廣東省廣州市協(xié)和小學(xué)

當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，科學(xué)技術(shù)作為第一生產(chǎn)力，已成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的決定性因素，成世界各國(guó)綜合國(guó)力競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。在科學(xué)技術(shù)日新月異的時(shí)代，學(xué)生在學(xué)校學(xué)到的固定知識(shí)不可能適應(yīng)各種新的需要，人們需要終身學(xué)習(xí)。因此，科技教育必須適應(yīng)社會(huì)對(duì)人才的基本要求，重在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，使學(xué)生具有終生學(xué)習(xí)的愿望和習(xí)慣，具有發(fā)現(xiàn)、研究和解決問(wèn)題的興趣與能力，具有收集、交流、處理、使用信息的意識(shí)與技巧，為他們?nèi)蘸笞呱仙鐣?huì)、服務(wù)社會(huì)打下寬厚扎實(shí)的基礎(chǔ)。

作為小學(xué)一線科學(xué)教師，我們也正在努力探索新的理念和教學(xué)方式方法，嘗試把這些方略技術(shù)帶進(jìn)科學(xué)教育的課堂。創(chuàng)客教育、STEM、思維可視化、PBL正走進(jìn)科學(xué)教師的視野，并努力實(shí)踐。

一、科學(xué)教育新理念影響中小學(xué)科學(xué)課教學(xué)改革的走向

1.科學(xué)方法的學(xué)習(xí)更重要?？茖W(xué)課是小學(xué)階段的一門(mén)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的課程，它為學(xué)生日后形成的科研意識(shí)與習(xí)慣奠定了良好的基礎(chǔ)。美國(guó)的科學(xué)課教師選擇講課主題時(shí)，重點(diǎn)是向?qū)W生傳授“科學(xué)方法”，通常課程內(nèi)容以最基本的科學(xué)概念和知識(shí)為主，所選內(nèi)容比較簡(jiǎn)單易懂，強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生形成一種“一切都是科學(xué)（Everything is Science）”的意識(shí)。

2.形成“一切都是科學(xué)”的廣泛的“科學(xué)”理念。在接受科學(xué)課的教育后，讓學(xué)生知道科學(xué)其實(shí)就在我們身邊，與我們生活的距離很近且密切相關(guān)。

如生活中制作米飯的過(guò)程就是科學(xué)的過(guò)程，其中需要進(jìn)行“問(wèn)題提出、做出假設(shè)、材料選擇、制作方案、結(jié)果分析”等思考，并按程序步驟完成操作，這整個(gè)過(guò)程本質(zhì)上就是融入了科學(xué)方法。

3.學(xué)科融合，訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)用思維技能解決生活問(wèn)題。在科學(xué)課上，學(xué)生使用解決問(wèn)題的技能，學(xué)習(xí)新內(nèi)容，閱讀情報(bào)文本?？茖W(xué)教師把數(shù)學(xué)與讀寫(xiě)實(shí)踐合并起來(lái)，以幫助學(xué)生把閱讀、寫(xiě)作、聆聽(tīng)、討論與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)等整合為學(xué)習(xí)科學(xué)課的一部分，在變換教學(xué)形式，增加學(xué)生學(xué)習(xí)趣味的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生思維連接與思維轉(zhuǎn)換的能力。

二、科學(xué)課對(duì)教學(xué)新方略的引進(jìn)有利于提高小學(xué)科學(xué)課教學(xué)成效

傳統(tǒng)的科學(xué)課堂一種是知識(shí)講授型，以教師講述為主，一種是放羊型，熱熱鬧鬧的任學(xué)生發(fā)揮，還有一種是按部就班型，老師手把手實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)步驟，學(xué)生跟著模仿。實(shí)驗(yàn)工具的技術(shù)性不足，無(wú)法得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，有小學(xué)生能做什么名堂的思想。

要根本有效解決這些問(wèn)題，筆者在教學(xué)中嘗試使用了PBL、STEAM、ANCHOR CHART、思維導(dǎo)圖、傳感器技術(shù)來(lái)促進(jìn)教學(xué)有效性和激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，掌握學(xué)習(xí)科學(xué)的方法。

1.Project Based Learning（PBL，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)）學(xué)生通過(guò)規(guī)劃和完成一系列任務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)某個(gè)目標(biāo)或者解決某個(gè)問(wèn)題。學(xué)生通過(guò)做項(xiàng)目，整合自己的各個(gè)學(xué)科的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)自己的表現(xiàn)做出評(píng)價(jià)，同時(shí)促進(jìn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作，就是PBL。項(xiàng)目啟動(dòng)、項(xiàng)目計(jì)劃、項(xiàng)目執(zhí)行、項(xiàng)目收尾。驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題、批判性思維和研究、分工合作、溝通、分享和使用技術(shù)手段都是關(guān)鍵要素。

2.STEM做中學(xué)教育，是美國(guó)率先提出的，即科學(xué)Science、技術(shù)Technology、工程Engineering和數(shù)學(xué)Mathematics，旨在提高人才的核心競(jìng)爭(zhēng)力。整合科學(xué)與技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)甚至藝術(shù)等各學(xué)科。

3.思維可視化教學(xué)。思維可視化（Thinking visualization）是指以圖示或圖示組合的方式把原本不可見(jiàn)的思維路徑、結(jié)構(gòu)、方法及策略呈現(xiàn)出來(lái)，使其清晰可見(jiàn)的過(guò)程。

4.傳感器的應(yīng)用。傳感器技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)有了非常成熟的應(yīng)用，并有大量的測(cè)驗(yàn)證明傳感技術(shù)對(duì)小學(xué)科學(xué)活動(dòng)起到了無(wú)法替代的作用。

有多年科學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的英國(guó)學(xué)者Frank Fearn設(shè)計(jì)了基于傳感器技術(shù)的課外探究活動(dòng)以促進(jìn)學(xué)生的探究能力。探究?jī)?nèi)容包括：池塘溫度（溫度傳感器）、哺乳動(dòng)物活動(dòng)（聲音和光傳感器）、肥堆微環(huán)境（溫度和濕度傳感器）、植物生長(zhǎng)條件（光傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、pH傳感器）。從活動(dòng)設(shè)計(jì)來(lái)看，主題從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，探究活動(dòng)的綜合性逐漸強(qiáng)，與現(xiàn)實(shí)環(huán)境緊密結(jié)合，使得學(xué)生在相對(duì)開(kāi)放的探究環(huán)境中，學(xué)習(xí)使用傳感器技術(shù)來(lái)收集自然環(huán)境下的多種數(shù)據(jù)，以探究相應(yīng)數(shù)據(jù)的變化對(duì)于動(dòng)植物生存環(huán)境的影響。這樣的設(shè)計(jì)，不但有利于激起學(xué)生的探究興趣，更有利于培養(yǎng)其觀察能力、分析能力以及活動(dòng)探究能力。

要培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，讓學(xué)生知道事物本質(zhì)的多樣性與統(tǒng)一性的關(guān)系。對(duì)事物的認(rèn)識(shí)不但要知道這事物的普遍原理，還要了解他的極值范圍，找到事物的最大值和最小值，這和知道其常見(jiàn)值一樣的重要。描述正在發(fā)生的變化的最好的方法是把測(cè)量結(jié)果制成一張表格或圖像，使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)得到數(shù)據(jù)表格和圖像。而表格和曲線可以顯示一個(gè)數(shù)字與另外一個(gè)數(shù)字的相互關(guān)系。這樣的數(shù)據(jù)處理結(jié)果，能讓學(xué)生更深入了解各個(gè)量之間的關(guān)系。

三、教學(xué)實(shí)例有效性分析印證新理念新方略的可行性和可拓展性

筆者以《紙炮的研究》為例，探究科學(xué)教育的新理念和方法，通過(guò)實(shí)踐證明這種模式是可行有效，真正促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的有效科學(xué)教學(xué)方法。（圖表略）

《紙炮的研究》一課是自選題材的科學(xué)探究活動(dòng)課，參考“做中學(xué)”的理念，引入先進(jìn)的教學(xué)方法、理念及科學(xué)技術(shù)讓學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐中經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程，感受科學(xué)就在身邊、學(xué)習(xí)用科學(xué)方法解決問(wèn)題。

筆者把新的教學(xué)理念在課堂表達(dá)出來(lái)，設(shè)計(jì)了這些環(huán)節(jié)貫穿教學(xué)過(guò)程。

1.Project Based Learning（PBL）學(xué)生通過(guò)規(guī)劃和完成一系列任務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)某個(gè)目標(biāo)或者解決某個(gè)問(wèn)題。

紙炮的研究從學(xué)生身邊的小游戲入手，由此而引發(fā)的科學(xué)探究，大受學(xué)生歡迎。強(qiáng)調(diào)養(yǎng)成科學(xué)探究的精神和一切皆有科學(xué)的習(xí)慣。

學(xué)生通過(guò)自己選取的研究主題進(jìn)行項(xiàng)目研究，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，在研究過(guò)程中的分工合作、溝通是小組能否成功得出研究結(jié)果的關(guān)鍵。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，學(xué)生在這樣的情境下，學(xué)習(xí)有成效。

2.傳感器這一技術(shù)手段應(yīng)用在驗(yàn)證紙炮聲音大小環(huán)節(jié)，聲音采集器測(cè)量每次紙炮打響的聲音指數(shù)的最大值和最小值以及平均值，讓實(shí)驗(yàn)更具科學(xué)性。新一輪的教學(xué)改革，是引導(dǎo)學(xué)生使用高端的科學(xué)技術(shù)幫助學(xué)習(xí)，而不只是大約、可能的推測(cè)，我們用數(shù)據(jù)說(shuō)話，證明猜想。雖然還有很多變量沒(méi)能完全控制，但我們讓學(xué)生經(jīng)歷這個(gè)過(guò)程，并思考本次實(shí)驗(yàn)不是完全的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，還有影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素，正確引導(dǎo)學(xué)生，這也是一種收獲。

3.在本節(jié)課中，呈現(xiàn)科學(xué)探究中變量控制、數(shù)據(jù)記錄與分析，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可視化圖表，用簡(jiǎn)單的坐標(biāo)折線圖呈現(xiàn)變量之間的關(guān)系，將數(shù)學(xué)中的坐標(biāo)圖、數(shù)學(xué)計(jì)算帶進(jìn)科學(xué)課堂。

4.思維可視化教學(xué)手段的引入。在教學(xué)開(kāi)始階段，用思維工具思維導(dǎo)圖發(fā)散思維，找到研究的問(wèn)題、方法。