外面的塑料比較厚，內(nèi)有小鐵塊）（這3個(gè)塑料球的外觀一樣，內(nèi)部不一樣，通過研究，學(xué)生不僅能夠知道磁鐵能夠吸引鐵，還能隔著物體吸引鐵，但是隔著的距離又是有一定的范圍的）、鎳片（學(xué)生在生活中很少能接觸到鎳片。通過學(xué)習(xí)讓學(xué)生知道磁鐵不僅能夠吸引鐵，還能吸引鎳。鈷有放射性，不能在小學(xué)科學(xué)課堂上進(jìn)行探究）、銅絲。

在科學(xué)課堂上，一般都是讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象先進(jìn)行預(yù)測，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但如果不充分了解學(xué)生的知識基礎(chǔ)，預(yù)測環(huán)節(jié)就會流于形式，往往出現(xiàn)預(yù)測和實(shí)驗(yàn)觀察的結(jié)果都是一致的，那這個(gè)實(shí)驗(yàn)對于學(xué)生來說有什么收獲呢？只是動手操作了一下。實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生要獨(dú)立地思考，帶著疑問或者要驗(yàn)證的問題去實(shí)驗(yàn)，才是有目的的實(shí)驗(yàn)。沒有收獲的學(xué)習(xí)不是真的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)改變自己原來的認(rèn)知或者收獲新的知識，才是真的學(xué)習(xí)，才是深度學(xué)習(xí)。

二、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)觀察記錄能力

評判一項(xiàng)研究是否科學(xué)，首先不在于你的理論有多高深，而在于你的觀察資料有多真實(shí)。因此，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)地觀察記錄的能力，對學(xué)生的深度學(xué)習(xí)就至關(guān)重要。很多科學(xué)教師比較強(qiáng)調(diào)觀察的重要性，但觀察的同時(shí)如實(shí)地記錄下來更重要。對被觀察對象要進(jìn)行客觀的、準(zhǔn)確的描述，進(jìn)行記錄、描述是解釋的基礎(chǔ)，解釋是你的觀點(diǎn)，而描述就是你的證據(jù)。同樣，在科學(xué)課堂上，我們也要學(xué)會搜集科學(xué)的證據(jù)，才能保證有科學(xué)的解釋和發(fā)現(xiàn)。即使得到的結(jié)論是不正確的，也能通過查找自己觀察記錄的數(shù)據(jù)去尋找原因，以便改進(jìn)或者更正。

在研究擺、杠桿尺、小車的拉力等實(shí)驗(yàn)時(shí)，都是進(jìn)行量化記錄，并且要重復(fù)實(shí)驗(yàn)，因?yàn)橐紤]到人為操作、工具的使用等因素，不能拿某一次的數(shù)據(jù)來進(jìn)行歸納和總結(jié)?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)是可以重復(fù)的，我們要通過多次的實(shí)驗(yàn)、觀察和記錄，才能客觀地發(fā)現(xiàn)其規(guī)律。科學(xué)家做某一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，可能要重復(fù)成百上千次，甚至更多，我們課堂上的時(shí)間有限，但也要像科學(xué)家那樣重復(fù)多次，才能說明數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

而在觀察植物、動物等活動中，不是要記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，那描述的語言要客觀和準(zhǔn)確，不能不顧事實(shí)胡編亂造，不能把解釋當(dāng)成事實(shí)，也不能將推理的東西當(dāng)成事實(shí)或別人說的東西當(dāng)成事實(shí)。比如在觀察蝸牛時(shí)，有學(xué)生把自己的感覺寫入了觀察記錄，出現(xiàn)“蝸牛真有毅力，蝸牛很膽小”等語句，甚至有學(xué)生記錄“蝸牛的嘴里有一萬多顆牙”，這都不是真實(shí)觀察的結(jié)果。

教師在科學(xué)課的探究活動中或者活動后的討論中應(yīng)該多問“證據(jù)是什么”，少問“為什么”。小學(xué)科學(xué)課注重培養(yǎng)學(xué)生搜集證據(jù)的習(xí)慣、真實(shí)地進(jìn)行觀察記錄的習(xí)慣，自然會發(fā)現(xiàn)其中的科學(xué)規(guī)律，也更有利于學(xué)生學(xué)會科學(xué)探究，進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。

三、促進(jìn)學(xué)生間的交流

要引發(fā)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，教師除了確定學(xué)生自覺發(fā)展的“最近發(fā)展區(qū)”，確定通過什么樣的內(nèi)容來提升和發(fā)展學(xué)生，還要幫助學(xué)生親身經(jīng)歷知識的發(fā)現(xiàn)與建構(gòu)過程，使學(xué)生真正成為教學(xué)的主體。課堂上學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師是引導(dǎo)者，是引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)知識，而不能灌輸知識。發(fā)現(xiàn)科學(xué)知識的過程不只在實(shí)驗(yàn)和觀察中，同樣也在學(xué)生之間的交流之中，智慧的小火苗在碰撞之后才能燎原。

在蘇教版三年級《認(rèn)識固體》中有一個(gè)環(huán)節(jié)——如何比較不規(guī)則玩偶的體積大小。在前面的環(huán)節(jié)中，學(xué)生身邊已經(jīng)有面粉、玉米粉，教室講臺上還有鹽、沙子、水等物體。學(xué)生很容易就能聯(lián)想到用圓柱形的透明容器和粉狀物體來測量——用同樣多的粉狀物體填埋玩偶，哪個(gè)玩偶填埋進(jìn)去粉狀物體在容器中多，說明哪個(gè)玩偶體積大，但學(xué)生選擇用什么粉狀物體可能就不一樣了。教師不要給學(xué)生進(jìn)行指定，否則學(xué)生既不能明白為什么要選擇這種物體，也會養(yǎng)成自己不思考一味等待教師的答案給予，這種學(xué)習(xí)不是真正的學(xué)習(xí)，更不是深度學(xué)習(xí)。教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行交流討論，說一說自己選擇的理由。比如面粉、玉米粉顆粒比較小，測量得更精確;使用黃沙更經(jīng)濟(jì)，也不會造成浪費(fèi);水會讓塑料玩偶浮起來，要用手把玩偶壓下去完全浸沒才行，操作不是很方便;鹽的顆粒適中，但在空氣中放的時(shí)間長了會容易融化。

在交流之前，學(xué)生的思維比較窄，可能只想到一兩種方案，但通過交流之后會發(fā)現(xiàn)有更多的方法，還了解了在同一件事情上有不同的解決辦法，但不同的方法有不同的利弊。這些收獲都不是教師能夠直接給予的，是需要學(xué)生自己去交流和思考的。

四、科學(xué)與技術(shù)工程相結(jié)合

深度學(xué)習(xí)的意義在于，通過學(xué)習(xí)讓學(xué)生參與人類已有的社會實(shí)踐，使得人類歷史與學(xué)生息息相關(guān)，使學(xué)生能夠成為在歷史中展望未來、創(chuàng)造未來的社會實(shí)踐主體。

時(shí)下國內(nèi)STEM活動開展得很火熱，把科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)融合起來，這樣的項(xiàng)目化活動對學(xué)生的學(xué)習(xí)幫助很大，很好地體現(xiàn)了“學(xué)做合一”，用科學(xué)知識作為理論基礎(chǔ)，運(yùn)用數(shù)學(xué)和技術(shù)，設(shè)計(jì)完成一個(gè)工程項(xiàng)目。在這樣的學(xué)習(xí)中，學(xué)生參與了社會實(shí)踐，做到了知識與實(shí)踐的結(jié)合，不再單純地學(xué)習(xí)刻板的概念知識。

教科版六年級《認(rèn)識杠桿》，在教學(xué)了杠桿省力的原理后，教師可以安排學(xué)生設(shè)計(jì)制作一根小桿秤。對小學(xué)生來說，小桿秤上承載了太多的東西，一種衡器，見證歷史的工藝，也蘊(yùn)含了科學(xué)知識——杠桿原理。學(xué)生可以利用杠桿省力的原理，結(jié)合數(shù)學(xué)的測量，自己動手設(shè)計(jì)、制作一桿小桿秤意義很大。像這樣的活動還有很多，比如制作簡易太陽能熱水器、風(fēng)向標(biāo)等等，每一個(gè)活動都比簡單的知識灌輸學(xué)得更有興趣，更扎實(shí)。

學(xué)習(xí)的主體是學(xué)生，我們教師的課堂活動安排要以學(xué)生的前概念為基礎(chǔ)，以深度學(xué)習(xí)為目的，讓學(xué)生在核心概念、科學(xué)思維、科學(xué)精神上都得以提升。這樣，學(xué)生才能具備終身學(xué)習(xí)的素質(zhì)，才能成為未來的社會實(shí)踐活動的主人。