劉云

摘要本文以《氣體的熱脹冷縮》一課為例，談?wù)勑W(xué)低年段基于科學(xué)論證的探究式教學(xué)策略。教師通過基于證據(jù)的科學(xué)探究，開展有效的科學(xué)研討，培養(yǎng)學(xué)生記錄證據(jù)的習(xí)慣，發(fā)展他們的科學(xué)思維。通過情境中聚焦核心問題，引導(dǎo)科學(xué)猜想；在實踐中獲取直接經(jīng)驗，尋找科學(xué)證據(jù)；觀察中準(zhǔn)確記錄，學(xué)會科學(xué)表達；于研討中論證解釋，建構(gòu)科學(xué)概念。

關(guān)鍵詞 熱脹冷縮 探究式教學(xué) 科學(xué)猜想 表達能力

中圖分類號：G424文獻標(biāo)識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.05.025

The Cultivation Strategy of Evidence Consciousness of Junior Students

LIU Yun

（Songshanhu Central Primary School， Dongguan， Guangdong 523808）

Abstract： This paper takes the lesson of "gas expansion and contraction" as an example to talk about the inquiry teaching strategy based on scientific argumentation in the early primary school. Through scientific inqui？ ry based on evidence， teachers can carry out effective scientific discussion， cultivate students’ habit of recording evidence and develop their scientific thinking. By focusing on the core issues in the context， we can guide sci？ entific conjecture； Obtaining direct experience in practice and looking for scientific evidence； Record accurately in observation and learn to express scientifically； In the course of discussion， we can demonstrate and explain， and construct scientific concepts.

Keywords： expansion and contraction； inquiry teaching； scientific conjecture； expression ability

低年段學(xué)生在科學(xué)課堂上主要通過觀察、實驗等方法獲取證據(jù)，得出探究結(jié)論，并嘗試進行科學(xué)解釋。在實際教學(xué)中，盡管低年段學(xué)生對事物充滿了好奇心，對科學(xué)實驗也很感興趣，但由于前概念的頑固性，他們常常以自己的生活經(jīng)驗為中心，盲目而倉促地下結(jié)論，或者遇到實驗結(jié)果和猜測不一致時照搬課本的知識點，探究時缺乏思維的參與?？茖W(xué)論證是科學(xué)探究重要的特征之一，也是教學(xué)難點。在教學(xué)上，教師應(yīng)通過基于證據(jù)的科學(xué)探究，開展有效的科學(xué)研討，培養(yǎng)學(xué)生記錄證據(jù)的習(xí)慣，發(fā)展他們的科學(xué)思維。本文以《氣體的熱脹冷縮》一課為例，談?wù)勑W(xué)低年段基于科學(xué)論證的探究式教學(xué)策略。

情境中聚焦核心問題，引導(dǎo)科學(xué)猜想

杜威在“反省思維的分析”中指出：“從情境中發(fā)現(xiàn)疑難，從疑難中提出問題?！苯處煾鶕?jù)低年段學(xué)生的學(xué)情特點，通過創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生聚焦核心問題，引導(dǎo)學(xué)生提出科學(xué)猜想。

教學(xué)片段1

師：你有辦法讓癟了的乒乓球重新鼓起來嗎？

生：把乒乓球放到熱水中。

師：這個辦法是否可行，我們一起來試一試。

（教師準(zhǔn)備的材料中有6個癟了的乒乓球，2個既癟又破了一個小洞的乒乓球。）

師：乒乓球出現(xiàn)了什么現(xiàn)象？你們猜測這個現(xiàn)象可能跟什么有關(guān)？

生：我猜測是熱脹冷縮。

師：什么的熱脹冷縮？

生：可能是乒乓球里邊的空氣。

本環(huán)節(jié)中，教師創(chuàng)設(shè)讓癟了的乒乓球重新鼓起來這一真實的生活現(xiàn)象情景，聚焦核心問題并引導(dǎo)學(xué)生猜想“是什么讓癟了的乒乓球重新鼓起來的”。低年段學(xué)生的思維容易分散，前概念與科學(xué)概念的認知沖突明顯且多發(fā)，以形象思維為主導(dǎo)，很難作出邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)假設(shè)，因此，教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)簡單直觀的真實情境聚焦問題，引導(dǎo)學(xué)生提出可驗證的科學(xué)猜想。

實踐中獲取直接經(jīng)驗，尋找科學(xué)證據(jù)

直接經(jīng)驗是學(xué)生開展探究的基礎(chǔ)，針對低年段學(xué)生的特點，通過目的性強的科學(xué)實驗讓學(xué)生獲取直接經(jīng)驗，從而尋找科學(xué)證據(jù)。教師可以優(yōu)化實驗材料、巧用問題串，提高學(xué)生課堂探究的效率與深度。

1.有效引導(dǎo)，厘清實驗?zāi)康?/p>

教學(xué)片段2

師：熱水提供了什么？

生：熱量。

師：為什么乒乓球放到熱水中就可以重新鼓起來呢？

生：因為熱脹冷縮。

師：把乒乓球放到熱水是熱脹了還是冷縮了？

生：熱脹。

師：是什么受熱讓癟了的乒乓球重新鼓起來？

生：應(yīng)該是空氣吧。

師：哪里的空氣？

生：乒乓球里的空氣。

師：氣體受熱時體積可能會變大，氣體也具有熱脹冷縮的性質(zhì)嗎？我們能不能設(shè)計一個實驗來探究？

“做中學(xué)”不僅強調(diào)做的重要性，更注重學(xué)生的“思”。如果學(xué)生的思維只停留在表象的直覺與興趣上，沒思維活動的參與，那么實驗探究的意義也就不大。尤其在低年段，學(xué)生很容易被實驗材料吸引，熱熱鬧鬧地做完實驗，卻沒有明白實驗的目的是什么。只有厘清了實驗?zāi)康?，才能激發(fā)學(xué)生的探究欲望。因此，教師要引導(dǎo)學(xué)生思考：為什么乒乓球癟了還能重新鼓起來？氣體也能熱脹冷縮嗎？能否設(shè)計一個實驗來研究？

2.優(yōu)化材料，搭建學(xué)習(xí)支架

教學(xué)片段3

師：你們怎樣組合這幾個材料，做一個收集空氣的裝置？（實驗材料：氣球、泡泡液、平底燒瓶。）

生：把氣球套在平底燒瓶上。

師：要讓氣體受熱，我們必須提供一個熱環(huán)境，如何做？（實驗材料：冷水、熱水、燒杯。）

生：放入熱水中，再放入冷水中。

學(xué)生由于慣性思維認為先放入熱水，然后放入冷水，這樣才能看到熱脹冷縮的現(xiàn)象，此時，教師不用刻意地打斷或否認，順應(yīng)學(xué)生的思維發(fā)展，讓他們?nèi)L試，在探究的過程中“做思共生”。

在實驗材料的選擇上，既要考慮到科學(xué)性，還要考慮其典型性和簡易性，同時具有啟發(fā)性。材料與教材、教學(xué)目標(biāo)之間具有緊密的內(nèi)在聯(lián)系，實驗中的氣球裝置、泡泡液裝置其實就是模擬了乒乓球既密封又有彈性的特點。試想套一個玻璃球還能很清楚地看到瓶子里氣體體積的變化嗎？顯然不能。通過活化實驗材料，讓學(xué)生組合材料使之結(jié)構(gòu)化，做一個收集空氣的裝置，搭建學(xué)習(xí)支架，讓抽象的思維形象化、可視化。

3.巧用問題串，挖掘探究深度

教學(xué)片段4

提問：你能根據(jù)提示，利用這些材料設(shè)計出實驗方案嗎？

（1）氣體會流動，用什么容器裝空氣呢？怎樣密封容器？

（2）如何讓空氣受熱或遇冷呢？

（3）氣體是看不見的，怎樣觀察氣體有沒有膨脹呢？

交流：小組討論，設(shè)計、交流實驗方案。

師：在材料的選擇中，哪些小組選擇了熱水和冷水？你們選擇它們有什么作用？

生：可以看到在熱水和冷水里不同的現(xiàn)象。

師：燒瓶的作用是什么？

生：裝空氣。

師：它能不能像乒乓球一樣把氣體密封起來進行研究呢？

生：不能，它沒有蓋子。

師：用一個塞子塞住能不能觀察到氣體膨脹的變化？我們能不能設(shè)計一個既能密封又具有一定彈性的材料進行輔助。

生：用氣球套在燒瓶口。

問題是推動學(xué)生思維發(fā)展的加速器，是教學(xué)過程中的有效載體，圍繞某一核心問題，設(shè)置2～3個子問題來形成一組問題串幫助學(xué)生思考，讓學(xué)生在親歷探究與協(xié)同中建立起建構(gòu)概念的橋梁。這些問題串可以成為學(xué)生思維的抓手，幫助他們更為清晰、深入地探究。

觀察中準(zhǔn)確記錄，學(xué)會科學(xué)表達

實驗記錄是進行科學(xué)交流的重要依據(jù)，是達成科學(xué)共識的重要途徑。

記錄單的設(shè)計要簡潔完整，具有導(dǎo)向功能。教師要讓學(xué)生清楚地明白“記錄什么、如何記錄”。材料的選擇上可以直接勾選出需要用到的，記錄裝置放入熱水和冷水后的氣球和泡泡膜發(fā)生的變化，可以用簡圖或簡要的文字說明?？茖W(xué)講究實證，科學(xué)記錄是對實驗探究過程和效果的呈現(xiàn)，使思維可視化。學(xué)生根據(jù)記錄單來交流自己的發(fā)現(xiàn)，學(xué)會科學(xué)地表達，讓思維的過程留下證據(jù)的痕跡。

研討中論證解釋，建構(gòu)科學(xué)概念

2018年P(guān)ISA（國際學(xué)生評估項目）科學(xué)素養(yǎng)測評框架中對能力有具體指向和界定：科學(xué)地解釋現(xiàn)象；評價和設(shè)計科學(xué)探究；科學(xué)地解釋數(shù)據(jù)和證據(jù)。如何科學(xué)地解釋這個實驗中的現(xiàn)象和證據(jù)？實驗探究后的交流研討非常關(guān)鍵，然而在實際教學(xué)中交流研討有時形式重于實質(zhì)，常出現(xiàn)組員參與度不高，或是由于時間原因讓研討只是走個“過場”的現(xiàn)象。有些教師在研討環(huán)節(jié)過于開放，討論的問題寬泛且缺乏實證支撐，失去了交流的價值，因此，教師應(yīng)該讓學(xué)生在充裕的時間和空間內(nèi)交流，在交流中學(xué)會對具體問題進行分析，加深對科學(xué)本質(zhì)的理解。

教學(xué)片段5

實驗完成后，學(xué)生匯報交流。

生：把氣球裝置放入熱水中，我們數(shù)了60個數(shù)，氣球慢慢變大了；再把它放入冷水中，氣球就變小了。

生：我還發(fā)現(xiàn)，氣球裝置從熱水放入冷水的時候，縮得特別快，我們組的氣球縮到瓶子里面去了。

生：我們組是用的泡泡水，放入熱水的時候，我們停留的時間很長，泡泡慢慢變大，最后破了。

師：能解釋一下泡泡破了這個現(xiàn)象嗎？

生：泡泡水是液體，瓶子里邊的熱氣把泡泡膜脹破了。

匯報交流讓學(xué)生將觀察到的現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為證據(jù)，初步培養(yǎng)他們自主分析實驗現(xiàn)象，得出結(jié)論的能力，促進學(xué)生主動學(xué)習(xí)和思考，從而增加思維的深刻性。實驗過程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)泡泡膜裝置放入熱水后慢慢變大，最后破了，為什么會破呢？如何解釋這個現(xiàn)象？實驗中出現(xiàn)的共同變化的條件和原因是什么？教師抓住課堂中的動態(tài)生成，引導(dǎo)學(xué)生將探究的現(xiàn)象和結(jié)果進行思維的加工，找出自己的新認知并表達出來，培養(yǎng)學(xué)生基于證據(jù)的科學(xué)思維和表達能力。

科學(xué)探究就是尋找證據(jù)解決科學(xué)問題的過程。課堂上，教師可以巧設(shè)一些實驗探究活動，讓低年段學(xué)生開始學(xué)習(xí)獲取證據(jù)支持自己的猜想，組織開展有效的科學(xué)研討，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。