情境·循證·遷移 指向探究實(shí)踐的《發(fā)現(xiàn)變化中的新物質(zhì)》教學(xué)策略

〔摘 要〕 2022年版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）倡導(dǎo)以探究和實(shí)踐為主的多樣化學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生主動(dòng)參與、動(dòng)手動(dòng)腦、積極體驗(yàn)，經(jīng)歷科學(xué)探究以及技術(shù)與工程實(shí)踐的過(guò)程。因此小學(xué)科學(xué)教學(xué)需要扎實(shí)推進(jìn)科學(xué)探究活動(dòng)。本文以《發(fā)現(xiàn)變化中的新物質(zhì)》一課為例，從情境、循證、遷移等方面闡述探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)策略，旨在讓學(xué)生在深度探究中激活科學(xué)思維，建構(gòu)核心概念，發(fā)展核心素養(yǎng)。

〔關(guān)鍵詞〕 小學(xué)科學(xué)；探究實(shí)踐；核心素養(yǎng)；推理論證

〔中圖分類號(hào)〕 G424 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕 A 〔文章編號(hào)〕 1674-6317 （2024） 21 013-015

新課標(biāo)提出，探究實(shí)踐是科學(xué)核心素養(yǎng)中學(xué)生需要具備的關(guān)鍵能力。科學(xué)教師要加強(qiáng)對(duì)探究和實(shí)踐活動(dòng)的研究與指導(dǎo)，設(shè)計(jì)并實(shí)施能夠促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的思維型探究和實(shí)踐。現(xiàn)今小學(xué)科學(xué)課堂上，仍有學(xué)生對(duì)探究活動(dòng)目的不明確、無(wú)法建立實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論聯(lián)系的現(xiàn)象。這樣的探究是淺層的，要解決這一問(wèn)題，就要重視探究實(shí)踐教學(xué)。教師應(yīng)遵循科學(xué)認(rèn)知規(guī)律，設(shè)計(jì)有層次的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，激活學(xué)生的科學(xué)思維，建構(gòu)核心概念，發(fā)展核心素養(yǎng)。

一、情境創(chuàng)設(shè)，在認(rèn)知起點(diǎn)中尋找探究切口

新課標(biāo)提出，教師在創(chuàng)設(shè)情境時(shí)，要為學(xué)生提供貼近生活的學(xué)習(xí)情境，喚醒他們的認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生聯(lián)系以往的經(jīng)驗(yàn)投入實(shí)踐探究活動(dòng)。因此，教師應(yīng)該充分調(diào)查學(xué)生的認(rèn)知起點(diǎn)，緊扣本課核心概念，尋找探究切口，幫助學(xué)生在感興趣的、符合學(xué)生認(rèn)知的真實(shí)任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，有序開展探究實(shí)踐活動(dòng)。

《發(fā)現(xiàn)變化中的新物質(zhì)》是教科版小學(xué)科學(xué)六年級(jí)下冊(cè)“物質(zhì)的變化”單元的第三課。學(xué)生通過(guò)觀察，尋找物質(zhì)變化的證據(jù)，并且通過(guò)分析現(xiàn)象、推理新物質(zhì)，理解物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化都有新物質(zhì)產(chǎn)生，且同一物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)變化的同時(shí)伴隨物理變化的發(fā)生，以此建構(gòu)“物質(zhì)的變化與化學(xué)反應(yīng)”這一核心概念。

教材的探索環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)了三個(gè)活動(dòng)：蠟燭燃燒、加熱白糖以及發(fā)現(xiàn)更多產(chǎn)生新物質(zhì)的變化。經(jīng)課前調(diào)查，筆者發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)蠟燭燃燒和白糖加熱，缺乏點(diǎn)燃火柴的經(jīng)驗(yàn)，但對(duì)火柴的燃燒現(xiàn)象有濃厚的興趣?；谝陨蟽牲c(diǎn)，筆者以教材中的探究活動(dòng)為主線，以學(xué)生不會(huì)但感興趣的點(diǎn)火柴實(shí)驗(yàn)為探究切口，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)點(diǎn)火柴的同時(shí)，觀察火柴燃燒產(chǎn)生的現(xiàn)象，為后續(xù)深入研究物質(zhì)的變化做鋪墊，也用這一根火柴點(diǎn)燃學(xué)生的探究興趣及思維火花。

二、搜集證據(jù)，在探究活動(dòng)中發(fā)展思維能力

以觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、思考實(shí)驗(yàn)問(wèn)題為主線，用層層推進(jìn)的問(wèn)題串及探究活動(dòng)來(lái)拓展思維深度，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的重要途徑。本課安排了三個(gè)不同層次的探究活動(dòng)（火柴燃燒、蠟燭燃燒、加熱白糖），旨在讓學(xué)生經(jīng)歷這三個(gè)遞進(jìn)式探究活動(dòng)，在不同活動(dòng)中尋找化學(xué)變化的證據(jù)，通過(guò)收集與分析證據(jù)，提出觀點(diǎn)，從而發(fā)展科學(xué)思維。

（一）以“螺旋式”問(wèn)題串為主線，持續(xù)思維進(jìn)階

采用“實(shí)踐—認(rèn)識(shí)—再實(shí)踐—再認(rèn)識(shí)”這樣螺旋式的“問(wèn)題串”，可以使學(xué)生在已有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，通過(guò)學(xué)習(xí)、認(rèn)識(shí)科學(xué)理論，先提高自己的認(rèn)識(shí)和實(shí)踐能力，再去更高效地實(shí)踐，持續(xù)拓展思維深度。本課兩個(gè)探究活動(dòng)的核心問(wèn)題是：你在觀察中發(fā)現(xiàn)物質(zhì)發(fā)生了哪些變化？變化中有沒(méi)有產(chǎn)生新物質(zhì)？這兩個(gè)問(wèn)題由表及里，后者是難點(diǎn)。如何借助三個(gè)探究活動(dòng)幫助學(xué)生學(xué)會(huì)挖掘新物質(zhì)產(chǎn)生的證據(jù)？這就需要用不同層級(jí)的問(wèn)題串來(lái)連接探究活動(dòng)（如下表），以此發(fā)展學(xué)生的循證能力。

學(xué)生通過(guò)問(wèn)題串不斷地經(jīng)歷“描述現(xiàn)象—現(xiàn)象中尋找新物質(zhì)”的過(guò)程，從分別觀察、描述現(xiàn)象和新物質(zhì)到建立現(xiàn)象與新物質(zhì)的聯(lián)結(jié)，分析、歸納等思維能力得以發(fā)展，為后續(xù)分析生活中的現(xiàn)象打下基礎(chǔ)。同時(shí)，活動(dòng)之間的問(wèn)題也要有自然的連接，如引出探究活動(dòng)蠟燭燃燒，教師問(wèn)：“火柴燃燒能產(chǎn)生新物質(zhì)，那蠟燭燃燒是否也會(huì)產(chǎn)生新物質(zhì)？”又如引出探究活動(dòng)加熱白糖，教師問(wèn)：“如果用這根點(diǎn)燃的蠟燭去加熱白糖，想不想繼續(xù)觀察呢？”連接性的問(wèn)題使看似分開的三個(gè)活動(dòng)具有了整體性與連貫性，不斷激發(fā)學(xué)生的探究欲望，使其思維發(fā)展得以進(jìn)階。

（二）以結(jié)構(gòu)性材料為輔助，推進(jìn)思維深度

在探究活動(dòng)中，選擇的材料要注重趣味性、連貫性、可操作性，也就是學(xué)生要能利用結(jié)構(gòu)化的材料沉浸式地自主探究。在本課引入環(huán)節(jié)，教師用點(diǎn)火柴作為探究活動(dòng)的引子，吸引學(xué)生的注意力，順利進(jìn)入第一個(gè)探究活動(dòng)——觀察火柴燃燒。學(xué)生一邊嘗試用正確的方式燃燒火柴，同時(shí)也在無(wú)意中觀察到火柴燃燒的現(xiàn)象，進(jìn)而分層次探討兩個(gè)問(wèn)題：火柴在燃燒過(guò)程中發(fā)生了什么變化？從這些變化中你找到了什么新物質(zhì)？讓學(xué)生學(xué)會(huì)細(xì)致觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，隱隱約約地從變化發(fā)生的現(xiàn)象中尋找新物質(zhì)的蹤跡，并嘗試描述新物質(zhì)的特征。

實(shí)驗(yàn)材料的選擇對(duì)實(shí)驗(yàn)成功率的影響至關(guān)重要。在物質(zhì)的變化過(guò)程中，很多新物質(zhì)的產(chǎn)生我們往往不能用肉眼發(fā)現(xiàn)。通過(guò)自主觀察蠟燭燃燒，學(xué)生并沒(méi)有觀察到新物質(zhì)的產(chǎn)生，進(jìn)而教師提出借助輔助材料來(lái)觀察變化中產(chǎn)生的新物質(zhì)。為幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)變化中的新物質(zhì)，教材采用玻璃杯和玻璃片作為觀察蠟燭燃燒的輔助材料。玻璃杯與玻璃片有其弊端，如玻璃杯受熱后會(huì)發(fā)燙，對(duì)玻璃杯底的厚度有一定的要求；又如，要想在玻璃片中觀察到炭黑，火焰必須與玻璃片接觸，時(shí)間一長(zhǎng)，玻璃片會(huì)碎裂，存在安全隱患。為解決以上兩個(gè)問(wèn)題，我們可以選擇帶柄的玻璃杯以及帶柄鐵片作為輔助材料，學(xué)生只需手持手柄來(lái)觀察，新物質(zhì)的產(chǎn)生容易被學(xué)生發(fā)現(xiàn)。

此外，加熱白糖實(shí)驗(yàn)中加熱后的白糖變成黑色的物質(zhì)，這種黑色物質(zhì)接觸到火焰后，仍能繼續(xù)燃燒，而且燃燒現(xiàn)象是學(xué)生從未見過(guò)的。為了讓學(xué)生更徹底地觀察白糖加熱的全過(guò)程，教師選用長(zhǎng)柄、口徑較小的金屬勺，等到白糖加熱后期，黑色物質(zhì)開始膨脹，邊緣部分就會(huì)觸及火焰的外焰，黑色物質(zhì)成功燃燒起來(lái)。學(xué)生能觀察到白糖已經(jīng)不再是最初的狀態(tài)，而是產(chǎn)生了一種黑色的新物質(zhì)，進(jìn)一步揭示了物質(zhì)發(fā)生了化學(xué)變化。

（三）以深度研討為支架，提高思維顯性

科學(xué)教學(xué)中，學(xué)生體驗(yàn)和科學(xué)家一樣的論證過(guò)程，進(jìn)而理解科學(xué)概念及其本質(zhì)，是促進(jìn)科學(xué)思維發(fā)展的一種有效方式。經(jīng)過(guò)前兩個(gè)探究活動(dòng)，學(xué)生已經(jīng)隱性習(xí)得了如何從變化中發(fā)現(xiàn)新物質(zhì)，在腦海中隱約建立了現(xiàn)象與新物質(zhì)之間的聯(lián)系。加熱白糖環(huán)節(jié)作為探究主活動(dòng)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)、變化復(fù)雜、現(xiàn)象多樣，更需要學(xué)生細(xì)致地觀察變化。為了讓學(xué)生能從復(fù)雜的變化中找到新物質(zhì)，建立現(xiàn)象與新物質(zhì)之間的聯(lián)系，教師引導(dǎo)學(xué)生間交流，亮觀點(diǎn)、給證據(jù)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行有效論證，將變化與新物質(zhì)之間的聯(lián)系顯性化。

1.技術(shù)輔助，思維可視

交流研討環(huán)節(jié)圍繞兩個(gè)核心問(wèn)題展開：一是加熱白糖過(guò)程中白糖發(fā)生了什么變化？你能具體說(shuō)說(shuō)這個(gè)過(guò)程嗎？二是你找到新物質(zhì)了嗎？你是怎么發(fā)現(xiàn)的？學(xué)生在匯報(bào)過(guò)程中描述自己在現(xiàn)象中找到的新物質(zhì)，并在白板中用箭頭將現(xiàn)象與新物質(zhì)連接在一起，將學(xué)生發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象與新物質(zhì)進(jìn)行物理連接，讓思維可視。

2.建立關(guān)聯(lián)，引導(dǎo)互研

教師的引導(dǎo)性語(yǔ)言能觸發(fā)生生研討，如“你們可以請(qǐng)其他同學(xué)來(lái)補(bǔ)充發(fā)現(xiàn)”。匯報(bào)的小組：你們對(duì)于我們小組的發(fā)現(xiàn)有補(bǔ)充嗎？有疑問(wèn)嗎？用這樣的方式使表達(dá)者之間建立關(guān)聯(lián)。在研討中，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)現(xiàn)象或結(jié)論提問(wèn)，同時(shí)強(qiáng)調(diào)應(yīng)呈現(xiàn)證據(jù)，使現(xiàn)象與證據(jù)之間建立聯(lián)結(jié)。我們可通過(guò)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景再現(xiàn)的方式呈現(xiàn)真實(shí)的證據(jù)，逐步分析證據(jù)、辨別對(duì)錯(cuò)，在補(bǔ)充、問(wèn)題、論證中達(dá)成統(tǒng)一意見，最終建立現(xiàn)象與新物質(zhì)產(chǎn)生的聯(lián)系，建構(gòu)核心概念。

三、學(xué)以致用，在拓展延伸中分析生活現(xiàn)象

應(yīng)用遷移，是將學(xué)習(xí)過(guò)程中所獲得的知識(shí)、方法和態(tài)度應(yīng)用于新的探究活動(dòng)和解決真實(shí)情境的問(wèn)題。教師可以在課堂拓展環(huán)節(jié)，搭設(shè)拓展延伸支架，將學(xué)習(xí)延伸到課外或者單元的下部分內(nèi)容，幫助學(xué)生在真實(shí)情境中實(shí)現(xiàn)對(duì)科學(xué)觀念、科學(xué)思維以及態(tài)度責(zé)任的遷移應(yīng)用，提升其探究實(shí)踐能力。

為激起學(xué)生對(duì)生活中化學(xué)變化的探究興趣，同時(shí)能利用在化學(xué)變化現(xiàn)象中尋找新物質(zhì)產(chǎn)生的證據(jù)的方法，學(xué)以致用地分析生活現(xiàn)象。教師出示貼近生活的幾種化學(xué)變化（烤面包、煎雞蛋、水煮蝦、鐵生銹），請(qǐng)學(xué)生分析這些變化中產(chǎn)生了哪些新物質(zhì)。學(xué)生通過(guò)描述新物質(zhì)的特征，進(jìn)一步理解了生活中到處都有化學(xué)變化，這些化學(xué)變化都有新物質(zhì)產(chǎn)生。

這些新物質(zhì)的產(chǎn)生對(duì)人類生活有什么影響呢？以鐵銹為例，教師出示生活中常見的生銹的例子，如自行車鏈條生銹、室外水龍頭生銹、工具生銹，讓學(xué)生說(shuō)說(shuō)這些情況下鐵銹的產(chǎn)生對(duì)人類的影響。學(xué)生認(rèn)識(shí)到在這些情況下我們并不希望鐵銹生成，進(jìn)而引出下一節(jié)課的內(nèi)容——如何延緩鐵銹生成。同時(shí)也引發(fā)了學(xué)生對(duì)身邊化學(xué)變化產(chǎn)生的新物質(zhì)對(duì)人類的影響的思考，從而使學(xué)習(xí)有了有效遷移。

總之，小學(xué)科學(xué)教學(xué)需要從學(xué)生的認(rèn)知起點(diǎn)出發(fā)，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)探究實(shí)踐活動(dòng)，重視創(chuàng)設(shè)情境、推理論證、應(yīng)用遷移，讓學(xué)生在深度探究中激活科學(xué)思維，建構(gòu)核心概念，發(fā)展核心素養(yǎng)。

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