引導(dǎo)學(xué)生在《發(fā)現(xiàn)變化中的新物質(zhì)》課堂上進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)探究

孔洪劍

〔摘? ? 要〕? 學(xué)生的思維能力需要在真實(shí)的探究中發(fā)展，需要在深入的研討辨析中提升。本文以《發(fā)現(xiàn)變化中的新物質(zhì)》為例，提出以下策略，取得了良好的效果：借情境確定探究主題，引導(dǎo)科學(xué)猜想；從實(shí)踐積累直觀經(jīng)驗(yàn)，搜集充足證據(jù)；深化研討論證解釋現(xiàn)象，促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；長(zhǎng)時(shí)探究；實(shí)證意識(shí)

〔中圖分類號(hào)〕? G424? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕? A? ? ? ? 〔文章編號(hào)〕? 1674-6317? （2023）? 14-0025-03

科學(xué)課程旨在培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，需要學(xué)生掌握基本的科學(xué)方法，形成科學(xué)探究的意識(shí)，具有初步的科學(xué)探究能力，故而課程標(biāo)準(zhǔn)建議，以探究實(shí)踐作為主要方式開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)。然而現(xiàn)實(shí)的科學(xué)課堂還是充斥著各種“虛假”探究，學(xué)生探索環(huán)節(jié)往往是一個(gè)個(gè)被拆分的小活動(dòng)，在教師“手把手”的指導(dǎo)下，學(xué)生被指揮著完成一個(gè)個(gè)的小實(shí)驗(yàn)，看似熱熱鬧鬧，實(shí)則學(xué)生無(wú)甚生成。那么如何才能讓學(xué)生經(jīng)歷有效探究呢？本文以《發(fā)現(xiàn)變化中的新物質(zhì)》一課為例，總結(jié)了讓學(xué)生長(zhǎng)時(shí)間收集證據(jù)，基于實(shí)證意識(shí)展開(kāi)深入研討，在質(zhì)疑與辨析中促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展的教學(xué)策略。

一、借情境確定探究主題，引導(dǎo)科學(xué)猜想

以學(xué)生為主體，從學(xué)生學(xué)的角度出發(fā)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，要求教師不再以領(lǐng)導(dǎo)者的姿態(tài)帶著學(xué)生走，一味只關(guān)注自己的教，而是要結(jié)合學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境和問(wèn)題推動(dòng)學(xué)生自發(fā)地前行。

教學(xué)片段1：

出示糖畫(huà)圖片。

師：吃過(guò)這個(gè)嗎？知道它叫什么嗎？

生：糖畫(huà)。

師：糖畫(huà)是一種傳統(tǒng)的民間手工藝，它的原料就是日常生活中常見(jiàn)的白砂糖。

出示糖畫(huà)制作的一般流程：選糖—熬糖—設(shè)計(jì)圖形—繪制糖畫(huà)。

師：決定糖畫(huà)好吃與否的關(guān)鍵步驟是什么？為什么？

生：熬糖。因?yàn)樵诩依飽|西燒過(guò)頭會(huì)焦。

師：他的生活經(jīng)驗(yàn)讓他有了這個(gè)合理的猜想。其實(shí)在加熱白糖的過(guò)程中，白糖會(huì)發(fā)生很多變化，產(chǎn)生很多不同于白糖的新物質(zhì)。你想化身“糖畫(huà)小師傅”，去發(fā)現(xiàn)到底產(chǎn)生了什么新物質(zhì)嗎？（揭題《發(fā)現(xiàn)變化中的新物質(zhì)》）

本課屬于教科版六年級(jí)下冊(cè)“物質(zhì)與變化”單元，該單元指向“物質(zhì)的變化與化學(xué)反應(yīng)”這一學(xué)科核心概念，涉及“物質(zhì)與能量”“穩(wěn)定與變化”兩個(gè)跨學(xué)科概念。旨在通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生探究生活中常見(jiàn)的化學(xué)變化，設(shè)計(jì)方案，觀察變化過(guò)程，發(fā)現(xiàn)生成新物質(zhì)，初步認(rèn)識(shí)化學(xué)變化。物質(zhì)的化學(xué)變化產(chǎn)生了什么新物質(zhì)？怎樣判斷產(chǎn)生了新物質(zhì)？這不是天馬行空的任意猜想，而是需要學(xué)生學(xué)會(huì)尋找足夠的證據(jù)作為支撐，去合理地進(jìn)行科學(xué)猜測(cè)。

用蠟燭加熱白糖的實(shí)驗(yàn)是為了引導(dǎo)學(xué)生觀察白砂糖在加熱過(guò)程中狀態(tài)、顏色、氣味等特征的變化，從而認(rèn)識(shí)到白砂糖在加熱過(guò)程中產(chǎn)生了新物質(zhì)，發(fā)生了化學(xué)變化，同時(shí)也發(fā)生了物理變化，因此本節(jié)課的觀察重點(diǎn)應(yīng)放在“白糖”上。

故而在聚焦環(huán)節(jié)，教師以“糖畫(huà)制作”這一真實(shí)生活物品作為導(dǎo)入，從學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)創(chuàng)設(shè)“糖畫(huà)小師傅”這一角色，讓學(xué)生在后續(xù)的探究中，更有自我代入感，更好地聚焦核心問(wèn)題，確定并引導(dǎo)學(xué)生猜想：“決定糖畫(huà)好吃與否的關(guān)鍵步驟是什么？為什么？”教師再適時(shí)加以延伸，突出本質(zhì)原因是因?yàn)楫a(chǎn)生了其他不同于白糖的新物質(zhì)，從而確定探究主題：發(fā)現(xiàn)變化中產(chǎn)生的新物質(zhì)。

二、從實(shí)踐積累直觀經(jīng)驗(yàn)，搜集充足證據(jù)

“長(zhǎng)時(shí)探究”是指在小學(xué)科學(xué)課堂上，學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)自主的、較長(zhǎng)時(shí)間的、連續(xù)不中斷的觀察實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的科學(xué)探究，讓學(xué)生自主經(jīng)歷“制訂計(jì)劃—搜集證據(jù)—處理信息—得出結(jié)論”的基本過(guò)程，在觀察過(guò)程中積累直觀經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)展有效探究。

（一）精準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)提示，確保實(shí)驗(yàn)順利

由于部分學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)不足，思維能力不夠全面，往往會(huì)對(duì)探究活動(dòng)的進(jìn)程缺乏全局觀，對(duì)探究活動(dòng)的細(xì)節(jié)思考不夠周全。這會(huì)使后期的實(shí)驗(yàn)探究出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能達(dá)到預(yù)期效果，部分危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)甚至可能出現(xiàn)安全事故。故而在實(shí)驗(yàn)探究開(kāi)始前，教師要開(kāi)展必要的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。

教學(xué)片段2：

出示實(shí)驗(yàn)材料。

師：你如何使用這些材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)新物質(zhì)的產(chǎn)生？

生1：用勺子取一些白糖裝在玻璃皿中，用火柴點(diǎn)燃蠟燭，對(duì)它進(jìn)行加熱。

師：他選擇玻璃皿作為加熱容器，有更好的選擇嗎？

生2：我覺(jué)得可以在勺子中直接加熱，這樣不容易被燙到。

師：表?yè)P(yáng)！考慮了實(shí)驗(yàn)的安全性。確實(shí)如此，用勺子作為加熱容器更合適，玻璃皿一般用來(lái)盛裝加熱過(guò)的物品，如點(diǎn)燃后的火柴等。

師：還有什么要注意的嗎？

生：把蠟燭放在蠟托里，防止蠟液流淌；要戴上橡膠手套，可以防燙……

教師展示全部實(shí)驗(yàn)器材，通過(guò)材料提示法讓學(xué)生全面考慮實(shí)驗(yàn)步驟，腦中初步制訂個(gè)人實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，經(jīng)過(guò)討論完善，再借助教師演示視頻進(jìn)行如“手握勺柄最外端”“勺子平放”“外焰加熱”等細(xì)節(jié)動(dòng)作的示范。最后以圖片方式呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵動(dòng)作，多方式地讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的操作細(xì)節(jié)，確保實(shí)驗(yàn)安全順利進(jìn)行。

（二）給足實(shí)驗(yàn)時(shí)間，保障觀察到位

當(dāng)代杰出的兒童心理學(xué)家皮亞杰認(rèn)為，兒童是主動(dòng)的學(xué)習(xí)者，真正的學(xué)習(xí)并不是由教師傳授給兒童的，而是出自兒童本身。所以在講究“激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)”的科學(xué)課堂上，應(yīng)讓學(xué)生自發(fā)主動(dòng)地學(xué)習(xí)，最好讓學(xué)生自己尋找到自己的問(wèn)題答案。

白糖加熱的過(guò)程中究竟產(chǎn)生了哪些新物質(zhì)？通過(guò)教師提出的第二個(gè)核心問(wèn)題：“要想知道一種物質(zhì)發(fā)生了什么變化，可以借助哪些觀察方法？”意在讓學(xué)生明白要通過(guò)多感官、全方位觀察，同時(shí)也讓學(xué)生明確觀察的重點(diǎn)在于白糖的狀態(tài)、顏色、氣味等。

課中通過(guò)活動(dòng)整合，將原本教材中的“蠟燭燃燒產(chǎn)生新物質(zhì)”和“加熱白砂糖產(chǎn)生新物質(zhì)”兩個(gè)探究活動(dòng)整合為一個(gè)“熬糖”的大活動(dòng)，將學(xué)生的探究時(shí)間延長(zhǎng)到足足15分鐘。讓學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)連續(xù)不中斷的探究實(shí)驗(yàn)，有充足的時(shí)間將白糖加熱至最后的“黑色物質(zhì)”階段，直到不再發(fā)生任何變化，并在此過(guò)程中進(jìn)行細(xì)致且明顯的觀察，并詳細(xì)記錄觀察所得到的結(jié)果。以親歷親見(jiàn)的長(zhǎng)時(shí)探究為后期研討積累充足準(zhǔn)確的直觀經(jīng)驗(yàn)。

（三）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)記錄，保證證據(jù)留存

實(shí)驗(yàn)記錄是觀察探究的證據(jù)呈現(xiàn)，也是后期研討交流的重要依據(jù)，更是實(shí)現(xiàn)科學(xué)共識(shí)的重要途徑。一份以學(xué)生為中心的記錄單設(shè)計(jì)應(yīng)該簡(jiǎn)潔完整，具有導(dǎo)向性，讓學(xué)生能通過(guò)實(shí)驗(yàn)記錄單一目了然地知道觀察的重點(diǎn)是什么。

本課中，教師以超過(guò)一半的篇幅去呈現(xiàn)白糖的觀察記錄，讓學(xué)生明確包括加熱前、過(guò)一會(huì)兒等在內(nèi)的四個(gè)重點(diǎn)觀察時(shí)間點(diǎn)，知道除了觀察狀態(tài)、顏色、氣味外，還可以有其他的觀察，留給學(xué)生更多的探索空間，更獨(dú)創(chuàng)性地設(shè)計(jì)了“按順序涂抹加熱過(guò)程中不同階段白糖變化的新樣態(tài)”。通過(guò)這一留痕記錄變?cè)具B續(xù)動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)為靜態(tài)對(duì)比觀察實(shí)驗(yàn)，讓證據(jù)不再停留于文字，將實(shí)際加熱的狀態(tài)留存于記錄單，使證據(jù)可視化，能在之后的交流階段作為更充分的實(shí)驗(yàn)證據(jù)去直接質(zhì)疑或肯定觀察結(jié)果。在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)證意識(shí)的同時(shí)，暗含對(duì)觀察、記錄方法的指導(dǎo)。

本課中由于進(jìn)行了活動(dòng)整合，故而學(xué)生會(huì)更多地關(guān)注白糖的變化，其實(shí)蠟燭、火柴等物質(zhì)的變化亦需要學(xué)生去發(fā)現(xiàn)。如此才能通過(guò)不完全歸納，總結(jié)出一些物質(zhì)在變化過(guò)程中，既會(huì)發(fā)生化學(xué)變化又會(huì)發(fā)生物理變化。為了不讓學(xué)生放棄對(duì)其他物質(zhì)的觀察，又確保長(zhǎng)時(shí)探究的不間斷進(jìn)行，教師采用留白記錄單的設(shè)置，以留白去指導(dǎo)學(xué)生關(guān)注白糖以外的物質(zhì)，從而讓學(xué)生自主地去關(guān)注、去尋找更多物質(zhì)變化的證據(jù)。教學(xué)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生不僅能關(guān)注到蠟燭的熔化，還能發(fā)現(xiàn)蠟托底部的蠟液凝固、火柴梗的變黑、勺子底部錫紙的變黑等。而這些現(xiàn)象中很多都將成為新物質(zhì)產(chǎn)生的證據(jù)。

化學(xué)變化中新物質(zhì)的確定對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)是困難的。筆者在初次教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，記錄表格中“產(chǎn)生的新物質(zhì)”一欄，填寫(xiě)的小組寥寥無(wú)幾，更多的是研討之后的補(bǔ)充記錄，而這樣的記錄便失去它原本的意義?？茖W(xué)記錄應(yīng)該是對(duì)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程和效果的呈現(xiàn)，更是實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中思維可視化的載體，留下現(xiàn)象證據(jù)的同時(shí)，更該留下學(xué)生思維活動(dòng)中的證據(jù)痕跡。

所以在設(shè)計(jì)記錄單時(shí)，筆者變“產(chǎn)生的新物質(zhì)”為“你的猜想或疑惑”，讓學(xué)生去思考變化中產(chǎn)生不同現(xiàn)象的原因，去疑惑究竟是由什么新物質(zhì)的產(chǎn)生引起的。課堂實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，這樣的引導(dǎo)式記錄更能留下學(xué)生的思考，學(xué)生普遍會(huì)思考為什么會(huì)產(chǎn)生有顏色的物質(zhì)、為什么會(huì)有不同的氣味產(chǎn)生等問(wèn)題，從而指向?qū)Υ蟾拍睢瘜W(xué)變化產(chǎn)生新物質(zhì)的思考。

三、靠研討論證解釋現(xiàn)象，促進(jìn)思維發(fā)展

PISA2024科學(xué)素養(yǎng)測(cè)評(píng)框架中對(duì)能力有具體的指向和界定：科學(xué)地解釋現(xiàn)象；評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)科學(xué)探究；科學(xué)地解釋數(shù)據(jù)和證據(jù)。如何科學(xué)地解釋實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的現(xiàn)象和證據(jù)呢？實(shí)驗(yàn)探究之后的交流研討就顯得非常重要了。研討內(nèi)容是否有的放矢，研討程度是否鞭擗向里，都將直接決定學(xué)習(xí)內(nèi)容的習(xí)得、科學(xué)概念的建構(gòu)，更是影響學(xué)生思維深度發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

然而，在現(xiàn)實(shí)教學(xué)中，交流研討有時(shí)往往形式重于內(nèi)容，常因?yàn)闀r(shí)間原因，以師生一問(wèn)一答方式進(jìn)行。有些教師甚至暗示性地提問(wèn)：“白糖加熱后的新物質(zhì)還是白糖嗎？”在“還是”兩個(gè)字上加重并延長(zhǎng)聲音，導(dǎo)致學(xué)生填空式地“投其所好”，說(shuō)出“白糖加熱產(chǎn)生了新物質(zhì)”這一流于表面的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。而這樣走過(guò)場(chǎng)式的研討，參與的學(xué)生極少，更多的學(xué)生則是一無(wú)所得。因此教師應(yīng)該讓學(xué)生在充裕的時(shí)間和空間內(nèi)交流，在交流中學(xué)會(huì)對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行分析，加深對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。以《發(fā)現(xiàn)變化中的新物質(zhì)》研討部分教學(xué)為例，如下圖：

匯報(bào)交流讓學(xué)生將觀察到的現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為證據(jù)，通過(guò)生生交流的形式初步培養(yǎng)他們自主分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的能力。在彼此質(zhì)疑中規(guī)范表達(dá)的科學(xué)性，促進(jìn)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。通過(guò)彼此間的疑惑解答，加強(qiáng)實(shí)證的意識(shí)。在研討過(guò)程中，學(xué)生是絕對(duì)的主體，而教師則退居一旁做引導(dǎo)者，“證據(jù)呢？”“你的依據(jù)是什么？”“誰(shuí)有辦法？”更多的是補(bǔ)充的配角。借助“希沃授課助手”同步投屏，展示課堂上學(xué)生實(shí)驗(yàn)的一些實(shí)證照片以及百度百科資料補(bǔ)充和倒扣燒杯、溶解實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，去激發(fā)學(xué)生的自信表達(dá)、活躍學(xué)生的科學(xué)思維，讓學(xué)生的思維在相互交流中動(dòng)態(tài)生成，將探究的現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行思維的加工，讓他們找出自己的問(wèn)題答案的同時(shí)，建構(gòu)新的科學(xué)觀念并將新的認(rèn)知表達(dá)出來(lái)，從而落實(shí)學(xué)生科學(xué)思維和表達(dá)能力的培養(yǎng)。

科學(xué)探究就是尋找證據(jù)解決問(wèn)題的過(guò)程，指向大概念的長(zhǎng)時(shí)探究教學(xué)模式，給予學(xué)生充足的觀察時(shí)間，為學(xué)生搜集準(zhǔn)確有效、客觀全面的證據(jù)提供了可能。讓學(xué)生在搜證環(huán)節(jié)有條不紊，在研討環(huán)節(jié)由表及里，依靠有效的探究、探討建構(gòu)科學(xué)概念，提升科學(xué)思維，真正成為科學(xué)學(xué)習(xí)的主人。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

[2]邵鋒星.長(zhǎng)時(shí)探究：涵義、價(jià)值與實(shí)施策略[J].科學(xué)課，2011（5）：44-46