在《彈簧測力計》課堂探索以探究能力為導向的教學模式

◇謝靜林（安徽：安慶市德寬路第二小學）

科學技術(shù)的迅猛發(fā)展極大地改變了人類社會生活諸領(lǐng)域。科學作為義務教育階段一門重要的基礎學科，對培養(yǎng)當下以及未來適應智能化時代的合格公民具有重要作用。科技對于提升國家戰(zhàn)略地位的作用越發(fā)凸顯?？萍既瞬诺呐囵B(yǎng)靠教育，而科學學科正是培養(yǎng)未來科技人才的重要途徑。

如何在核心素養(yǎng)時代培養(yǎng)學生的科學探究能力，是廣大一線科學教師亟待解決的重要問題。本文以《彈簧測力計》為例，探索學玩思行“四位一體”的課堂教學模式，即以預學激活學生自主學習儲能、以游戲激發(fā)學生自主探究興趣、以糾錯重建學生探究思維圖譜、以實踐塑造學生科學探究品格。

21世紀科學技術(shù)的飛速發(fā)展，極大影響與變革著人類的生活方式、生產(chǎn)方式及思維方式?？茖W已經(jīng)不僅僅作為一種推動社會進步的重要驅(qū)動力，而且是代表著一種實事求是、追求真理的思維方式和生活態(tài)度，更是當代公民一種必備的素質(zhì)。

《義務教育小學科學課程標準》在前言部分就明確指出：“小學科學課程旨在通過探究式學習，保護學生對自然的好奇心，激發(fā)他們對科學的興趣，幫助學生建立一些基本的科學概念，培養(yǎng)科學探究能力和科學態(tài)度，初步形成對科學的認識，從而有效地培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)?！?1世紀是核心素養(yǎng)時代，核心素養(yǎng)時代下如何將科學學科核心素養(yǎng)融入日常課堂教學，緊緊圍繞科學學科核心素養(yǎng)，培養(yǎng)具有良好科學知識、敢于探究質(zhì)疑、勤于動手實踐能力的學生？這是引領(lǐng)當下小學科學學科走向深度改革之路的重要議題。而這一切都依托科學學科核心素養(yǎng)這一根本框架。

一、科學學科核心素養(yǎng)概念

所謂科學學科核心素養(yǎng)，是指“學生在接受科學教育過程中，逐步形成的適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力”。它主要由四個維度構(gòu)成，即科學觀念與應用、科學思維與創(chuàng)新、科學探究與交流、科學態(tài)度與責任。

在這四個維度中，科學觀念、科學思維和科學態(tài)度都是思維觀念層面的素養(yǎng)，唯有科學探究屬于實踐層面的素養(yǎng)。因此可以這樣理解：科學探究既是一種過程，也是一種學習方式和科學研究方式，還是一種學習科學觀念、發(fā)展科學思維、形成科學態(tài)度和責任的手段與途徑。

著力培養(yǎng)學生的科學探究能力，是有效培育科學學科核心素養(yǎng)的重要路徑。以下結(jié)合小學四年級科學課《彈簧測力計》，簡要闡述如何立足于學科核心素養(yǎng)框架，結(jié)合科學教學實際，著力培養(yǎng)小學生的科學探究能力。

二、教學內(nèi)容簡介

《彈簧測力計》是教科版科學四年級上冊第三單元“運動和力”單元的第四課的教學內(nèi)容。本單元前三節(jié)課主要讓學生了解小車動力的大小與小車之間的關(guān)系，逐漸轉(zhuǎn)向?qū)χ亓?、反沖力、彈力等一些重要物理概念的理解。本課教學內(nèi)容從日常體育活動——拔河比賽入手，讓學生在富有生活情境的活動場景中，體會拔河比賽時雙方所展開的力的較量，從而引入研究主題——力的大小測量。

本課時主要安排了兩個學習活動，一是學生認識彈簧測力計。學生通過觀察，認識彈簧測力計的結(jié)構(gòu)、計量單位、刻度標識及如何讀數(shù)。這是彈簧測力計使用的前提。二是學生能正確使用彈簧測力計測量力的大小。在學生使用彈簧測力計測量力的大小時，一方面要有效引導學生切身感受不同力的大小，另一方面讓學生學會先估計后測量物體的方法。

三、以探究能力為導向的小學科學“四位一體”教學模式

以探究能力為導向的小學科學“四位一體”教學模式，是指以培養(yǎng)學生對科學理論與實踐的探究能力為主，形成學玩思行“四位一體”的課堂教學模式。所謂“學”，即課前學生的自主預學，讓學生明白知識重點；“玩”，即課堂上教師設計的科學游戲活動；“思”則是依托錯題，通過讓學生主動思考錯誤成因，幫助學生重新建立正確的知識體系；“行”是指動手實踐，通過親自動手進行科學小實驗，掌握實驗方法，形成科學思維鏈。學、玩、思、行四個元素相互作用、相互影響，共同幫助學生形成自主探究這一核心能力。

（一）以預學激活學生自主學習潛能

教材是知識呈現(xiàn)的重要文本載體。教材中的文字、圖片等都是可學習的資源。教材是架在教師和學生之間的一座隱形橋梁，一頭連著教師的教學，一頭連著學生的學習。因此，教師要以教材為藍本，巧妙設計預習問題，幫助學生有效學習教材。

學生與教材的互動，其實就是學生知識體系重新整合的過程，就是學生思維水平不斷發(fā)展的過程，更是學生自主探究問題與解決問題的過程。

這個過程從某種程度上說，即學生自主學習能力儲存的過程。預學作為自主學習的一種重要學習活動，是學生主動嘗試發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、尋著問題解決方法以及動手實踐等寶貴學習品質(zhì)與能力發(fā)展的重要途徑。

為此，教師要善于設計預學問題，以問題為引領(lǐng)，有效引導學生自主學習能力的不斷增長。結(jié)合本節(jié)課學習內(nèi)容，設計了“是否能說出彈簧測力計的各部分結(jié)構(gòu)名稱與其作用？”這個重要預學問題。課堂上再讓學生匯報預學結(jié)果，并提出檢驗性學習任務，要求正確拼裝一支彈簧測力計。預學+檢驗的課前自主學習活動讓學習變得更加高效。

（二）以游戲激發(fā)學生自主探究興趣

小學生由于身心發(fā)展特點，樂于在富有生活化的游戲活動中學習知識。小學科學知識豐富有趣，其中不乏一些非常令學生產(chǎn)生高度興趣的小實驗。

因此，教師可以緊緊抓住學生這一身心特點，根據(jù)教學內(nèi)容，巧妙設計情境活動，將游戲引入課堂，讓學生在各種游戲活動中回顧科學知識、梳理知識體系、豐富科學體驗，從而以游戲充分激發(fā)學生自主探究的興趣。本節(jié)課在導入部分，通過情境拋出問題，詢問學生：平時在比力氣大小時有什么好的辦法？學生紛紛發(fā)言，頓時調(diào)動起學習情緒。隨后教師化身為魔術(shù)師，隨即引出拉力器，并請兩位學生到前面展示自己強大的肌肉力量，看看誰的力氣大。

在導入部分就將學生的注意力與積極性集中在問題上，最大限度地發(fā)揮了游戲?qū)τ诳茖W教學之功效。通過這個小小的肌肉力量對抗游戲，一方面學生發(fā)現(xiàn)拉力器被拉得越長，表明該學生的力氣越大；另一方面，拉力器在放松后，彈簧會恢復原狀。由此得出結(jié)論：彈簧像橡皮筋一樣具有彈性。

（三）以糾錯重建學生探究思維圖譜

學生在學習過程中出現(xiàn)各種錯誤，乃是學習之必然現(xiàn)象。以錯誤為師，引導學生主動反思錯誤成因，形成有效的改正策略與方法，這對學生而言至關(guān)重要。尤其是小學科學學科，實驗操作是教學的重頭戲，而掌握正確的實驗方法則是重中之重。正確的實驗方法是點燃科學探究思維與實踐能量的火石。正確的實驗方法建立于一系列嚴謹?shù)目茖W知識和概念、積極主動的科學實驗態(tài)度以及精準的科學思維譜系等基礎之上。

實驗操作的本質(zhì)就是揭示科學本質(zhì)規(guī)律，而這離不開正確的知識體系、科學精神、思維譜系的共同作用。失去任何一方，都會造成實驗錯誤。而錯誤實驗從另一個層面如實反映出學生對于教學內(nèi)容理解的偏頗。這種偏頗正是學生探究思維圖譜整體框架的失衡與錯誤聯(lián)結(jié)。

面對這種情形，教師借糾錯以幫助學生重新梳理錯亂的思維圖譜。教學之前，先找一位學生使用傳統(tǒng)的方法，用彈簧測力計測量物體重力，并將此錄制為教學視頻。課上讓學生觀看本段視頻，找一找實驗操作的錯誤之處。糾錯是學生最感興趣的事，但要快速找出錯誤之處，必須形成科學準確的知識與思維體系。讓學生糾正實驗之錯，的確是一種行之有效的重建學生探究思維體系的途徑。

（四）以實踐塑造學生科學探究品格

科學學習的最終目標是幫助學生建立良好的科學思維與知識體系，在知識學習中滲透科學思維品質(zhì)的培育，在思維品質(zhì)的發(fā)展過程中夯實知識應用基礎。這是相輔相成的。因此，小學科學教學的最終指向是教會學生具有嚴謹?shù)目茖W精神與求真、求實的科學品格。這種科學探究之品格體現(xiàn)為在認識科學本質(zhì)、理解科學與社會環(huán)境之間的互動基礎上進而形成的正確態(tài)度與責任擔當，體現(xiàn)在實事求是、敢于質(zhì)疑、善于思考的基礎上，此乃科學學科的最終目標。本節(jié)課學生實際動手操作的環(huán)節(jié)很多，其中了解彈簧測力計的結(jié)構(gòu)并正確組裝一支彈簧測力計是主要操作實驗任務。

學生通過小組合作，在實際操作過程中，嘗試使用彈簧測力計牽拉1N、2N、5N 不同大小的力，同時觀察指針和彈簧的變化，形成實驗過程與結(jié)果?；诖耍瑢W生還測量了自己身邊的物體，如書包、桌子、椅子等，了解測量物體前先進行物體重量估測的必要性，進行估測能力的培養(yǎng)。學生在不斷地實踐中逐步理解科學實驗的嚴謹、科學態(tài)度的嚴肅、科學精神的敬畏，進而逐漸形成科學品格。

綜上所述，以科學探究能力為導向的科學學科實踐是落實立德樹人、培育科學學科核心素養(yǎng)的重要路徑。教師要以科學學科核心素養(yǎng)為學科指導總體框架，通過學玩思行“四位一體”課堂教學模式的改革實踐，探尋行之有效的教學與學習活動。通過課前設計有效的預學問題引導學生高效自主學習，課上以豐富的科學小游戲為手段，激發(fā)學生學習科學知識的興趣，讓學生在科學實驗錯誤中重建思維知識譜系，從而形成科學嚴謹?shù)木衽c態(tài)度，為形成科學學科核心素養(yǎng)奠定堅實基礎?！?/p>