廣東省深圳市龍華區(qū)外國(guó)語(yǔ)學(xué)校教育集團(tuán) 江翠情

根據(jù)維果茨基的理論，學(xué)生從現(xiàn)有水平到達(dá)可能的發(fā)展水平，要越過(guò)中間的最近發(fā)展區(qū)。合適的最近發(fā)展區(qū)可以幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)中主動(dòng)構(gòu)建認(rèn)知，但若是最近發(fā)展區(qū)的跨度較大，大部分學(xué)生較難通過(guò)自身努力來(lái)跨越。此時(shí)，教師應(yīng)該及時(shí)給學(xué)生提供高度合適的“學(xué)習(xí)支架”，使學(xué)生可以沿著它逐步攀升去“采摘”學(xué)習(xí)成果。提供學(xué)習(xí)支架，這并不意味著讓學(xué)生放棄思考，而是提供一些合理的材料支持、方法支撐和思維點(diǎn)撥，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有序的科學(xué)探究，整個(gè)“攀爬”的過(guò)程依然由學(xué)生獨(dú)立去完成。

從素養(yǎng)生成的角度來(lái)看，學(xué)習(xí)支架可以分為文化支架、操作支架和觀(guān)點(diǎn)表達(dá)支架。從功能性角度來(lái)看，學(xué)習(xí)支架可分材料支架、情境支架、問(wèn)題支架、信息處理支架、模型支架、指導(dǎo)支架、微課支架等。根據(jù)學(xué)生學(xué)情和探究活動(dòng)的不同，教師需要分析探究過(guò)程中的難點(diǎn)，設(shè)計(jì)具有針對(duì)性的學(xué)習(xí)支架。此外，提供支架的“高度”、時(shí)機(jī)和方式也需要考慮，確保給學(xué)生留出充足的探究時(shí)間和空間。本文以“機(jī)械擺鐘”一課為例，以突破教學(xué)難點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為目標(biāo)，對(duì)探究過(guò)程中的支架設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述。

一、梳理教材，厘清教學(xué)難點(diǎn)

“機(jī)械擺鐘”是教科版科學(xué)五年級(jí)上冊(cè)“計(jì)量時(shí)間”單元的第四課。在前面的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)了解了計(jì)量時(shí)間的不同工具，如日晷、水鐘等簡(jiǎn)易的時(shí)鐘，本課的教學(xué)目標(biāo)是認(rèn)識(shí)“機(jī)械擺鐘”，學(xué)生通過(guò)觀(guān)察、制作、交流、研討等活動(dòng)歸納分析出鐘擺的等時(shí)性。在探究過(guò)程中，主要有以下難點(diǎn)：

（1）學(xué)生觀(guān)察鐘擺的運(yùn)動(dòng)，能夠理解來(lái)回?cái)[動(dòng)為一個(gè)周期，但較難準(zhǔn)確測(cè)量擺的擺動(dòng)次數(shù)。在通常的教學(xué)中，大部分小組會(huì)因?yàn)闆](méi)有注意到實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)，而得不到合理的探究結(jié)果。

（2）由于數(shù)據(jù)較多，學(xué)生在分析數(shù)據(jù)和歸納總結(jié)擺的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)時(shí)也會(huì)遇到困難。此外，基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出合理猜想，尋找證據(jù)進(jìn)行初步驗(yàn)證，這也對(duì)學(xué)生的科學(xué)思維提出了較高的要求。

二、巧搭支架，助力科學(xué)探究

（一）借助模型支架，奠定認(rèn)知基礎(chǔ)

1.實(shí)物模型支架——激活經(jīng)驗(yàn)

近現(xiàn)代是如何準(zhǔn)確計(jì)時(shí)的？圍繞這個(gè)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，引導(dǎo)出本課的學(xué)習(xí)對(duì)象——機(jī)械擺鐘。由于學(xué)生在日常生活中很少看見(jiàn)機(jī)械擺鐘，對(duì)其比較陌生。因此，教師直接展示實(shí)物，接著拆除外部結(jié)構(gòu)展示擺鐘的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。以此作為實(shí)物模型支架（如圖1），引導(dǎo)學(xué)生觀(guān)察并認(rèn)識(shí)擺鐘的結(jié)構(gòu)。

圖1 機(jī)械擺鐘實(shí)物

2.自制模型支架——明確概念

對(duì)于五年級(jí)學(xué)生而言，理解來(lái)回?cái)[動(dòng)為一個(gè)周期、準(zhǔn)確測(cè)量擺的擺動(dòng)次數(shù)等具有一定的難度。因此，教師自制結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單的模型（如圖2）作為支架，在黑板上模擬演示。學(xué)生通過(guò)觀(guān)察模型的擺動(dòng)特點(diǎn)，思考擺鐘的計(jì)時(shí)方式，生成“擺動(dòng)計(jì)時(shí)”的概念，認(rèn)識(shí)擺動(dòng)的周期性。

圖2 自制擺鐘模型

3.軟件模型支架——協(xié)同探究

明確了擺動(dòng)計(jì)時(shí)的概念之后，學(xué)生還不能準(zhǔn)確地測(cè)量其擺動(dòng)次數(shù)。他們?nèi)菀讓[動(dòng)的一個(gè)周期（左→右→左）計(jì)為兩次，或?qū)⒉煌暾闹芷谟?jì)為一次，導(dǎo)致計(jì)數(shù)結(jié)果有偏差。因此，筆者使用了網(wǎng)絡(luò)在線(xiàn)模擬軟件。軟件內(nèi)可以設(shè)置不同的擺動(dòng)條件，如擺繩長(zhǎng)度、擺錘重量等，而且具有標(biāo)尺、擺動(dòng)軌跡線(xiàn)等功能，教師可以根據(jù)教學(xué)需要進(jìn)行個(gè)性化的設(shè)置。借助現(xiàn)代技術(shù)支架的模型支架，學(xué)生可以進(jìn)一步明確擺動(dòng)計(jì)時(shí)的概念，同時(shí)提高觀(guān)測(cè)擺動(dòng)次數(shù)的能力。

（二）準(zhǔn)備材料支架——提高實(shí)驗(yàn)效率

在“自制一個(gè)擺”的探究活動(dòng)中，繩子打結(jié)、測(cè)量長(zhǎng)度等操作會(huì)花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間。由于這些操作不是本課的重點(diǎn)，筆者在教學(xué)準(zhǔn)備時(shí)為學(xué)生提供已經(jīng)打結(jié)好、定好長(zhǎng)度和擺重的半結(jié)構(gòu)化材料作為材料支架（如圖3），簡(jiǎn)化學(xué)生的操作，提高了實(shí)驗(yàn)探究的效率。

圖3 半結(jié)構(gòu)化的擺

在準(zhǔn)備材料時(shí)，教師還可以有意設(shè)計(jì)差異化的材料，如不同擺長(zhǎng)、不同擺重的擺。各小組在實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)同一個(gè)擺具有等時(shí)性，但是不同擺的擺動(dòng)次數(shù)是不同的，擺的擺動(dòng)次數(shù)和什么因素有關(guān)呢？差異化的實(shí)驗(yàn)材料為后續(xù)的研討提供了較大的空間。

（三）提供指導(dǎo)支架——細(xì)化實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)

由于本課實(shí)驗(yàn)具有一定的難度，教師可以先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示作為指導(dǎo)支架。接著，再邀請(qǐng)學(xué)生上臺(tái)進(jìn)行操作示范。學(xué)生的操作可能會(huì)有一些錯(cuò)誤，教師可以抓住失敗實(shí)驗(yàn)中的正面效應(yīng)，邀請(qǐng)其他同學(xué)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。師生共同討論總結(jié)出實(shí)驗(yàn)操作的要點(diǎn):（1）起始時(shí)不能給擺推力，讓其自由擺動(dòng)；（2）擺動(dòng)幅度不能太大；（3）擺動(dòng)過(guò)程中不能撞擊到鐵架臺(tái)。

此外，教師還可以在探究記錄單上標(biāo)注一些實(shí)驗(yàn)操作方法、重點(diǎn)步驟指示和記錄內(nèi)容作為指導(dǎo)支架，進(jìn)一步降低探究過(guò)程中實(shí)驗(yàn)操作的難度，提高實(shí)驗(yàn)的有效性。

（四）設(shè)計(jì)信息處理支架——構(gòu)建科學(xué)概念

匯總并分析小組實(shí)驗(yàn)探究獲得的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)這一步驟非常關(guān)鍵。本課除了給學(xué)生提供探究記錄表，筆者還設(shè)計(jì)了班級(jí)匯總表和數(shù)據(jù)趨勢(shì)圖作為信息處理支架（如圖4）。學(xué)生需要將收集的小組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)粘貼到班級(jí)的圖表中。利用這些可視化的數(shù)據(jù)圖，學(xué)生不僅可以看到自己小組的數(shù)據(jù)，也會(huì)關(guān)注全班的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為觀(guān)點(diǎn)，在研討環(huán)節(jié)中進(jìn)行集體論證。

圖4 班級(jí)匯總表

通過(guò)比較，學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)同一個(gè)擺的擺動(dòng)次數(shù)基本相同，即擺具有等時(shí)性的特點(diǎn)。但學(xué)生在比較不同小組的數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)矛盾沖突：不同小組擺的擺動(dòng)次數(shù)并不相同。利用這種生成式的教學(xué)資源，教師適時(shí)地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入思考：擺的快慢和什么因素有關(guān)？學(xué)生會(huì)有很多猜想，比如擺繩的長(zhǎng)短、擺錘的重量、擺動(dòng)幅度等。如何驗(yàn)證這些猜想呢？筆者邀請(qǐng)擺動(dòng)次數(shù)明顯不同的三個(gè)小組展示實(shí)物，學(xué)生通過(guò)觀(guān)察不同的擺，尋找證據(jù)來(lái)支撐觀(guān)點(diǎn)。這種信息處理支架的設(shè)計(jì)，可以引導(dǎo)學(xué)生在繁雜的數(shù)據(jù)中進(jìn)行歸納總結(jié)。

（五）嵌入多樣支架，激發(fā)探究興趣

教師作為科學(xué)探究的引導(dǎo)者和參與者，在課堂上應(yīng)把握學(xué)生的探究過(guò)程和思維過(guò)程，適時(shí)地提供相應(yīng)的資源、工具和方法作為學(xué)習(xí)支架，讓學(xué)生想探究、能探究、樂(lè)探究。除上文提到的支架，本課還可提供其他的支架設(shè)計(jì)促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究。

1.問(wèn)題支架——啟發(fā)學(xué)生思維

在引出探究對(duì)象后，學(xué)生對(duì)于機(jī)械擺鐘會(huì)感到好奇并產(chǎn)生許多疑問(wèn)。教師應(yīng)該尊重學(xué)生的好奇心，可以通過(guò)提出開(kāi)放性問(wèn)題：“關(guān)于機(jī)械擺鐘，大家有什么想要了解的知識(shí)？”引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)提出想探究的問(wèn)題，如：機(jī)械擺鐘是怎樣工作的？擺鐘的測(cè)量誤差是多少？擺鐘能不能一直擺動(dòng)下去？學(xué)生在提出問(wèn)題的同時(shí)也啟發(fā)其他同學(xué)的思維，營(yíng)造班級(jí)討論的氣氛。最后由教師匯總學(xué)生的問(wèn)題，形成課堂的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題。從學(xué)生感興趣的問(wèn)題引入探究活動(dòng)，能夠極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和探究欲，體現(xiàn)出“以生為本”的課堂理念。

在對(duì)本課的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究和研討后，有些學(xué)生會(huì)顯得意猶未盡，教師可以引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)更多問(wèn)題，比如“為什么擺動(dòng)幅度越來(lái)越小”等問(wèn)題。通過(guò)對(duì)開(kāi)放性問(wèn)題的探討，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)思結(jié)合，有效訓(xùn)練學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探究的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

2.微課支架——拓展認(rèn)知范圍

在了解擺的等時(shí)性后，有學(xué)生依然不理解真實(shí)的擺鐘是如何通過(guò)擺動(dòng)來(lái)計(jì)時(shí)的，如果此時(shí)教師沒(méi)有去引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注這個(gè)問(wèn)題，學(xué)生可能會(huì)很快失去興趣。因此，教師可以通過(guò)播放微課視頻，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)擒縱器這一關(guān)鍵鐘擺結(jié)構(gòu)，及時(shí)為學(xué)生答疑解惑，讓學(xué)生產(chǎn)生進(jìn)一步探究計(jì)時(shí)工具的興趣，也感受到生活中處處有科學(xué)。

三、優(yōu)化設(shè)計(jì)，促進(jìn)思維成長(zhǎng)

開(kāi)展有價(jià)值的科學(xué)探究活動(dòng)，是科學(xué)學(xué)習(xí)的關(guān)鍵。但是學(xué)生在進(jìn)行科學(xué)探究活動(dòng)時(shí)會(huì)遇到許多困難，影響學(xué)習(xí)效果。教師通過(guò)巧搭學(xué)習(xí)支架，可以幫助學(xué)生突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)并完成科學(xué)概念的建構(gòu)。本課的教學(xué)設(shè)計(jì)主要有以下特色：

一是設(shè)計(jì)合理的學(xué)習(xí)支架（如圖5）。在本課的教學(xué)中，對(duì)于不同探究過(guò)程的學(xué)習(xí)難點(diǎn)，教師應(yīng)適時(shí)地提供學(xué)習(xí)支架，幫助學(xué)生順利完成一系列有邏輯的學(xué)習(xí)活動(dòng)，逐步探索鐘擺運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，進(jìn)行有效的科學(xué)探究。

圖5 利用支架突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)

二是注重學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)。本課的教學(xué)利用學(xué)習(xí)支架的設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題，開(kāi)展科學(xué)探究收集數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)班級(jí)記錄表的數(shù)據(jù)分析，學(xué)生在觀(guān)察和自我監(jiān)控中，形成新的思維增長(zhǎng)點(diǎn)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為觀(guān)點(diǎn)進(jìn)行輸出。學(xué)生在自主建構(gòu)科學(xué)概念的同時(shí)，嘗試依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提出猜想，建立證據(jù)與假設(shè)之間的聯(lián)系，促進(jìn)了科學(xué)思維的發(fā)展。