設(shè)計《哪個傳熱快》教學中的進階活動

〔摘 要〕 科學探究活動是學生建構(gòu)科學概念、發(fā)展探究能力的重要載體。但在實際教學過程中，常會出現(xiàn)教師講授和演示，學生機械模仿、被動學習等問題，探究活動流于形式而無實質(zhì)性思維內(nèi)涵，學生的科學思維發(fā)展被漠視而難以提升。而進階式學習活動卻能由表及里、層層遞進，學生在進階活動中主動參與、動手動腦，能促進科學思維迭代，提升科學思維。本文以五年級下冊《哪個傳熱快》一課的教學實踐為例，淺談幾點進階活動設(shè)計和提升學生科學思維的策略。

〔關(guān)鍵詞〕 小學科學；學習進階；科學思維

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻標識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2024） 21 007-009

一、現(xiàn)狀：科學課探究活動之窘境

課程標準倡導以探究和實踐為主的多樣化學習方式，讓學生主動參與、動手動腦、積極體驗，經(jīng)歷科學探究的過程，并且要基于學生的認知水平和知識經(jīng)驗，科學安排學習進階，讓學生形成初步的科學觀念，具有初步的科學思維能力及探究實踐能力。但在實際教學中，我們發(fā)現(xiàn)，小學科學課堂探究活動中容易出現(xiàn)以下幾個問題。

（一）虛假情境，探究空間失效化

科學教師通常會通過創(chuàng)設(shè)有趣、生動的情境聚焦研究問題，但有時創(chuàng)設(shè)的情境虛假，不符合學生的實際。學生在這種情境中雖能完成探究過程，掌握科學知識，但由于缺乏真實的空間實踐感，對探究目的不能深入理解，沒有感受到自己所學概念、掌握能力可實際運用，易產(chǎn)生學習的無價值感。

（二）機械模仿，探究活動形式化

目前科學課堂上常存在學生“機械模仿”的現(xiàn)象，教師對探究活動缺少進階設(shè)計與實施。在實驗開展前，教師進行實驗演示或播放微課指導，將實驗的各個環(huán)節(jié)、注意事項悉數(shù)告訴學生，講述完畢后，學生進行模仿實驗。這樣的探究活動流于形式，缺乏思考和創(chuàng)新，看似“熱鬧”，實則無實質(zhì)內(nèi)容，學生科學探究能力難以提升。

（三）被動學習，思維發(fā)展薄弱化

要在科學課上經(jīng)歷提出問題—設(shè)計實驗—實施實驗—交流討論—得出結(jié)論等幾個步驟，時間是非常緊迫的。因此做完實驗后，教師時常會重結(jié)論而輕討論，學生沒有交流想法、問題辯論等思想碰撞的機會。這樣的被動學習，學生的主體地位被漠視，科學思維能力發(fā)展受限。

二、意義：設(shè)計進階探究活動之價值

（一）進階式建構(gòu)，推動深度學習

學習是一個不斷積累與發(fā)展的過程，學生對科學概念的理解不是一蹴而就的，而是需要經(jīng)過不同階段的發(fā)展不斷遞進的。課堂上以學生的前概念為教學生長點，以任務(wù)驅(qū)動的方式引導學生開展系列進階式的科學活動，由淺入深、由表及里，順應(yīng)學生的身心發(fā)展，能更有效地推動學生開展深度學習。

（二）聯(lián)結(jié)式發(fā)展，提升科學思維

教學始終圍繞核心概念，將關(guān)鍵的核心點串聯(lián)起來，使聚焦—探究—研討—拓展各個環(huán)節(jié)形成一條聯(lián)結(jié)式的學習脈絡(luò)。環(huán)節(jié)之間以階梯式邏輯順序呈現(xiàn)，層層遞進、環(huán)環(huán)相扣。這種有結(jié)構(gòu)的探究活動，能助推學生對問題有更深層次的理解與思考，能更有效提升學生分析、綜合、創(chuàng)造等高階科學思維。

三、實踐：設(shè)計進階探究活動之初探

基于以上思考，在執(zhí)教五年級下冊《哪個傳熱快》一課時，筆者設(shè)計了系列進階活動，力求提升學生的科學思維。學生在生活中能感受到物體的傳熱快慢是不一樣的，但對熱的良導體和熱的不良導體還沒有定性認識。在本課教學中，筆者以學生的前概念為教學生長點，基于學生思維，以“不同材料熱傳導快慢”概念的建構(gòu)、發(fā)展為線索，優(yōu)化實驗材料和實驗方法，設(shè)計一系列進階式的探究活動，引導學生積極動手、動口、動腦，發(fā)展學生的實踐探索能力，提升科學思維能力。

（一）真實調(diào)查——錨定思維起點

學生的前概念是探究活動的起點與基礎(chǔ)，先入為主的生活事實與體驗積累，往往是前概念形成的必要條件。在教學中，筆者發(fā)現(xiàn)，課堂上學生聽到自己真實生活中熟悉之事時，會產(chǎn)生強烈的學習興趣。因此注重學生的生活體驗，有效把握學生的前概念，讓學生將自己感興趣的疑問轉(zhuǎn)化為可探究的科學問題，能對發(fā)展學生思維起到積極作用。

基于此，筆者課前布置了《哪個傳熱快》課前小調(diào)查：廚房里有各種各樣的用品，請你們觀察家里各種鍋、鍋鏟等廚房用品的各部分材料，記錄并思考。學生從真實的生活實際出發(fā)，觀察廚房用具各部分材料的相同點并猜測這樣設(shè)計的原因。課堂上再將大家的發(fā)現(xiàn)匯總交流，大部分學生都能發(fā)現(xiàn)“廚房用具的主體部分是用金屬做的，接觸手的部分是用塑料或木頭做的”，思考原因，于是將關(guān)注點聚焦在不同材料的傳熱差異上，有效錨定了科學思維。

（二）活動進階——順應(yīng)思維之變

“熱傳導”對學生來說是比較抽象的，因為“熱”的存在和傳遞并不直觀，需要通過具體的實驗現(xiàn)象進行揭示。為了讓學生將具體現(xiàn)象和科學概念聯(lián)系起來，在探究活動中提升學生的科學思維，筆者順應(yīng)學生思維發(fā)展，設(shè)置了系列進階任務(wù)：描“點”—繪“線”—鋪“面”，層層遞進，提供學習框架，以此幫助學生有梯度地建立科學概念，促進科學思維發(fā)展。

1.優(yōu)選材料，不同材料傳熱快慢初了解

筆者以學生的調(diào)查發(fā)現(xiàn)為起點，聚焦“不同材料制成的物體在傳熱方面有什么不同”的問題，由此提出任務(wù)一：開展塑料、木頭、金屬的傳熱比賽。教材供參考的是：在熱水中放置塑料勺、木勺、金屬勺，在勺柄中段涂上蠟進行觀察。但學具袋中三種勺子粗細長短并不一致。為了實驗的嚴謹性，筆者將其替換成粗細長短一致的塑料棒、木棒和金屬棒，并借助感溫油墨對三種材料傳熱快慢差異進行可視化觀察。金屬棒上的感溫油墨變色最快，傳熱速度明顯快于木棒和塑料棒，是本次傳熱比賽的冠軍。通過這一梯度的活動，能使學生建立熱的良導體與熱的不良導體這一概念的初步認識。

2.自主設(shè)計，銅、鋁、鐵的導熱性能再探索

描“點”：自選實驗材料。實驗材料是學生獲得科學知識、解決科學問題、提高探究能力的基本載體，為學生提供有結(jié)構(gòu)的材料，是學生開展進階式探究學習的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。通過任務(wù)一，學生對不同材料導熱快慢有了初步了解，知道像金屬那樣導熱性能好的物體是熱的良導體，像塑料、木頭那樣導熱性能差的物體是熱的不良導體。順應(yīng)學生思維，筆者隨后提問：“同樣都是金屬，銅、鋁、鐵的導熱性能一樣嗎？誰的導熱性能更好？”由此引出任務(wù)二——比較銅、鋁、鐵的導熱性能。本次實驗一共準備了三組不同材料：凡士林和牙簽、感溫油墨、溫度傳感器。學生初次接觸溫度傳感器，比較陌生，進行介紹后，學生在小組內(nèi)討論，自主選擇材料，充分激發(fā)學生的探究興趣和思維靈活性。

繪“線”：設(shè)計實驗方案。在實驗設(shè)計環(huán)節(jié)，打破將實驗方法和注意事項悉數(shù)告訴學生的“包辦代替”式行為，而是引導學生在組內(nèi)進行討論，利用選擇好的材料，自主設(shè)計一個實驗方案來比較銅、鋁、鐵這三種金屬的導熱性能，并讓學生將想法用“畫簡圖+文字標注”的方式呈現(xiàn)出來。標加熱點是為了讓學生體會對比實驗的公平性，考慮到加熱點與三種金屬棒的距離應(yīng)保持一致。在這樣的設(shè)計過程中，每位學生都能深入思考，充分參與設(shè)計與討論并表達自己的想法，經(jīng)過系列思維碰撞后，最終想法達成一致，共同完成實驗設(shè)計，充分體現(xiàn)了學生的主體性，提升了思維創(chuàng)新能力。學生完成設(shè)計后，小組一起上臺進行匯報，全班相互補充實驗要點并修正，以此細化實驗操作方法與注意事項。

鋪“面”：研討三組數(shù)據(jù)。學生完成實驗，在獲取觀察到的事實之后，要引導學生對記錄的數(shù)據(jù)進行逐步分析銅、鋁、鐵的導熱性能一樣嗎？誰的導熱性能更好？你們小組觀察到什么現(xiàn)象能證實你們的觀點？在這樣的研討中，學生將思維外顯，不斷豐富認識建構(gòu)概念，提升思維整體性。通過三種不同方法的檢驗，學生發(fā)現(xiàn)，同樣都是金屬，但它們的導熱速度是不同的，導熱性能從好到差的排序是：銅>鋁>鐵。不同的方法最終指向同一個實驗結(jié)果，更體現(xiàn)了科學的嚴謹性，更有說服力。利用溫度傳感器測溫度變化進行定量分析，更加直觀，深化了學生對熱傳導的認識。學生不僅習得了新知識，發(fā)展了實踐能力，更重要的是在這個過程中提升了科學思維的創(chuàng)新性、靈活性與深刻性。

在研討過程中，使用感溫油墨的一個小組獲得的數(shù)據(jù)異常，與事實相悖，于是筆者當即組織學生思考造成這個結(jié)果可能的原因。該小組成員認為是酒精燈火焰不穩(wěn)定，加熱位置不在中心所導致的，其他學生也紛紛提出自己的見解。當發(fā)現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)異常時，教師不能忽視，而應(yīng)放大微小問題的價值，組織學生討論并深入思考，提高科學思維嚴謹性。

（三）拓展遷移——助力思維提升

學生完成兩個探究實驗后，從建構(gòu)“熱的良導體和熱的不良導體”進階到“銅、鋁、鐵的導熱性能比較”。至此，學生只是獲得一種熱傳導快慢的事實，他們的學習還是淺表化的。只有當所學的知識在生活情境中得以遷移運用時，完成學習進階，激發(fā)思維靈活性，深度學習才能真正發(fā)生。

在拓展環(huán)節(jié)，筆者首先展示生活中常見物品的圖片，有鐵鍋、鐵鍋鍋柄、鍋蓋把手、冰箱的散熱板、防燙棉手套、熱水瓶塞、保暖棉衣等。引導學生結(jié)合物體用途，判斷各部分應(yīng)用的是熱的良導體還是熱的不良導體。然后讓學生分別摸一摸木制的桌面和金屬制的桌腿，感受溫度，而后根據(jù)所學積極開展思考并解釋原因。結(jié)合身邊熟悉的物體進行真實感知，學生的探究興趣更加濃厚。最后引導學生思考：生活中用的鍋一般都是采用熱的良導體制成，但砂鍋卻用到了熱的不良導體，你們知道這是為什么嗎？這樣的拓展遷移，不僅加深學生對科cFB5NqJRClw6/JolATMIPw==學概念的理解，還發(fā)展了學生的科學思維能力。學生感受到生活處處有科學，用心處處皆可學。

四、展望：進階活動探究實效之思考

縱觀本課教學，課前讓學生開展實際調(diào)查，觀察廚房用品各部分材料的相同點并猜測這樣設(shè)計的原因?；趯W生已有的前概念激活思維，進而引入第一個對比實驗，借助感溫油墨對金屬、塑料、木頭的傳熱差異進行可視化觀察。學生在活動中動手動腦，將原有經(jīng)驗和新的科學概念融會貫通，科學思維得到發(fā)展。第二個實驗，學生自主選擇材料開展設(shè)計，借助凡士林、感溫油墨和溫度傳感器，比較了銅、鋁、鐵的導熱性能。學生在原有思維基礎(chǔ)上，通過設(shè)計、實踐、分析等活動，再次發(fā)展了科學思維。最后將新建構(gòu)的科學概念進行遷移運用，回歸真實的生活情境，學生的科學思維在討論、辨析的過程中再次得到提升。

小學科學進階活動的設(shè)計一直處于探索階段，筆者只是結(jié)合課本內(nèi)容對優(yōu)化實驗進行了初步探索。從三個班的教學情況來看，這樣的活動設(shè)計在提升學生科學思維方面還是有一定效果的，今后，筆者會繼續(xù)加強學習，深入研究，在進階活動實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗，以不斷提升學生的科學思維能力。

參考文獻

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