在《比較相同距離內(nèi)運(yùn)動(dòng)的快慢》課堂嘗試思維型教學(xué)

◇張海泉 朱敏芳（湖南：長(zhǎng)沙市望城區(qū)新世博寄宿制小學(xué)）

一、理論背景

2022 年頒布的《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)科學(xué)課程中的學(xué)生核心素養(yǎng)提出了新的要求，其中就包含了科學(xué)思維。在總目標(biāo)中，要求學(xué)生掌握基本的科學(xué)知識(shí)，形成初步的科學(xué)思維能力。3～4 年級(jí)科學(xué)思維目標(biāo)為：1.要求學(xué)生能在教師引導(dǎo)下，觀察并描述具體事物的構(gòu)成要素，分析并表達(dá)要素之間的關(guān)系，找到它們之間重要的、共同的特征；利用模型解釋簡(jiǎn)單的科學(xué)現(xiàn)象。2.要求學(xué)生能在教師引導(dǎo)下，用二維方式表達(dá)三維空間的物體；比較事物的某些本質(zhì)特征，根據(jù)不同的目的進(jìn)行分類，基于事物之間的功能相似性進(jìn)行類比；分析事物的特征及結(jié)構(gòu)，建立事實(shí)與觀點(diǎn)之間的聯(lián)系；根據(jù)問題提出假設(shè)，能提供支撐性的證據(jù)；可以利用控制變量的方法設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)。3.要求學(xué)生初步掌握重組思維、發(fā)散思維、突破定勢(shì)等創(chuàng)造性思維的基本方法，能基于具體事物外在特征展開想象，突破生活中常見問題的思維定式，提出有一定新穎性和合理性的觀點(diǎn)，針對(duì)事物的外在特征進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)方案進(jìn)行初步的科學(xué)分析。我國(guó)關(guān)于科學(xué)思維的研究起步較晚，進(jìn)入21 世紀(jì)后才進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，科學(xué)作為一門綜合課程具有更大的研究?jī)r(jià)值和研究潛力。三年級(jí)小學(xué)生的思維正處于由形象思維向抽象思維過渡的時(shí)期，能進(jìn)行一定的抽象思維，但仍以形象思維為主。綜上所述，三年級(jí)作為思維的過渡期，對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)是重中之重。

二、概念界定

思維是認(rèn)識(shí)過程的高級(jí)階段，是人類的高級(jí)認(rèn)識(shí)活動(dòng)，思維的過程包括很多環(huán)節(jié)，如分析、綜合、比較、分類等?？茖W(xué)思維的定義為：在解決實(shí)際問題或?qū)陀^世界的聯(lián)系和關(guān)系進(jìn)行解釋的過程中，人腦中所進(jìn)行的包括歸納、推理、概括、分析等具有主觀能動(dòng)的思考。新課標(biāo)指出，科學(xué)思維是從科學(xué)的視角對(duì)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式，主要包括模型建構(gòu)、推理論證、創(chuàng)新思維等。胡衛(wèi)平提出，思維型課堂教學(xué)應(yīng)體現(xiàn)出動(dòng)機(jī)激發(fā)、認(rèn)知沖突、自主建構(gòu)、自我監(jiān)控、應(yīng)用遷移五個(gè)原理。本文將以上述理論基礎(chǔ)為指導(dǎo)，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，提出實(shí)質(zhì)性的建議。

三、教學(xué)實(shí)踐

本課為教科版三年級(jí)下學(xué)期“物體的運(yùn)動(dòng)”單元第5 課時(shí)。在整個(gè)教科版小學(xué)科學(xué)教材中，關(guān)于物體運(yùn)動(dòng)中“速度”的概念學(xué)習(xí)，本單元是第一次而且是唯一一次。但從整體的大單元角度審視，本單元是圍繞“運(yùn)動(dòng)是物體的基本特征”這個(gè)核心概念編排的。所以不是要引導(dǎo)學(xué)生去深挖，反而要把握好“初步經(jīng)歷”的度。應(yīng)以學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，在經(jīng)歷和體驗(yàn)中進(jìn)行推理論證和模型建構(gòu)，從而提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。

三年級(jí)學(xué)生仍舊是以形象思維為主，對(duì)于快慢的體驗(yàn)具體到生活經(jīng)驗(yàn)，如：看到路上一輛車超過另外一輛車，就知道誰(shuí)快誰(shuí)慢；看到同時(shí)起步的同學(xué)奔跑，誰(shuí)先到終點(diǎn)，就判定誰(shuí)快。學(xué)生的認(rèn)知反映的是客觀實(shí)際，少了對(duì)問題的進(jìn)一步思考和探究，如影響物體快慢的因素是哪些？這就需要我們從生活實(shí)際出發(fā)，引入數(shù)據(jù)作為實(shí)證，引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家一樣思考。課堂的關(guān)鍵點(diǎn)不在于“深挖”，而在于厘清學(xué)生思維的邏輯，強(qiáng)調(diào)經(jīng)歷和體驗(yàn)。所以，需要借助學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，讓其充分地經(jīng)歷和體驗(yàn)，以層層遞進(jìn)和螺旋上升的方式讓學(xué)生明白距離與時(shí)間的關(guān)系。在本課中，可以從以下幾個(gè)角度提升學(xué)生的科學(xué)思維，打造思維型課堂。

（一）基于生活，建構(gòu)模型

建構(gòu)模型的思維方式，有利于學(xué)生在不改變?cè)兴季S結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上形成新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。三年級(jí)學(xué)生在學(xué)習(xí)這一課時(shí)，對(duì)于時(shí)間、距離等名詞還很陌生，可以運(yùn)動(dòng)會(huì)等日常生活經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)建構(gòu)時(shí)間與距離之間的模型。讓學(xué)生將抽象概念與熟悉的場(chǎng)景相結(jié)合，通過模型搭建的方式，架起思維的橋梁，符合學(xué)生思維的特點(diǎn)，可使學(xué)生思維更順暢。如附表中圖1 所示，在導(dǎo)入環(huán)節(jié)可以直接出示學(xué)生百米賽跑的圖片，先讓學(xué)生建構(gòu)起運(yùn)動(dòng)會(huì)的模型，判斷名次，詢問學(xué)生的判斷依據(jù)。這樣單刀直入的談話方式不僅可以精準(zhǔn)定位問題，還避免了導(dǎo)入拖沓，同時(shí)也能喚醒學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣及動(dòng)機(jī)，并且初步感受以事實(shí)為依據(jù)表達(dá)觀點(diǎn)。

（二）提出問題，聚焦矛盾

提高學(xué)生科學(xué)思維的目的在于讓學(xué)生能解決真實(shí)的科學(xué)問題，而提出有效的科學(xué)問題是關(guān)鍵的一步，如果能讓學(xué)生自己產(chǎn)生認(rèn)知沖突、聚焦矛盾，比在教師的引導(dǎo)下進(jìn)入情境更好。因此可以思考如何讓學(xué)生有“第一人稱視角”，可以以學(xué)生為主體，通過制作短視頻的方式，讓學(xué)生評(píng)判不同類型的球在不同起點(diǎn)、不同軌道誰(shuí)先到達(dá)終點(diǎn)，以及能否根據(jù)誰(shuí)先到達(dá)終點(diǎn)來(lái)判斷名次的先后，在這個(gè)過程中，會(huì)讓學(xué)生基于自己觀察和思維能力的局限性這一基礎(chǔ)“選邊站隊(duì)”。通過學(xué)生“站隊(duì)”，實(shí)景的錄制和播放，將學(xué)生帶入情境中，讓學(xué)生自發(fā)地產(chǎn)生認(rèn)知沖突。在這一環(huán)節(jié)，學(xué)生會(huì)主動(dòng)思考比賽的公平與否，進(jìn)行主觀能動(dòng)的分析思考，提高思維含量。

（三）親身經(jīng)歷，理解概念

思維過程包括抽象與概括，如何讓學(xué)生理解抽象的概念是教學(xué)的難點(diǎn)。方法的獲得最好是基于學(xué)生的親身經(jīng)歷，可以通過游戲的角色體驗(yàn)，讓抽象轉(zhuǎn)化為形象，讓學(xué)生在具體的情境中感受公平，而且獲得實(shí)驗(yàn)操作的方法，為后面的活動(dòng)和下一節(jié)課做好鋪墊。如附表中圖2 所示，可以設(shè)置發(fā)令員、起點(diǎn)監(jiān)督員、終點(diǎn)裁判、操作員各2 人，給學(xué)生戴上頭罩，學(xué)生化身賽場(chǎng)的“工作人員”，既能在游戲中引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)親身經(jīng)歷能增強(qiáng)學(xué)生的體驗(yàn)感及責(zé)任感。最主要的是能將抽象枯燥的規(guī)則概念具體化，起點(diǎn)監(jiān)督員和終點(diǎn)裁判的設(shè)置可以將相同距離這個(gè)概念具體化，讓學(xué)生切身體會(huì)到相同距離和同時(shí)出發(fā)的意義。

（四）處理數(shù)據(jù)，推理論證

數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)是本課的難點(diǎn)，首先可能會(huì)出現(xiàn)由于學(xué)生配合不當(dāng)，或者操作中出現(xiàn)問題導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏差較大，這個(gè)問題需在第一輪數(shù)據(jù)分析時(shí)就進(jìn)行處理。其次是學(xué)生的儲(chǔ)備不同，所以取值思路差異大，求和、出現(xiàn)次數(shù)最多、最小值、最大值、取中間數(shù)、平均數(shù)都出現(xiàn)過，后面經(jīng)過總結(jié)發(fā)現(xiàn)，只要保證公平，每一種取值都有其特殊的應(yīng)用“地點(diǎn)”，所以教師的目標(biāo)應(yīng)該是：只要是邏輯合理，且尊重客觀事實(shí)，即予以認(rèn)可，不要求標(biāo)準(zhǔn)答案，不限制學(xué)生思維。學(xué)生有了選擇數(shù)值的權(quán)利反而會(huì)慎重選擇，在這個(gè)過程中反而能增強(qiáng)自我監(jiān)控能力。而且，要通過不同組的取值思路共享，讓所有學(xué)生開闊取值思路。在學(xué)生獲取到合理的數(shù)據(jù)后，就需引導(dǎo)學(xué)生基于獲得的方法和數(shù)據(jù)，運(yùn)用比較與分類、歸納與演繹等思維方式，建立數(shù)據(jù)與解釋之間的關(guān)系并推理論證得出相關(guān)結(jié)論。例如，在經(jīng)過實(shí)驗(yàn)得出數(shù)據(jù)后學(xué)生會(huì)推理發(fā)現(xiàn)，塑料球所用時(shí)間短。但是，這個(gè)結(jié)論并不嚴(yán)謹(jǐn)，教師需引導(dǎo)學(xué)生思考塑料球的時(shí)間短和乒乓球的時(shí)間長(zhǎng)是在哪里測(cè)出來(lái)的？?jī)蓚€(gè)球同用一條軌道代表著什么？在分析了這兩個(gè)問題之后發(fā)現(xiàn)需要距離相同，之后學(xué)生會(huì)運(yùn)用比較與分類等思維方法得出結(jié)論：比較相同距離內(nèi)運(yùn)動(dòng)的快慢，用時(shí)短的，運(yùn)動(dòng)快；用時(shí)長(zhǎng)的，運(yùn)動(dòng)慢，最終論證自己的猜想。

（五）教學(xué)檢測(cè)，思維可視

如下表所示，質(zhì)量測(cè)評(píng)的設(shè)計(jì)能很好地反映出學(xué)習(xí)完本課后學(xué)生的思維情況，考查學(xué)生能否進(jìn)行知識(shí)的遷移應(yīng)用，可從學(xué)科核心素養(yǎng)維度進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要從科學(xué)興趣、科學(xué)方法、科學(xué)知識(shí)、科學(xué)精神、敢于質(zhì)疑、動(dòng)手動(dòng)腦、合作交流、觀察記錄、務(wù)實(shí)求真、反復(fù)試驗(yàn)、突破創(chuàng)新等角度進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)學(xué)生的情況設(shè)置1～2 題，考查學(xué)生的思維情況以及能否解決生活中的真實(shí)問題。在教學(xué)環(huán)節(jié)之后，通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生掌握了一定的科學(xué)方法，能快速寫出影響比賽公平性的因素。其對(duì)于工具的使用也是印象深刻，能體會(huì)到工具對(duì)科學(xué)研究帶來(lái)的幫助和重要性。更能將所學(xué)知識(shí)與生活實(shí)際相聯(lián)系，體會(huì)科學(xué)來(lái)源于生活并能更好地運(yùn)用于生活。

《比較相同距離內(nèi)運(yùn)動(dòng)的快慢》質(zhì)量測(cè)評(píng)

四、反思與總結(jié)

對(duì)于小學(xué)中年級(jí)階段的科學(xué)教學(xué)而言，要想培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，打造思維型課堂，應(yīng)注重學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，通過建立模型的方式搭建起思維的橋梁，便于學(xué)生基于模型進(jìn)行思維的調(diào)整?？赏ㄟ^以學(xué)生親身經(jīng)歷的方式聚焦問題，引發(fā)認(rèn)知沖突。對(duì)于小學(xué)中年級(jí)學(xué)生難以理解的概念，可通過將抽象的概念具體化以增強(qiáng)學(xué)生的理解。對(duì)于有數(shù)據(jù)處理的課堂，要重視嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评碚撟C，學(xué)生在通過數(shù)據(jù)反推結(jié)論的過程中思維含量就提升了。重視學(xué)生思維含量提升的最終目的在于能讓學(xué)生解決真實(shí)的生活問題，所以要重視學(xué)生的應(yīng)用遷移。

本文通過《比較相同距離內(nèi)運(yùn)動(dòng)的快慢》一課，研究了如何提升小學(xué)中年級(jí)思維型科學(xué)教學(xué)的科學(xué)思維含量。但思維的培養(yǎng)是需要長(zhǎng)期進(jìn)行的，在創(chuàng)新思維培養(yǎng)方面仍亟待提升。