促進(jìn)小學(xué)科學(xué)深度學(xué)習(xí)的教學(xué)

周舒婉

科學(xué)課程的難度會(huì)隨著年級逐漸增加，這就要求教師在教學(xué)時(shí)仔細(xì)做好科學(xué)課的準(zhǔn)備工作，并且要有針對性地去研究哪一種體驗(yàn)活動(dòng)課堂才是最吸引學(xué)生的。在此過程中，教師利用深度學(xué)習(xí)開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以在一定程度上提高學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)，同時(shí)為將來的科學(xué)學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。

深度學(xué)習(xí)是一種建立在學(xué)生積極參與的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中深刻體驗(yàn)、深刻思考，從而加深對所學(xué)內(nèi)容理解的一種學(xué)習(xí)方式。在深度學(xué)習(xí)的指導(dǎo)下，學(xué)生對科學(xué)學(xué)習(xí)的積極性越來越高，問題意識也越來越強(qiáng)，合作探究和科學(xué)討論已成為課堂教學(xué)的新常態(tài)。但是，因?yàn)橛行┙處熑鄙倏刹僮鞯?、系統(tǒng)化的教學(xué)模式，所以有些科學(xué)課的教學(xué)流于表面，學(xué)生仍存在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)淺層、探究過程淺化、結(jié)果淺化等問題。想要克服這一難題，還有待廣大教育工作者在實(shí)踐中不斷摸索和總結(jié)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：5E教學(xué)模式是科學(xué)教學(xué)中深度學(xué)習(xí)的有效途徑。

5E是美國生物學(xué)學(xué)科研究中心為解決問題、構(gòu)建概念和創(chuàng)新實(shí)踐而提出的一種新的教學(xué)方式。這一模式由“參與”“探究”“解釋”“遷移”和“評價(jià)”五個(gè)環(huán)節(jié)組成。以深度學(xué)習(xí)為導(dǎo)向的小學(xué)科學(xué)5E教學(xué)模式，注重把學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，以解決科學(xué)問題為動(dòng)力，以培養(yǎng)科學(xué)思維能力為中心，使學(xué)生在積極發(fā)現(xiàn)、主動(dòng)體驗(yàn)和解決問題的過程中真正達(dá)到深度學(xué)習(xí)?！盁峥諝夂屠淇諝狻笔撬行W(xué)科學(xué)教科書中的經(jīng)典知識點(diǎn)。文章結(jié)合這部分內(nèi)容，論述了5E教學(xué)模式在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。

一、學(xué)情分析

在科學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生是主體，要根據(jù)他們的身體、心理和學(xué)習(xí)特征，將他們的積極性和主動(dòng)性充分地調(diào)動(dòng)起來。經(jīng)過兩年的教學(xué)，三年級的學(xué)生已初步掌握了科學(xué)課程的基本知識，并掌握了一些科學(xué)研究的方法。然而，“熱空氣比冷空氣輕，會(huì)上升”的特點(diǎn)，對學(xué)生來說，是一個(gè)比較籠統(tǒng)的概念，無法憑借直觀感覺去理解，因此，在該節(jié)的教學(xué)過程中，教師應(yīng)按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，通過實(shí)驗(yàn)法帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，通過實(shí)踐幫助學(xué)生理解概念，提高學(xué)生的認(rèn)知層次。

二、教學(xué)目標(biāo)

1.了解熱空氣會(huì)上升是因?yàn)樗壤淇諝廨p。

2.知道空氣是有溫度的，當(dāng)空氣存在冷熱之分時(shí)，空氣是具有流動(dòng)性的。

3.了解怎樣進(jìn)行熱空氣上升的實(shí)驗(yàn)，能細(xì)心地觀察，真實(shí)地紀(jì)錄與描述，并合理地分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

三、教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：熱空氣上升和冷空氣下降的原理。

教學(xué)難點(diǎn)：對冷、熱空氣的流動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

四、教學(xué)準(zhǔn)備

教師材料：教學(xué)課件、冷熱空氣對流視頻、集氣瓶、毛玻璃片、熱水、涼水、熏香、打火機(jī)等。

學(xué)生材料：蠟燭、火柴、紙蛇、塑料袋、紙筒。

五、探究學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

（一）前置作業(yè)內(nèi)容

1.調(diào)查類

（1）冬季若使用暖氣片供暖，暖氣片應(yīng)安裝在哪里？

（2）冷藏柜可以不蓋蓋子嗎？

2.實(shí)踐類

當(dāng)蠟燭被點(diǎn)燃時(shí)，圍繞在蠟燭周圍的空氣將如何流動(dòng)？如何通過實(shí)驗(yàn)來證實(shí)我們的猜想？請同學(xué)們看教材第7頁，分組討論，看哪組的辦法更好。

實(shí)驗(yàn)時(shí)請注意：（1）在不點(diǎn)蠟燭的情況下，先把實(shí)驗(yàn)物品放在蠟燭的上面，然后做好記錄。（2）小組成員分工要明確。（3）仔細(xì)觀察，以個(gè)人喜好或擅長的方法，如實(shí)地把實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象寫下來。（4）注意安全，帶上一條濕毛巾，一旦有突發(fā)情況，立即用濕毛巾覆蓋住火苗，或者把著火的東西扔到地上，然后離開易燃物，切勿傷到自己或點(diǎn)燃其他物品。

（二）教學(xué)過程

1.新課導(dǎo)入

師：經(jīng)過前面的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道了氣體會(huì)占用一定的空間、有一定的質(zhì)量等基本性質(zhì)，大家知道氣體還有哪些特征嗎？

生：氣體還會(huì)流動(dòng)。

師：老師給每組發(fā)了一根蠟燭，當(dāng)蠟燭沒有被點(diǎn)燃的時(shí)候，這根蠟燭的四周有什么？

生：空氣。

師：點(diǎn)燃蠟燭，大家觀察一下蠟燭周圍的情況。

生：變熱了。

師：當(dāng)圍繞著蠟燭的空氣受熱后，它就會(huì)變成一股熱氣，熱氣將如何流動(dòng)？這就是“熱空氣和冷空氣”，我們今天一起來學(xué)習(xí)。（板書課題）

2.前置作業(yè)匯報(bào)

師：當(dāng)蠟燭被點(diǎn)燃后，圍繞著蠟燭的空氣將如何流動(dòng)？

（學(xué)生分組討論，并分享自己的發(fā)現(xiàn)。）

師：在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，大家有什么發(fā)現(xiàn)？

生1：不點(diǎn)蠟燭的情況下，紙蛇是不旋轉(zhuǎn)的，但點(diǎn)燃蠟燭以后，紙蛇開始旋轉(zhuǎn)，這是熱空氣上升的表現(xiàn)。

生2：我們觀察到，不點(diǎn)蠟燭時(shí)，塑膠袋是扁平的，而當(dāng)蠟燭被點(diǎn)燃后，塑膠袋會(huì)慢慢膨脹，最后會(huì)飄起，這表示熱空氣在向上流動(dòng)。

生3：不點(diǎn)蠟燭時(shí)，把手放在蠟燭四周，沒有任何感覺，但點(diǎn)燃蠟燭以后，卻有一種灼熱的氣流，這是熱空氣向上流動(dòng)的表現(xiàn)。

師：剛才我們從紙蛇與塑料袋的移動(dòng)中推斷出熱空氣會(huì)向上流動(dòng)，那么，我們是不是可以用肉眼看見熱空氣向上流動(dòng)呢？

生：不能。

師：為什么？

生：因?yàn)榭諝馐峭该鞯摹?/p>

3.探究熱空氣上升

師：這里有兩個(gè)玻璃杯，杯子是不是空的？

生：不是，里面有空氣。

師：這里有兩只同樣容量并裝滿空氣的玻璃杯，里面的氣體是同樣多的嗎？

生：一樣多。

師：是的，它們的體積是一樣大的。

教師出示PPT，并讓學(xué)生調(diào)整木棍中心的連線，使儀器保持平衡，再用一根火柴對一端進(jìn)行加熱，看看會(huì)有什么變化。

（學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，各組就實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象做報(bào)告。）

師：在實(shí)驗(yàn)中，杯子加熱的那端會(huì)向上翹起，這是什么原理呢？

生：相同體積空氣中熱空氣的重量小于冷空氣，因此加熱那端會(huì)翹起。

小結(jié)：相同體積下，冷空氣要比熱空氣重，冷空氣向下流動(dòng)，使熱空氣向上流動(dòng)，從而對杯子產(chǎn)生力的作用。

4.觀察冷熱空氣的對流

師：同學(xué)們，如果熱空氣遇到冷空氣，將會(huì)發(fā)生什么？請大家觀察教材第8頁中的實(shí)驗(yàn)并思考：（1）把已冷卻的瓶子倒扣在裝有煙霧的熱瓶上，取出玻璃碎片，煙霧將以何種方式流動(dòng)？這意味著什么？（2）將冷熱瓶調(diào)換一下位置，會(huì)有什么效果？

（教師實(shí)驗(yàn)，學(xué)生觀察）

師：大家發(fā)現(xiàn)了什么樣的現(xiàn)象？

生：在熱的瓶子里，煙是向上的，而在冷的瓶子里，煙是向下的。

師：大家觀察得很仔細(xì)，如果把熱瓶置于冷瓶之上會(huì)有什么現(xiàn)象？

生：熱瓶中的煙霧紋絲不動(dòng)。

師：誰能告訴老師這是怎么回事？

生：熱空氣是向上的，而不是向下的。

5.實(shí)驗(yàn)探究冷熱空氣的循環(huán)流動(dòng)特點(diǎn)

師：大家都知道，空氣是占有空間的，如果空氣流動(dòng)，熱空氣向上流動(dòng)，那么原本被熱空氣占據(jù)的空間，又會(huì)變成什么樣子？

老師這兒有一臺儀器，是用來研究氣流的，大家能講一講，當(dāng)一根蠟燭被點(diǎn)燃后，什么地方會(huì)變成熱空氣，什么地方會(huì)變成冷空氣呢？

提問：熱空氣、冷空氣如何移動(dòng)？為了讓大家看得更清楚，老師用薄薄的塑料袋蓋住瓶子的頂端和底部的小孔，以便于大家觀察。

在實(shí)驗(yàn)中教師應(yīng)強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)：安全，不要讓蠟燭靠近塑料瓶的內(nèi)壁而灼傷塑料瓶;在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，輕輕地呼吸，以免呼出的氣體污染了膠袋;在實(shí)驗(yàn)中要細(xì)心地觀察;當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，要用橡皮泥圓球填滿底座側(cè)面的小孔。

學(xué)生運(yùn)用自己的實(shí)驗(yàn)用品，點(diǎn)燃蠟燭，蓋上塑料瓶子，仔細(xì)地觀察。

提示：時(shí)間到后，學(xué)生可以互相交流，并分享自己在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象。

兩個(gè)塑膠袋圓片上端稍稍朝上，底部側(cè)邊的微微向內(nèi)，這說明什么？

（熱空氣上升，冷空氣便會(huì)涌入瓶子，將熱空氣原有的空間填滿，如果冷空氣不能及時(shí)補(bǔ)充，燭火便會(huì)漸漸熄滅。）

（意圖解析：在實(shí)驗(yàn)中，首先確定蠟燭被點(diǎn)燃后熱空氣、冷空氣的分布狀況，這有利于學(xué)生進(jìn)一步觀察兩種氣體的運(yùn)動(dòng)。雖然學(xué)生看不見冷、熱空氣的流動(dòng)，但有了這些圓片，他們就能清楚地看到實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象，對實(shí)驗(yàn)有了具體的認(rèn)識。）

（教師出示暖氣片、保鮮柜的圖片。）

提問：大家能不能解釋一下，為什么暖氣片要放在房間較低的地方，食堂的水果保鮮柜也可以不蓋上蓋子？

（意圖解析：學(xué)以致用，讓學(xué)生從封閉的空間到開闊的空間，感受冷、熱空氣的流向，運(yùn)用所學(xué)知識詮釋生活中的各種設(shè)計(jì)，感悟和認(rèn)知大氣特性在提高人們生活質(zhì)量方面的作用。）

6.拓展提升

教師可以讓學(xué)生根據(jù)教材第10頁做一個(gè)簡單的氣流觀測裝置，思考這個(gè)實(shí)驗(yàn)告訴我們什么。

六、教學(xué)反思

研究性學(xué)習(xí)可以減少不必要的作業(yè)時(shí)間，把有價(jià)值的教學(xué)時(shí)間用于概念的建構(gòu)、提高和深入學(xué)習(xí)上，使學(xué)生對概念有一個(gè)完整的認(rèn)識，從而實(shí)現(xiàn)概念上的升華?！?+X”素質(zhì)教育的研究筆者雖然經(jīng)過了幾次的實(shí)踐，但仍有許多不足之處，首先，最重要的就是“4+X”素質(zhì)課堂探究式學(xué)習(xí)模式的構(gòu)建，還有待進(jìn)一步改進(jìn)。其次，這一實(shí)驗(yàn)的限制：（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)備需事先準(zhǔn)備。（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)備均為高溫或低溫，操作時(shí)要求教師注意溫度是否到位。（3）實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)痕跡比較明顯，有待在課堂設(shè)計(jì)中加以強(qiáng)化。（4）拓寬視野，從其他學(xué)科中汲取思想和方法，多要素交叉，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

在了解了空氣的熱脹冷縮特性之后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生對三年級所學(xué)的“熱氣上升”進(jìn)行說明。這樣可以幫助學(xué)生在新舊知識之間建立一座橋梁，使他們能夠從總體上掌握所學(xué)的知識，從而更深刻地理解所學(xué)知識。然后，通過創(chuàng)設(shè)生活情境，將所學(xué)內(nèi)容導(dǎo)入實(shí)際問題情境。通過對所學(xué)知識的深刻體會(huì)，學(xué)生能夠迅速地運(yùn)用氣體的膨脹與收縮特性來解決現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問題。從中可以看到，學(xué)生在實(shí)際情境中運(yùn)用所學(xué)知識，獲得了對新知識的深刻認(rèn)識，體會(huì)到了成功的喜悅，體會(huì)到了學(xué)習(xí)的意義，從而獲得了自我效能的提高。在此基礎(chǔ)上，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生去課外尋找和解釋更多關(guān)于氣體熱脹冷縮的現(xiàn)象。

在實(shí)際教學(xué)過程中，教師應(yīng)始終堅(jiān)持“探究式學(xué)習(xí)”的原則，使用深度學(xué)習(xí)教學(xué)法豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課堂活動(dòng)的自主性。在科學(xué)實(shí)踐教學(xué)中，教師應(yīng)加強(qiáng)與學(xué)生的溝通，并與其他教師進(jìn)行交流，多維度提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。這種實(shí)踐性教學(xué)方法，對學(xué)生來說，能夠起到事半功倍的效果。通過這樣的實(shí)踐操作，不僅能反映出學(xué)生對科學(xué)知識理解上的不足，還能使教師有針對性地制訂教學(xué)方案。

（作者單位：常州市武進(jìn)區(qū)崔橋小學(xué)）

編輯：趙文靜

注：本文系常州市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃備案課題“學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)向下小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)策略研究”的階段性研究成果。