《我們來做“熱氣球”》課的三次教學

〔摘 要〕 實驗課作為小學科學的典型課例之一，具有重要的作用，它不僅能夠激發(fā)學生對自然世界的好奇心，更能培養(yǎng)學生的多種能力。讓科學思維在科學實踐課中增量勢在必行，教師在日常教學中應優(yōu)化教學環(huán)節(jié)，發(fā)展學生科學思維，提高他們的科學素養(yǎng)。

〔關鍵詞〕 小學科學；科學思維進階；優(yōu)化；實踐課

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻標識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2025） 03 076-078

2022年版科學課程標準強調(diào)，學生科學素養(yǎng)培養(yǎng)主要從科學觀念、科學思維、探究實踐和態(tài)度責任這四個方面重點滲透。其中，科學思維是學生核心素養(yǎng)的關鍵，它如同科學探索的指南針，引導學生在實踐課程中有序地思考和解決問題。但科學思維就像一個不透明體，要解開這個不透明體，就必須精準鏈接學生的認知邏輯和科學課程邏輯。筆者在三次執(zhí)教《我們來做“熱氣球”》這一課時，鼓勵學生仔細觀察、準確記錄，基于數(shù)據(jù)進行分析和歸納，不斷以“學”為導向優(yōu)化教學環(huán)節(jié)。通過這種方式，學生逐漸學會從具體的現(xiàn)象中提煉出一般性的結(jié)論，這是科學思維路徑的可視化，學生的科學思維在科學課堂上真實發(fā)生。

一、第一次教學

（一）激趣導入，聚焦核心問題

播放一段土耳其卡帕多奇亞熱氣球起飛的浪漫視頻，激發(fā)學生興趣，引導學生提出本課核心問題：熱氣球是怎樣升空和下降的呢？鼓勵學生在交流中思考并做出初步的解釋。

通過有趣的熱氣球視頻引出本課的研究主題——熱氣球，學生興趣盎然并非常樂于參與課堂。通過提問引出本節(jié)課學生共同感興趣的核心問題——熱氣球是怎么上升和下降的？了解了學生的前概念，激發(fā)了他們的內(nèi)在動力，使他們的科學思維在本節(jié)課第一次呈現(xiàn)，讓本堂課的研究從熱氣球的表象聚焦到熱氣球里面的空氣。

（二）觀看演示視頻，模擬實驗

第一個活動環(huán)節(jié)一出場，學生就躍躍欲試，想自己動手做一個“熱氣球”?？紤]三年級學生的動手與認知能力，筆者直接播放了一個課前學生錄好的操作視頻。視頻中，學生首先介紹了制作“熱氣球”所使用的材料并解釋了材料的結(jié)構(gòu)與作用，接著學生邊說步驟邊操作。視頻播完，筆者就讓學生采取小組合作方式，按照視頻步驟嘗試著做“熱氣球”，并提示學生注意觀察實驗現(xiàn)象，同時在PPT上顯示操作步驟：首先點燃蠟燭；接著用紙筒罩住蠟燭；最后用塑料袋罩住紙筒，加熱袋中的空氣，同時用手貼著袋子的外壁，當感到袋子變熱了，松開雙手，觀察接下來發(fā)生的現(xiàn)象。重復幾次實驗，同時畫下你觀察到的現(xiàn)象。

本環(huán)節(jié)的預想和結(jié)果基本一致。實驗時筆者提供的是直徑很大的紙筒，學生實驗時很少出現(xiàn)塑料袋融化的現(xiàn)象，而且實驗蠟燭燃芯很長，火焰較旺，加熱2～3分鐘后“熱氣球”都能上升。學生很興奮，鼓掌聲、“哇哇”聲不絕于耳，沒有一個組出現(xiàn)紙筒移位著火的現(xiàn)象。因為小組使用的蠟燭都放在蛋糕盤上，蛋糕盤離桌面有1厘米左右的高度，使蠟燭與紙筒之間距離固定不變，實驗非常順利。但課后筆者仔細推敲，感到雖然課堂上活躍無比，可學生只是一味地機械模仿實驗操作，教師太過于注重教，學生的學沒有發(fā)揮主導作用。而三年級的學生已經(jīng)具備了一定的思考推理能力，所以應適當?shù)卮┎逡恍┓治鐾评礤憻捤季S的環(huán)節(jié)到課堂上。

（三）交流研討，解釋現(xiàn)象

這個環(huán)節(jié)主要是讓學生發(fā)現(xiàn)塑料袋外面溫度從低到高，形狀從收縮到膨脹這種現(xiàn)象，以探討“熱氣球”上升的原因；又用溫度從高到低，塑料袋從膨脹到收縮下降的現(xiàn)象來解釋“熱氣球”為什么會下降。

雖然學生觀察到的實驗現(xiàn)象統(tǒng)一且真實，但是大部分學生不能把塑料袋的熱是因為空氣變熱造成、塑料袋的膨脹是因為空氣熱脹這種特征相聯(lián)系。因為空氣是看不見的，所以無法直觀地把塑料袋的上升和熱空氣直接連接，因此在這個環(huán)節(jié)花的時間相對較多。但是時間沒有花在科學思維上，學生的思考太發(fā)散而沒有方向性，無法聚焦于核心概念。

（四）拓展運用，揭秘孔明燈

播放諸葛孔明的故事和孔明燈升空的視頻，同時引導學生思考孔明燈為什么能升上高空，并假設萬一孔明燈升空過程中出現(xiàn)失誤會造成什么后果。

在此環(huán)節(jié)，學生因為觀看了視頻，發(fā)現(xiàn)火源是跟著熱氣球往上升空，觀察仔細的學生很快就發(fā)現(xiàn)是因為持續(xù)加熱空氣使它能往上升，也發(fā)現(xiàn)了孔明燈有造成火災的風險。但因為傳統(tǒng)節(jié)日時身邊很多親朋好友都會燃放孔明燈，所以在這里，筆者主要讓學生知道還有很多其他方式，想成功最重要的是自己付出努力，最后喚起他們心目中的安全意識。

（五）緊跟潮流，“打假”口罩熱氣球

疫情期間，因口罩的廣泛使用，網(wǎng)絡上瞬間出現(xiàn)很多口罩熱氣球的短視頻，因簡單有趣引起很多主播爭相效仿。筆者在課堂上親自點燃一個口罩熱氣球并分析它為什么不能上升后，本堂課就在小結(jié)中落下了帷幕。

此環(huán)節(jié)有趣又緊跟時代，讓學生親眼觀看口罩熱氣球失敗后推理得出：口罩氣囊太小，蠟燭火源又重，口罩熱氣球根本無法罩住足夠的熱空氣而上升，網(wǎng)絡中上升的口罩熱氣球都是用細線提起來的。讓學生明白網(wǎng)絡通常娛樂性大于真實性，應從小樹立凡事多動腦思考的意識。本環(huán)節(jié)用科學概念分析生活現(xiàn)象，讓科學思維再次呈現(xiàn)。

二、第二次教學

在第二次教學本課時，筆者優(yōu)化了第一個環(huán)節(jié)的問題，把看完視頻后拋出的問題“你發(fā)現(xiàn)了什么”直接改成“你發(fā)現(xiàn)了哪些熱氣球的秘密”，直奔主題。明確問題導向，引導學生清晰地界定實踐課中的問題，培養(yǎng)他們分析問題本質(zhì)的能力，從而構(gòu)建邏輯起點。在此環(huán)節(jié)，通過有針對性的問題激發(fā)學生的思考，引導他們沿著正確的邏輯路徑探索，然后把節(jié)省出的時間重點放在第二個環(huán)節(jié)（觀看演示視頻，模擬實驗），準備把第二環(huán)節(jié)做實、做透。

在第二個環(huán)節(jié)筆者不再直接播放已錄好的視頻，而是請學生小組討論在課堂上做一個熱氣球模擬實驗，思考要準備哪些材料，并猜測在實驗中可能會遇到的問題。在火源的選取上，學生出現(xiàn)了分歧，有選蠟燭的，也有選打火機的。但在筆者的追問與學生的補充下，學生很快達成統(tǒng)一意見。在氣囊的選擇上，學生討論熱烈，多數(shù)停留在表面層次，即氣囊會不會著火。通過筆者的引導，學生發(fā)現(xiàn)離火源遠一些就可以避免易燃問題。接著，筆者順勢在黑板上貼了三種塑料袋，讓學生觀察三種塑料袋的不同，循序漸進地推理哪種塑料袋最合適。學生通過觀察，發(fā)現(xiàn)塑料袋在顏色、大小、輕重等方面都有所不同，最后把學生拉回本節(jié)課的核心問題上：我們所選塑料袋的使命是裝著空氣往上升。學生在與同伴交流中，通過辯證思維豐富和修正了自己的觀點。最后，在層層遞進思考下，學生水到渠成地選了最大、最輕的3號塑料袋作為氣囊。

新課標指出，在小學科學實踐課中，教師可以通過精心設計的實驗和活動逐步培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。所以在這個環(huán)節(jié)中，通過選擇材料建構(gòu)學生的知識，在多種材料中擇優(yōu)，促進學生思考，發(fā)展學生的科學思維，為學生的科學素養(yǎng)和未來發(fā)展奠定堅實的基礎，促使他們在探索科學的道路上走得更遠、更穩(wěn)。

三、第三次教學

第三次教學本課時，筆者進一步在細節(jié)上融入科學思維，在環(huán)節(jié)上推敲打磨?？紤]到學生的科學思維應該從低階往高階發(fā)展，觀察也應從簡單到復雜，況且孔明燈出現(xiàn)的時間比熱氣球的出現(xiàn)時間更早，而且這節(jié)課的“熱氣球”模型與孔明燈的相似度更高，所以筆者對這個環(huán)節(jié)進行了調(diào)整，把第四環(huán)節(jié)（拓展運用，揭秘孔明燈）與第一環(huán)節(jié)（激趣導入，聚焦核心）進行了對調(diào)。

第三次教學課程開始，筆者先拿著真實的孔明燈出現(xiàn)，讓學生在輕松愉快的環(huán)境中點燃孔明燈。學生熱情高漲，每位學生都期待著親自操作等孔明燈升空的時候，筆者緊接著拋出問題：“我可以放飛孔明燈了嗎？”最初，大部分學生認為室內(nèi)放飛會引起火災，只要在室外放飛就可以了，筆者只是稍微追問了一下：“室外放飛就沒有火災危險了嗎？”學生很快就意識到，孔明燈上升過程中被掛在樹梢或者燃料不小心從高空掉下都會引起火災。這時筆者順勢又追問：“那要讓孔明燈上升但又不想造成火災，可以怎么做呢？”學生意識到把火源留在地面上就可以了。此時，筆者緊接著提議學生嘗試做一個這樣的孔明燈。

由于孔明燈的構(gòu)造和課堂上的“熱氣球”更相似，學生在結(jié)構(gòu)理解和模型建構(gòu)上比第一次和第二次上課快了很多，且依然保留著實踐操作的興趣。在課堂上，想讓學生的科學思維盡可能得到更多發(fā)展，就要對課堂上的每分鐘深究細研。所以在這個環(huán)節(jié)，要注重引導他們對自己的記錄信息進行分析，找到信息中的因果關系，甚至可以用關鍵詞或者箭頭等做出簡單的思維導圖。

在第二個環(huán)節(jié)的教學中，筆者依然采用了第二次的模式，但是在記錄單上做了調(diào)整。第一次的記錄單框架太嚴重，學生的科學思維容易被定勢，所以筆者選擇了更開放性的記錄模式。但是在記錄單上有提示，學生在記錄時可以從熱度、體積、運動方向等方面進行記錄，對個別組，筆者在實驗材料上增加了煙霧，緩緩上升的煙霧讓現(xiàn)象更直觀。

從改進后的記錄單能很明顯地看出學生的記錄比第一次有趣很多了，思維活躍程度明顯提升，學生的創(chuàng)造性思維被激發(fā)。在優(yōu)化塑料袋的選取和實驗記錄單后，學生在分析塑料袋上升的原因時，能第一時間把塑料袋里的空氣與塑料袋的運動結(jié)合起來，很快推理出塑料袋膨脹是因為熱空氣膨脹，熱空氣膨脹帶著塑料袋往上升，當熱空氣變冷收縮時，塑料袋就會因為自身的重力往下降。這種改進后的半開放式的記錄單，符合學生的認知水平，也契合新課標中學生的學段目標，培養(yǎng)了學生的思維建模能力，直觀地呈現(xiàn)了學生的思維過程。

學完前面三個環(huán)節(jié)，筆者接著把第一環(huán)節(jié)的熱氣球視頻播放給學生看，然后讓其找找真正的熱氣球與我們做的“熱氣球”相比有哪些不同。學生在師生互評中發(fā)現(xiàn)，真正的熱氣球更大，安全性更高，不但火焰固定得更牢固，氣囊還被繩子牽引著控制方向。此時，筆者給出拓展問題：如果我們想讓熱氣球上升得更高，在空中停留時間更長，又能怎么做呢？學生給出了一個很口語化的回答——多多的熱空氣。

在經(jīng)過自己親手操作與小組交流匯報后，學生對“熱氣球”的現(xiàn)象形成了感性認識，并能根據(jù)自己的認知、用自己理解的語言有結(jié)構(gòu)地合理解釋“熱氣球”上升的原因。有了前面的細致觀察和深度思考，學生在后面的“打假”口罩熱氣球環(huán)節(jié)，運用科學概念解釋這種現(xiàn)象的可行性問題就得心應手了。

四、結(jié)語

對《我們來做“熱氣球”》一課的三次教學，讓筆者明白每個環(huán)節(jié)研究透徹的重要性，以學生的學為導向的課堂要不斷優(yōu)化學案的設計，在問題導向、假設提出、過程記錄、對比與分類、歸納總結(jié)、任務單的設計、結(jié)構(gòu)性材料的提供等方面，都需要教師反復優(yōu)化，為學生科學思維的真實發(fā)生而教，讓學生多一些思維發(fā)展途徑，使課堂逐漸呈現(xiàn)出新樣態(tài)，做到課堂上人人有思維增量發(fā)生?？傊W科學實踐課為學生思維的真實發(fā)生提供了豐富的土壤和契機，能真實地提高學生的科學核心素養(yǎng)。

【本文系福建省教育科學“十四五”規(guī)劃2023年度課題“新課標背景下小學科學典型課例實踐活動的研究與實踐”階段性成果，課題立項批準號：FJJKZX23-261】

參考文獻

[1]胡衛(wèi)平.思維型教學理論操作指南［M］.上海：上海科技教育出版社，2022.

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