◇黃俊彬（廣東：廣州市花都區(qū)新雅街廣塘小學）

STEEN，即科學、技術、工程、環(huán)境、自然，是廣州市教育研究院小學科學學科提出的本土化科學教育理念。STEEN教育理念的基本含義為：自然是科學學習的素材，通過科學探究尋求對自然世界的理解；運用科學發(fā)現(xiàn)的知識和原理形成的技術，通過工程設計的方法滿足探究活動的需求；同時，在此過程中滲透環(huán)境觀，提高環(huán)境意識和環(huán)保態(tài)度。

基于建構主義學習理論下的“學習支架”是在教師的“教”與學生的“學”之間的橋梁和紐帶，有效實現(xiàn)了“教”與“學”的互動。學習支架是教師設計的、能夠幫助學生有意義地解決問題或有效完成任務的各類支持，是建立在一定的學習情境、學生全程參與基礎上的，確定相應需求后才為其提供學習支架，只有這樣，學習支架的作用才能得到更好的發(fā)揮。

學生是成長中的探究者，以探究的方式學科學，是科學課程倡導的核心理念。我們在教學中應當給予學生更多的空間，以有利于他們主動探究。但在科學探究活動中，學生經(jīng)常會遇到各種困難，如：教材設計的實驗存在不足，未能達到預期的效果；傳統(tǒng)測量儀器容易產(chǎn)生誤差，難以獲取準確的數(shù)據(jù)；探究活動受天氣等因素影響，無法順利開展……這些現(xiàn)象反映了一個兩難的問題：教師期望學生能夠主動參與探究，運用科學知識解決問題，但現(xiàn)實狀況是部分學生受知識和能力所限，無法達到預期的目標，需要教師的悉心指導和支持。

為此，我們以STEEN本土化教育理念為指導，以構建科學學習支架為目的，圍繞科學、技術、工程、自然和環(huán)境等學習領域，通過搭建多元化的科學學習支架，輔助和支持學生親歷科學探究的過程，關注身邊的自然和環(huán)境，運用科學知識去解決身邊的科學問題。筆者以教科版小學科學五年級上冊《怎樣得到更多的光和熱》一課為例，淺析基于STEEN理念下搭建科學學習支架的策略。

一、創(chuàng)設情境型支架，激發(fā)學生的探究欲望

情境型支架是在探究問題提出之時，為學生創(chuàng)設源于真實生活、具有現(xiàn)實意義的學習情境，如自然科學現(xiàn)象、趣味科學游戲、科學家故事等等，可以幫助學生更好地結合真實情境理解探究性問題，通過新舊知識的聯(lián)系促進學習遷移和提升解決問題的能力。

STEEN理念注重引導學生以自然環(huán)境作為科學學習的素材，通過科學探究，尋求對自然世界的理解。在《怎樣得到更多的光和熱》一課中，我設計了一個學生熟悉的生活問題引入新課：“夏天穿什么顏色的衣服比較涼快？冬天穿什么顏色的衣服比較暖和呢？為什么？”有的學生說，夏天穿白色或淺色衣服比較涼快，因為在太陽照射下，身體最熱的地方是黑色的頭發(fā)，顏色越深的物體就會越熱。而冬天正好相反，穿深色的衣服在陽光下吸熱能力比較強，保暖效果更好。也有學生認為，夏天最好不要穿黑色或深色的衣服，可能因為顏色比較深，吸收陽光的能力比較強，穿在身上比較熱，建議同學們穿白色、灰色等淺色的衣服。通過創(chuàng)設冬夏季節(jié)穿什么衣服合適的生活情境型支架，引導學生聯(lián)系已有的生活經(jīng)驗，從科學的角度分析季節(jié)與穿衣顏色關系，初步認識光和熱的內在關系，為后續(xù)學習光和熱的知識奠定了良好的基礎。

二、設計任務型支架，激活學生的創(chuàng)新思維

任務型支架是教師引導學生對探究活動進行分解，以形成可以實踐的階段性任務的一種有效支持方式。幫助學生厘清思路，明確解決問題所需完成的任務以及先后順序；引導學生思考要解決問題、完成任務需要哪些知識、開展哪些合作、進行哪些設計。

在“探究物體顏色與吸熱的關系”這一環(huán)節(jié)，教材設計的實驗是陽光照射不同顏色的紙袋，導致溫度計溫度升高，進而觀察十分鐘之內的溫度變化情況。在實踐中，我們發(fā)現(xiàn)光源來自太陽，這就導致實驗受天氣因素影響很大；而且需要在戶外開展，實驗耗時長，不利于課堂的組織。

STEEN理念強調科學教學與學生的生活實際相聯(lián)系，將科學、自然、環(huán)境教育與工程和技術教育相融合?；诮滩膶嶒灥牟蛔?，我鼓勵學生帶著問題對實驗器材進行改進與創(chuàng)新，運用工程和技術方面的知識，巧妙規(guī)避自然環(huán)境的不利因素，設計制作了一個“光和熱實驗箱”。這個實驗箱體先后經(jīng)過三次改進，從紙箱到木箱，再到透明亞克力板箱，實驗效果不斷得到優(yōu)化。具體創(chuàng)新之處如下：用燈泡來代替太陽，可以不受天氣影響隨時隨地做實驗；用不同顏色的吸管來代替不同顏色的紙袋，有利于控制變量；用電子溫度計來代替液體溫度計，讀數(shù)更加直觀準確。為了解決教材實驗的不足，學生主動提出設計制作實驗箱的任務，在任務型支架的驅動下，學生的創(chuàng)新思維和動手實踐能力得到了很大的提升。

三、提供資源型支架，提升學生的思辨能力

資源型支架是指為學生提供科學探究所需的各種相關資源，以及獲取資源的途徑、方法和工具等，以便當學生面對海量學習資源時能夠有效獲取所需資源，進一步提升學生合作完成相關的任務，以及分析、解決問題的能力。

STEEN理念鼓勵學生運用科學發(fā)現(xiàn)的知識和原理形成的技術，通過工程設計的方法滿足探究活動的需求。為了讓學生學會選擇合適的材料進行實驗，我在課前搭建資源型學習支架，為各個小組準備了不同顏色的紙袋、吸管、木棒等。在實驗材料選擇時，學生產(chǎn)生了分歧，到底用紙袋還是用吸管做實驗比較好呢？有的學生認為，紙袋與感溫探頭的接觸面比較小，只能測出紙袋其中一小部分的溫度，不能反映出整個紙袋的溫度；而吸管剛好可以套住感溫探頭，可以準確地測量出吸管的整體溫度，所以用吸管做實驗比較好。這個意見得到了大家的認可，實驗時只要將不同顏色的吸管套入感溫探頭中，可以在同一光照條件和實驗時間下，觀察不同顏色吸管的溫度變化。資源型支架為學生提供了多種可選擇的實驗材料，經(jīng)過對比分析后，最終選擇出最合適的材料進行，這個選擇的過程是學生思辨的過程。

四、構建策略型支架，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)

策略的提出需根據(jù)探究活動的要求及學生的認知習慣，選擇最有效的方式或途徑，如設計方案、實驗操作、合作交流等多種策略型支架，幫助學生順利完成探究活動，以達到最優(yōu)的學習成效。

在“探究光照角度與吸熱的關系”這一環(huán)節(jié)，光照角度對學生來說難以把握，很難準確做到物體與陽光垂直、傾斜和平行的狀態(tài)，這樣就無法獲取真實的實驗數(shù)據(jù)。正當學生束手無策的時候，我不失時機地搭建了一個策略型支架，建議學生將教材中的黑色紙袋更換為帶手搖桿的太陽能板，實驗時通過手搖太陽能板的傾斜角度，可以輕松實現(xiàn)與燈泡光線的垂直、傾斜、平行。與此同時，太陽能板吸收的熱量轉化成電能，可以驅動旁邊的小風扇轉動，太陽能板傾斜的角度越大，吸收光照的面積就越大，產(chǎn)生的電能也越大，驅動小風扇轉得越快，反之越慢。在策略型支架的啟發(fā)下，學生在實驗操作中直觀地觀察到光照角度與吸熱的變化規(guī)律。當學生在探究活動中遇到“瓶頸”問題時，教師應該從“組織者”轉變?yōu)椤昂献髡摺?，從學生的角度出發(fā)，幫助他們分析問題，讓他們逐步學會轉變思維方式，用策略型支架去解決問題。

五、構建交互型支架，加強師生的交流互動

交互型支架是為教師和學生、學生與學生之間提供的互動支持，促進相互之間的資源分享、思想碰撞和成果共享。常用的交互學習工具有釘釘、微信、E-m ail、騰訊會議等。

“探究物體顏色與吸熱的關系”實驗存在兩個變量：紙袋的顏色和表面的光滑程度，不利于利用控制變量法進行對比實驗。經(jīng)過學生的討論交流，一致認為可以將這個實驗一分為二：在課堂上，探究顏色這一變量與物體吸熱的關系，在課后自主設計實驗，完成物體受熱面積、表面光滑程度與吸熱的關系這一變量的探究活動，這與STEEN理念倡導的“走出實驗室學科學”高度契合。

在課后的“探究受熱面積大小與物體吸熱的關系”時，學生將實驗視頻通過“釘釘”傳送給我，同時提出疑問：液體溫度計很難獲取準確讀數(shù)。我在查看視頻后發(fā)現(xiàn)，原因在于學生的視線沒有與溫度計的液柱保持水平狀態(tài)，或高或低都可能造成讀數(shù)不同。此外，液體溫度計靈敏度較低，不能動態(tài)顯示溫度變化。因此，我推薦學生使用溫度傳感器，感應靈敏，在高溫下能保持優(yōu)良的穩(wěn)定性，可測量范圍廣，溫度變化顯示精確到小數(shù)點后1位，方便搜集數(shù)據(jù)整理成折線統(tǒng)計圖。

在“探究物體表面光滑程度與物體吸熱的關系”時，學生正在室外通過騰訊會議軟件直播實驗過程，突然遇到下雨，正當大家手足無措時，我建議學生將實驗場地由室外移到室內，使用“光和熱實驗箱”進行實驗，將不可控的天氣因素變得可控，實驗時只需將實驗箱中不同顏色的吸管更換成不同光滑程度的紙袋即可。同時，我鼓勵學生將這個創(chuàng)新過程撰寫成科學小論文，通過E-m ail向報紙雜志投稿發(fā)表。

交互型支架改變了傳統(tǒng)教師“一言堂”的教學模式，給予學生充分的展示和交流的機會，通過教學軟件的介入，學生可以輕松提交科學實驗視頻，還可通過直播軟件真實展示實驗過程，教師可以隨時隨地點評學生的科學作業(yè)，并向全班學生線上展示優(yōu)秀作業(yè)，大大增強了科學課堂的互動性。

六、運用評價型支架，助力科學課教學

評價型支架應用在工程和技術設計方面是指為創(chuàng)新設計實驗教具提供評價工具，以檢驗實驗教具的應用成效、改進方法。這與STEEN理念相輔相成，有助于加深學生對自然世界的認識和理解，并在此過程中逐漸形成與科學、技術、工程和社會發(fā)展相關的科學觀、價值觀、生命觀和自然觀。

從教學實踐來看，改進后的裝置具有以下亮點：實驗探究自主化，學生在小組合作中，人人參與探究科學規(guī)律；實驗器材常見化，利用生活中常見的材料制成教具成本低、現(xiàn)象明顯；測量結果數(shù)字化，用溫度傳感器來代替液體溫度計，讀數(shù)更加直觀準確；課堂內外一體化，將課內掌握的實驗方法拓展到課外的探究活動中去，增強教學的實效性；教具功能多樣化，我們不斷地改進實驗教具，為學生進行探究活動提供更多的可能；材料整合輕便化，我們的實驗裝置可以輕松整合到一個箱子里，方便攜帶。

此外，該實驗裝置通過二次組合，可以成為探究金屬的導熱性、光的傳播路線、電磁鐵磁力大小、聲音的傳播方式的多功能實驗箱。例如：將不同顏色的吸管更換成銅、鐵、鋁等材料，可以比較這些材料的導熱性；將溫度傳感器更換成光敏、磁敏、聲音傳感器，可以研究光的傳播路線、電磁鐵磁力大小的變化、聲音的傳播方式等；還可以組合多種傳感器，探究各種能量之間的轉化關系，為學生的探究活動提供更廣闊的空間。

基于STEEN理念的科學學習支架構建過程，是把探究的任務逐漸由教師轉移給學生，讓他們通過學習支架一步一步地攀升，發(fā)現(xiàn)和解決學習中的問題，掌握所要學習的知識，提高問題解決的能力，逐步成長為一個獨立自主的學習者。學習支架不是代替學生思考，而是提供材料支持、方法支撐、思路啟發(fā)，整個“攀爬”過程仍然由學生自己去經(jīng)歷和體驗，是促進學生科學概念發(fā)展、過程能力提升的助學活動和資源支持。