江蘇連云港市建寧小學(xué)（222000）張會(huì)

指向思維和實(shí)踐共生的科學(xué)課堂，有助于發(fā)展學(xué)生的思維，這與學(xué)生核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的培養(yǎng)需求相呼應(yīng)。這樣的課堂強(qiáng)調(diào)手腦并用、思維和實(shí)踐的結(jié)合，以有結(jié)構(gòu)的材料為抓手，鋪就課堂教學(xué)的基礎(chǔ)；以有結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)為腳手架，搭建課堂教學(xué)的框架；以有結(jié)構(gòu)的活動(dòng)為整體，抓住科學(xué)課程實(shí)踐活動(dòng)的特性，形成指向思維和實(shí)踐共生的科學(xué)課堂結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)鍵能力。在這樣的課堂上，學(xué)生通過(guò)深入加工獲得知識(shí)信息，了解科學(xué)概念，建立個(gè)體具體的知識(shí)系統(tǒng)，并有效地遷移和運(yùn)用到實(shí)際情境中，促進(jìn)動(dòng)作技能與心理科學(xué)、動(dòng)態(tài)思維和形象思想的協(xié)調(diào)發(fā)展，最終提升科學(xué)核心素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)高效學(xué)習(xí)的目標(biāo)。

一、有結(jié)構(gòu)的材料，鋪墊指向思維與實(shí)踐共生的課堂地基

1.材料的結(jié)構(gòu)化

從教學(xué)材料的整體選擇上來(lái)看，“工欲善其事，必先利其器”，所以教師要提供具有整體結(jié)構(gòu)的教學(xué)材料給學(xué)生。教具設(shè)計(jì)的目標(biāo)是完成物理觀(guān)測(cè)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，而有特殊結(jié)構(gòu)的科學(xué)材料則是完整進(jìn)行科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)的奠基石。

例如，教學(xué)蘇科版教材四年級(jí)下冊(cè)《擺》時(shí)，教師精心設(shè)計(jì)教學(xué)，先引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)不同的擺長(zhǎng)，然后測(cè)量不同擺長(zhǎng)的擺在相同時(shí)間內(nèi)擺動(dòng)的次數(shù)。這體現(xiàn)了教師的設(shè)計(jì)思路，也為學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題提供了豐富的實(shí)證材料。隨后，教師要求學(xué)生分組測(cè)量給定擺長(zhǎng)在15秒鐘內(nèi)擺動(dòng)的次數(shù)。教師提供的擺長(zhǎng)是有結(jié)構(gòu)的，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)后，擺在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)擺動(dòng)的次數(shù)是固定的。接著，教師通過(guò)演示，以更直觀(guān)的形象讓學(xué)生感受擺長(zhǎng)與擺動(dòng)速度的線(xiàn)性規(guī)律。這樣，學(xué)生通過(guò)有結(jié)構(gòu)的材料經(jīng)歷了認(rèn)識(shí)擺、操作擺、驗(yàn)證擺、總結(jié)擺的運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。

再如，教學(xué)蘇科版教材五年級(jí)上冊(cè)《電磁鐵》時(shí)，在探究電磁鐵磁性大小與什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，教師引導(dǎo)學(xué)生探究線(xiàn)圈的匝數(shù)、電池的數(shù)量、鐵芯的粗細(xì)等對(duì)電磁鐵磁性大小的影響。教師給學(xué)生提供不同數(shù)量的線(xiàn)圈匝數(shù)，讓學(xué)生找出電磁鐵磁性大小與線(xiàn)圈匝數(shù)之間的數(shù)量關(guān)系；通過(guò)增減電池?cái)?shù)量，了解電流大小對(duì)電磁鐵磁性大小的影響；通過(guò)更換粗細(xì)不同的鐵芯，探究其對(duì)電磁鐵磁性大小的影響。

有結(jié)構(gòu)的材料，有效支撐了控制變量的實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，直觀(guān)和抽象、理性和感性相互補(bǔ)充，有利于學(xué)生內(nèi)化獲取的新知識(shí)。從學(xué)習(xí)的角度來(lái)看，組織科學(xué)活動(dòng)是基于思維與實(shí)踐共生的一種有意義的活動(dòng)。思考源于對(duì)實(shí)踐的認(rèn)識(shí)。教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生廣泛聯(lián)想、產(chǎn)生疑問(wèn)、合理猜測(cè)，將“為什么”的問(wèn)題轉(zhuǎn)化成“怎樣做”的問(wèn)題，進(jìn)而產(chǎn)生求證行動(dòng)，用事實(shí)、數(shù)據(jù)對(duì)思考進(jìn)行驗(yàn)證，證明思考的正確性?！皵[運(yùn)動(dòng)的快慢與什么有關(guān)”這個(gè)問(wèn)題，催生了學(xué)生驗(yàn)證的動(dòng)機(jī)，而驗(yàn)證的結(jié)果可有效促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展，升華實(shí)踐的內(nèi)涵和意義，實(shí)現(xiàn)高效學(xué)習(xí)的目標(biāo)。

2.材料的多元化

知識(shí)只有在特定的情境中才能變得鮮活。蘭本達(dá)教授提出“材料引起經(jīng)歷”的觀(guān)點(diǎn)，認(rèn)為具有科學(xué)性、層次性、啟發(fā)性的材料，可以提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維非常重要。

例如，筆者曾聽(tīng)過(guò)兩節(jié)教學(xué)蘇科版教材五年級(jí)上冊(cè)《光的反射》的課，其中一位教師的教學(xué)過(guò)程如下：豎立一個(gè)靶—用普通遮擋物遮擋豎立的靶—用激光筆射向靶，靶被遮擋物遮擋—遮擋物倒下，激光筆的光線(xiàn)射向靶，認(rèn)識(shí)光沿直線(xiàn)傳播—認(rèn)識(shí)光的反射—認(rèn)識(shí)入射光和反射光都沿直線(xiàn)傳播—認(rèn)識(shí)潛望鏡。這樣用材料支撐教學(xué)，課堂活動(dòng)更立體、更鮮活。而另外一位教師則采用了解暗盒的方式，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)光的反射：用多媒體出示一個(gè)黑色盒子，拋出問(wèn)題“激光筆從A孔照射，光線(xiàn)會(huì)從哪個(gè)孔射出來(lái)”；學(xué)生推測(cè)光線(xiàn)從B孔射出，但實(shí)驗(yàn)顯示光線(xiàn)從D孔射出，由此產(chǎn)生認(rèn)知沖突；學(xué)生分析原因，先通過(guò)設(shè)計(jì)圖的差異，明確鏡子的作用，然后利用空盒子從實(shí)驗(yàn)盤(pán)中選擇材料進(jìn)行驗(yàn)證；學(xué)生都選擇了鏡子，沒(méi)有選擇布片、紙片、銅片、塑料片、砂紙等材料；教師提出疑問(wèn)，讓學(xué)生選擇其中一種材料替換鏡子，觀(guān)察光線(xiàn)的照射效果，從而認(rèn)識(shí)其他材料也能反射光，但效果不同。

同一節(jié)課，雖然課堂中呈現(xiàn)的材料各不相同，但是教師都有意識(shí)地利用這些有結(jié)構(gòu)的材料為學(xué)生的探究活動(dòng)做鋪墊，讓學(xué)生在實(shí)踐中體驗(yàn)科學(xué)、在思考中深化認(rèn)知、在體驗(yàn)中提升素養(yǎng)，構(gòu)建指向思維和實(shí)踐共生的科學(xué)課堂。

二、有結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，搭建指向思維和實(shí)踐共生的課堂框架

1.設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)性

在設(shè)計(jì)方案的過(guò)程中，教師要從多個(gè)角度入手，準(zhǔn)確預(yù)設(shè)學(xué)生研究的課題方向，深入分析每個(gè)學(xué)生的實(shí)際情況，以最壞的研究結(jié)果來(lái)預(yù)設(shè)研究方案，使課堂教學(xué)靈動(dòng)、和諧，學(xué)生的思維活動(dòng)達(dá)到理想狀態(tài)。

例如，教學(xué)“核桃碎了”這一實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師通過(guò)“如何利用10 mL的水弄碎核桃”這個(gè)問(wèn)題，組織學(xué)生開(kāi)展探究性學(xué)習(xí)。為了支撐研究，教師先通過(guò)粗細(xì)不同的注射器中10 mL水的對(duì)抗，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)力量的差別。借助數(shù)顯式測(cè)力計(jì)，學(xué)生通過(guò)數(shù)據(jù)明確粗細(xì)不同的注射器中10 mL水的力量差異。然后，教師從手拿注射器壓核桃到固定注射器壓核桃，讓學(xué)生感受單獨(dú)的注射器在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，從而引入注射器液壓裝置，突出其在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)生改進(jìn)材料裝置，完成學(xué)習(xí)任務(wù)。在活動(dòng)設(shè)計(jì)中，教師充分考慮了學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)時(shí)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生逐步解決問(wèn)題，完成項(xiàng)目的學(xué)習(xí)。

再如，教學(xué)蘇科版教材一年級(jí)上冊(cè)《球會(huì)怎樣滾》一課時(shí)，教師提供一個(gè)軌道，讓學(xué)生思考“不提供力，如何讓球滾起來(lái)”的問(wèn)題，學(xué)生建議將軌道傾斜。教師找來(lái)一個(gè)底座，與軌道形成一個(gè)斜坡，讓學(xué)生思考“球在軌道上滾動(dòng)可能與什么有關(guān)”的問(wèn)題。圍繞坡度大小、球的位置、球的大小三個(gè)方面，教師首先在15°角、30°角、45°角的斜坡上演示球滾動(dòng)的情況，得出球滾動(dòng)的距離與坡度有關(guān)；接著，在60°角、80°角與45°角的坡上演示球滾動(dòng)的情況，得出“不是角度越大，球滾動(dòng)得越遠(yuǎn)”的結(jié)論。對(duì)球的位置、球的大小對(duì)球滾動(dòng)的距離的影響，教師讓學(xué)生嘗試預(yù)測(cè)并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。整個(gè)教學(xué)活動(dòng)，教師的教學(xué)思路如下：一個(gè)坡的探究活動(dòng)—有底座的坡的探究活動(dòng)—不同角度的坡的探究活動(dòng)—V型坡的探究活動(dòng)—從一個(gè)球的滾動(dòng)情況到多個(gè)球的滾動(dòng)情況的探究活動(dòng)—從牛頓擺一個(gè)球的滾動(dòng)情況預(yù)設(shè)到牛頓擺多個(gè)球的滾動(dòng)情況預(yù)設(shè)。有結(jié)構(gòu)的活動(dòng)預(yù)設(shè)支撐起立體的研究活動(dòng)，教師引導(dǎo)學(xué)生充分研究球滾動(dòng)的情況，打造了指向思維和實(shí)踐共生的科學(xué)課堂。

2.設(shè)計(jì)的程序性

科學(xué)探究活動(dòng)可以使學(xué)生在40分鐘內(nèi)經(jīng)歷一個(gè)完整的研究過(guò)程，即經(jīng)歷提出問(wèn)題、猜想假設(shè)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、分析數(shù)據(jù)等過(guò)程，從而培養(yǎng)學(xué)生分析與綜合、歸納與概括的能力，深化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。例如，教學(xué)蘇科版教材四年級(jí)下冊(cè)《擺》時(shí)，教師提出問(wèn)題：“擺的運(yùn)動(dòng)速度與什么相關(guān)？”學(xué)生猜測(cè)擺的運(yùn)動(dòng)速度可能與擺線(xiàn)、擺錘和振幅有關(guān)。教師給學(xué)生提供不同質(zhì)量的擺錘、不同長(zhǎng)度的擺線(xiàn)等材料，讓學(xué)生通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，分析得出擺的運(yùn)動(dòng)速度與擺線(xiàn)的長(zhǎng)度有關(guān)，與擺錘的質(zhì)量、振幅沒(méi)有關(guān)系。

對(duì)工程設(shè)計(jì)類(lèi)的課程，教師可以先通過(guò)多媒體讓學(xué)生體驗(yàn)工程人員的研究過(guò)程，如前期研究、設(shè)計(jì)方案、制作模式、測(cè)試改進(jìn)等，然后嘗試動(dòng)手操作，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。例如，教學(xué)蘇科版教材五年級(jí)上冊(cè)《小電路工程師——樓梯篇》時(shí)，教師提出課程學(xué)習(xí)目標(biāo)：設(shè)計(jì)一個(gè)合理的樓梯開(kāi)關(guān)。學(xué)生在初步設(shè)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，自己的電路開(kāi)關(guān)會(huì)出現(xiàn)“一人上樓后，別人就不能開(kāi)一樓的燈”的問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，學(xué)生完善設(shè)計(jì)，但又出現(xiàn)了“一樓、二樓的燈不能循環(huán)亮，而是一次性亮或滅”的問(wèn)題。學(xué)生接著對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，不斷完善設(shè)計(jì)，經(jīng)歷了“一個(gè)開(kāi)關(guān)控制燈泡的兩個(gè)開(kāi)關(guān)—一個(gè)開(kāi)關(guān)分別控制燈泡的兩個(gè)開(kāi)關(guān)—兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)控制一個(gè)燈泡的亮和滅”的過(guò)程，最終解決出現(xiàn)的問(wèn)題。整個(gè)研究過(guò)程始終抓住學(xué)生的認(rèn)知沖突，利用反復(fù)改進(jìn)的迭代設(shè)計(jì)來(lái)解決問(wèn)題。

為了讓探究活動(dòng)更有計(jì)劃、更有針對(duì)性，教師可以按“設(shè)計(jì)方案—制訂評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)—完善設(shè)計(jì)—?jiǎng)邮植僮鳌u(píng)價(jià)—改進(jìn)”的順序設(shè)計(jì)活動(dòng)，讓“思”始終走在“做”之前，指導(dǎo)“做”的方向，使課堂教學(xué)更高效。

三、有結(jié)構(gòu)的活動(dòng)，支撐指向思維和實(shí)踐共生的課堂整體

1.活動(dòng)的關(guān)聯(lián)性

教師可以通過(guò)有邏輯關(guān)系的活動(dòng)設(shè)計(jì)，層層鋪墊，環(huán)環(huán)相扣，讓學(xué)生始終處于做中思、思中做、做思共生的氛圍中，以提高課堂活動(dòng)效率，打造高效的“做思共生”課堂。

例如，教學(xué)蘇科版教材五年級(jí)上冊(cè)《光的反射》時(shí)，教師圍繞激光筆打靶來(lái)展開(kāi)教學(xué)：直接射靶，讓學(xué)生感受光的直線(xiàn)傳播；先引導(dǎo)學(xué)生思考如何觀(guān)察光的直線(xiàn)傳播，然后用煙霧持續(xù)射擊，通過(guò)煙霧的運(yùn)動(dòng)軌跡展示光沿直線(xiàn)傳播的路徑；增加難度，遮擋靶，但仍要打中靶心，讓學(xué)生想辦法解決問(wèn)題；引入小鏡，通過(guò)光的反射原理打中靶心，使學(xué)生明白入射光線(xiàn)和反射光線(xiàn)都是沿直線(xiàn)傳播的；固定激光筆打靶，引導(dǎo)學(xué)生思考如何在入射光線(xiàn)與反射光線(xiàn)各不相同的情況下打中目標(biāo)；增加一面小鏡，分組試驗(yàn)，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)光的反射現(xiàn)象，為引入潛望鏡奠定基礎(chǔ)；提高難度，讓學(xué)生思考如何看清遠(yuǎn)處盒子里裝的東西；學(xué)生通過(guò)鏡子的反射看清盒子里的東西；引入兩面鏡子，降低觀(guān)察難度，介紹潛望鏡；通過(guò)潛望鏡的體驗(yàn)活動(dòng)，進(jìn)一步拓展學(xué)習(xí)光的反射知識(shí)。

在課堂教學(xué)過(guò)程中，教師逐級(jí)設(shè)計(jì)打靶任務(wù)，讓學(xué)生如同玩闖關(guān)游戲那樣完成階梯任務(wù)，解決一個(gè)個(gè)新問(wèn)題，從而理解與掌握光的反射知識(shí)。

2.活動(dòng)的層次性

通過(guò)不同層次的活動(dòng)設(shè)計(jì)，有針對(duì)性地進(jìn)行活動(dòng)指導(dǎo)，更容易把控課堂的動(dòng)態(tài)生成，使課堂動(dòng)靜結(jié)合、節(jié)奏流暢，學(xué)生更積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)。

例如，教學(xué)蘇科版教材二年級(jí)下冊(cè)《磁鐵的吸力》時(shí)，教師先利用觀(guān)察到的現(xiàn)象引入研究問(wèn)題“磁力是怎樣減弱的”，然后借助電子秤、螺桿和磁鐵，讓學(xué)生觀(guān)察實(shí)驗(yàn)情況。教師按照“一塊磁鐵磁力減弱的情況—一塊與多塊異性磁鐵放在一起時(shí)磁力減弱的情況—多塊磁鐵異性磁極相間排列時(shí)磁力減弱的情況—一對(duì)相斥、兩對(duì)相斥、三對(duì)相斥、四隊(duì)相斥等多塊相斥磁鐵排列時(shí)磁力減弱的情況”的順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，層層深入地讓學(xué)生在比較實(shí)驗(yàn)中了解磁力是如何減弱的，以及磁力減弱受什么因素影響。

例如，筆者曾聽(tīng)過(guò)一節(jié)蘇科版教材五年級(jí)上冊(cè)《解釋》的公開(kāi)課，教學(xué)伊始，教師以“嚼口香糖感受口香糖在口腔中的變化”的任務(wù)，讓學(xué)生描述感受。學(xué)生通過(guò)親身體驗(yàn)后描述感受：“剛開(kāi)始嚼的時(shí)候，口香糖是硬的；嚼了一會(huì)兒后，口香糖變軟，甜味和薄荷味越來(lái)越濃；幾分鐘后，口香糖還是軟的，但是甜味和薄荷味消失了?！苯處煶脵C(jī)告訴學(xué)生：“這種感受是個(gè)人的真切體驗(yàn)，是一種事實(shí)?！苯又處熖岢鰡?wèn)題：“口香糖為什么會(huì)出現(xiàn)這些變化？”學(xué)生分析后認(rèn)為：口香糖的糖衣可以溶解，但膠基不能溶解。教師告訴學(xué)生：“這樣對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析并得出結(jié)論，就叫解釋。”隨后，教師讓學(xué)生體驗(yàn)“同時(shí)咀嚼口香糖和薯片，口香糖會(huì)消失”的活動(dòng)。學(xué)生通過(guò)活動(dòng)講述膠基+薯片會(huì)消失的事實(shí)，分析可能是膠基與薯片的成分發(fā)生了反應(yīng)。教師告訴學(xué)生：“雖然可以通過(guò)相關(guān)信息對(duì)一個(gè)現(xiàn)象進(jìn)行解釋?zhuān)珜?shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證解釋的正確性?！闭n程中，教師利用“單獨(dú)嚼口香糖—同時(shí)嚼薯片和口香糖”的漸進(jìn)性活動(dòng)，加深學(xué)生對(duì)事實(shí)和解釋的概念的認(rèn)識(shí)。

再如，教學(xué)蘇科版教材六年級(jí)上冊(cè)《鋼筋混凝土和現(xiàn)代建筑業(yè)》時(shí)，教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生觀(guān)察分析普通混凝土和鋼筋混凝土的不同，為模擬制作和進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)做好認(rèn)知準(zhǔn)備。在制作和測(cè)試的過(guò)程中，教師先讓學(xué)生思考如何進(jìn)行普通混凝土和鋼筋混凝土的承重對(duì)比實(shí)驗(yàn)，以及實(shí)驗(yàn)中需要注意的細(xì)節(jié)，再讓學(xué)生動(dòng)手模擬制作兩種混凝土磚塊。學(xué)生親歷了兩種磚的承重實(shí)驗(yàn)，了解了鋼筋混凝土在抗壓強(qiáng)度方面的優(yōu)勢(shì)，明白優(yōu)質(zhì)的材料對(duì)現(xiàn)代建筑業(yè)發(fā)展的重要作用，對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握更扎實(shí)了。

這種有結(jié)構(gòu)的活動(dòng)設(shè)計(jì)，由于研究活動(dòng)各層次之間有邏輯關(guān)系，所以課堂教學(xué)設(shè)計(jì)得更連貫，能使學(xué)生的思考不斷深入，科學(xué)思維更嚴(yán)密。這種層層相扣的活動(dòng)，使學(xué)生的思維產(chǎn)生碰撞，迸發(fā)出智慧的火花。

有結(jié)構(gòu)的材料、有結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、有結(jié)構(gòu)的活動(dòng)，三者之間的有效融合呈現(xiàn)“思”的骨架，構(gòu)建“做”的脈絡(luò)，造就指向科學(xué)思維和實(shí)踐共生的科學(xué)課堂，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，最終實(shí)現(xiàn)了科學(xué)育人的目標(biāo)。