基于科學(xué)邏輯的科學(xué)課堂教學(xué)

文/深圳市南山實(shí)驗(yàn)教育集團(tuán)前海港灣學(xué)校

兒童學(xué)習(xí)科學(xué)最大的考驗(yàn)之一就是如何增強(qiáng)兒童主動(dòng)探索世界的思維和能力的意識(shí)。在教學(xué)中，教師應(yīng)讓學(xué)生超越浮于表面的觀察，引導(dǎo)他們從更有價(jià)值的視角獲得更深刻的發(fā)展。理解科學(xué)概念是學(xué)生核心素養(yǎng)的重要部分。教師在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)基于科學(xué)邏輯開展科學(xué)課堂教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生歸納概括、演繹推理、類比推理等，讓他們更有效構(gòu)建科學(xué)概念。《科學(xué)》五年級(jí)上冊(cè)《計(jì)量時(shí)間》單元的起始課是《時(shí)間在流逝》，通過讓學(xué)生認(rèn)識(shí)計(jì)時(shí)發(fā)展史上不同階段的計(jì)時(shí)工具和燃香實(shí)驗(yàn)，探究計(jì)時(shí)工具的共同特征。本課教學(xué)中，筆者嘗試基于概括的科學(xué)邏輯進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，包括教材素材的選取和整理、巧設(shè)提問促進(jìn)深度學(xué)習(xí)、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材培養(yǎng)科學(xué)思維。

一、基于科學(xué)邏輯，整體設(shè)計(jì)

教材中第一部分為計(jì)時(shí)工具的發(fā)展史，第二部分為燃香測(cè)試燃燒速度是否均勻的實(shí)驗(yàn)。很多老師沒有科學(xué)邏輯的視角與方法，更沒有找到二者的內(nèi)在聯(lián)系，有的甚至認(rèn)為“燃香是古代的一種計(jì)時(shí)工具”就是二者的聯(lián)系。大多數(shù)老師在第一部分會(huì)查找詳實(shí)的計(jì)時(shí)工具圖片和視頻，包括太陽東升西落、圭表、光影計(jì)時(shí)法、日晷、水鐘、鐘表，甚至補(bǔ)充燃香、沙漏等，帶著學(xué)生分析每一種計(jì)時(shí)工具的特性和優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而得出計(jì)時(shí)工具越來越復(fù)雜、精準(zhǔn)的結(jié)論。緊接著進(jìn)行第二部分的實(shí)驗(yàn)，得出燃香燃燒速度均勻的結(jié)論，并沒有發(fā)現(xiàn)二者的內(nèi)在聯(lián)系。筆者認(rèn)為在第一部分的分析角度應(yīng)該是計(jì)時(shí)工具都有變化等時(shí)的特點(diǎn)，兩個(gè)部分其內(nèi)在本質(zhì)在于“利用計(jì)時(shí)工具的均勻變化來判斷時(shí)間”，這才是內(nèi)在深度的關(guān)聯(lián)處，也是計(jì)時(shí)工具的基本特征。整個(gè)課堂的設(shè)計(jì)包括教材素材的選取和整理、以“精問”促“深思”和實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)都應(yīng)該抓住這一內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行深入思考和設(shè)計(jì)，讓學(xué)生嘗試從各種計(jì)時(shí)工具中分析并總結(jié)出規(guī)律性的結(jié)論，甚至聯(lián)想到生活中的有此特征的其他物品也可作為計(jì)時(shí)工具，發(fā)展科學(xué)思維，進(jìn)而提高課堂的質(zhì)效。

二、悅讀電子雜志，穿越時(shí)空

筆者嘗試用PowerPoint 制作電子雜志，方法簡(jiǎn)易，一是版面的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)→幻燈片大小→自定義幻燈片大小→A4 信紙/縱向；二是內(nèi)容的添加：插入→圖片/文本框/藝術(shù)字/媒體；三是目錄制作與超鏈接：選中對(duì)象→右擊選中“超鏈接”→鏈接的目標(biāo)位置；四是頁面的切換：切換→自選切換的動(dòng)畫模式。以平板為工具分小組進(jìn)行自主閱讀，結(jié)合超鏈接圖文并茂展示計(jì)時(shí)工具總體發(fā)展史，通過翻頁的辦法對(duì)種計(jì)時(shí)工具的計(jì)時(shí)原理、優(yōu)缺點(diǎn)以及發(fā)展過程簡(jiǎn)約地呈現(xiàn)，而對(duì)于較難理解的圭表、光影計(jì)時(shí)法、日晷可嵌入視頻，讓學(xué)生獲得更豐富的相關(guān)知識(shí)，同時(shí)也便于多感官調(diào)動(dòng)學(xué)生參與自主閱讀。學(xué)生點(diǎn)擊“超鏈接”重點(diǎn)閱讀自己不熟悉或感興趣的工具，查找計(jì)時(shí)工具規(guī)律性的變化規(guī)律，在已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)上補(bǔ)充新知識(shí)或者對(duì)有所偏差的知識(shí)結(jié)構(gòu)矯正，從而真正搭建新的計(jì)時(shí)工具的知識(shí)結(jié)構(gòu)，同時(shí)也為后面的實(shí)驗(yàn)教學(xué)做好鋪墊。

三、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材，分段計(jì)時(shí)

實(shí)驗(yàn)原型及不足：《研究一柱香的時(shí)間》要求將粗細(xì)均勻的燃香等分四段再無風(fēng)條件下燃燒，分別記錄燃燒每一段所需的時(shí)間。主要有兩點(diǎn)不足：一是實(shí)驗(yàn)耗時(shí)過長(zhǎng)。古時(shí)“一炷香”的時(shí)間約為兩刻鐘左右即大約三十分鐘，對(duì)于40 分鐘一節(jié)課而言花費(fèi)的時(shí)間過長(zhǎng)，一些老師為了節(jié)省時(shí)間會(huì)盡量買較細(xì)的香。二是計(jì)時(shí)程序繁瑣。老師往往分發(fā)四個(gè)秒表并進(jìn)行編號(hào)，四個(gè)秒表同時(shí)計(jì)時(shí)開始，每到四分之一燒完依次按停一個(gè)秒表，記錄從開始到燒完的結(jié)束時(shí)間為時(shí)間1、2、3、4，時(shí)間1為第一段香燒完的時(shí)間，再通過分段差值（時(shí)間2-時(shí)間1、時(shí)間3-時(shí)間2、時(shí)間4-時(shí)間3）依次計(jì)算后面三段時(shí)間，最后進(jìn)行對(duì)比四個(gè)數(shù)值大小來檢驗(yàn)四段香燃燒所耗的時(shí)間是否相等，有的學(xué)生甚至陷在計(jì)算混亂中不得結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)分析及改進(jìn)：實(shí)驗(yàn)的目的是通過實(shí)驗(yàn)得出燃香的燃燒速度是均勻的，證明古代燃香計(jì)時(shí)的規(guī)律：燃香的燃燒是一種均勻變化的規(guī)律。因而，針對(duì)“實(shí)驗(yàn)耗時(shí)過長(zhǎng)”的缺點(diǎn)，采取“等比例縮放”的策略，在選擇細(xì)香的基礎(chǔ)上可將燃香直接剪短至4 厘米再等分四段，每段為1厘米，可將實(shí)驗(yàn)時(shí)間縮短至5 分鐘內(nèi)。另外，直接測(cè)出每一小段的計(jì)時(shí)方法肯定是最簡(jiǎn)便的，可以借助平板中“時(shí)鐘”的“秒表”功能，每1厘米燃完就按一次“計(jì)次”，頁面上有總計(jì)時(shí)（累積時(shí)間）、當(dāng)次計(jì)時(shí)、歷次計(jì)時(shí)的功能，在歷次功能中可一目了然直接對(duì)比各段的燃香速度，簡(jiǎn)易操作。