【摘 要】小學(xué)科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂是一種以“活動”和“思維”為主線，關(guān)注“問題”和“證據(jù)”之間的關(guān)聯(lián)，力求探究實(shí)踐和科學(xué)思維關(guān)聯(lián)共生、螺旋發(fā)展的課堂教學(xué)形態(tài)。該課堂以科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)為導(dǎo)向，以“情境場”“問題串”和“證據(jù)鏈”為構(gòu)成要素，在教學(xué)實(shí)踐中注重驅(qū)動性問題的生成、探究活動的開展及知識運(yùn)用。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)科學(xué)；“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂；活動；思維；問題；證據(jù)

【中圖分類號】G623.6 "【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A "【文章編號】1005-6009（2024）33-0054-03

【作者簡介】1.劉德云，南京市江寧區(qū)教學(xué)研究室（南京，211100）科學(xué)教研員，高級教師；2.張駿，南京市江寧實(shí)驗(yàn)小學(xué)（南京，211100）副校長，高級教師，南京市科學(xué)學(xué)科帶頭人。

堅(jiān)持素養(yǎng)導(dǎo)向是新一輪課程改革的重要特征。發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)需要教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變。就科學(xué)學(xué)科而言，讓學(xué)生“像科學(xué)家那樣思考”，“為科學(xué)思維而教”是深化科學(xué)教學(xué)改革的關(guān)鍵。但思維不可見地發(fā)生于大腦中，發(fā)生與否、質(zhì)量如何，很難像探究活動那樣能被清晰地觀察到。在日常的科學(xué)課中，我們常常見到探究活動與科學(xué)思維脫離或重探究輕思維的現(xiàn)象。為有效解決這一問題，筆者借鑒已有的研究，結(jié)合區(qū)域教學(xué)實(shí)踐，嘗試基于素養(yǎng)導(dǎo)向打造小學(xué)科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂。

一、科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂的內(nèi)涵及要素

（一）科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂的內(nèi)涵

“雙螺旋結(jié)構(gòu)”是生物學(xué)上用以描述DNA分子結(jié)構(gòu)的概念。小學(xué)科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂借鑒了這一概念，其以“活動”和“思維”為主線，關(guān)注“問題”和“證據(jù)”之間的關(guān)聯(lián)，力求探究實(shí)踐和科學(xué)思維關(guān)聯(lián)共生、螺旋發(fā)展，進(jìn)而讓學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中思，發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)，其結(jié)構(gòu)見圖1。

活動和思維是科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂的兩條主線。活動主要是以實(shí)踐為特征的科學(xué)探究和技術(shù)與工程實(shí)踐，包括動手操作、實(shí)驗(yàn)?zāi)M、信息搜集、觀察與考察、構(gòu)思與設(shè)計(jì)、操作與實(shí)現(xiàn)、驗(yàn)證與優(yōu)化等。思維是指心智活動，表現(xiàn)為分析與綜合、比較與分類、演繹與歸納以及判斷、推理等思維的過程和形式，主要用以感受、提取、理解、判斷、選擇、記憶、想象、假設(shè)、推理，并以此助力探究實(shí)踐活動。兩條螺旋主線通過問題和證據(jù)貫連并構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的課堂結(jié)構(gòu)。問題的設(shè)計(jì)要圍繞探究目標(biāo)，指向明確，這些具有一定邏輯結(jié)構(gòu)的問題組成問題鏈，環(huán)環(huán)相扣，成為指向同一目標(biāo)的整體。證據(jù)是指學(xué)生在探究實(shí)踐活動中通過觀察、實(shí)驗(yàn)、調(diào)查等多種途徑獲得的事實(shí)和數(shù)據(jù)，通過對證據(jù)的整理、分析，可形成具有內(nèi)在邏輯關(guān)系、能夠證實(shí)或證偽科學(xué)問題的證據(jù)鏈條。

（二）科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂的構(gòu)成要素

科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂的構(gòu)成要素包括“情境場”“問題串”和“證據(jù)鏈”。

情境場的作用在于呈現(xiàn)已有經(jīng)驗(yàn)，引發(fā)認(rèn)知沖突。學(xué)生學(xué)習(xí)的過程是其認(rèn)知結(jié)構(gòu)不斷改造和拓展的過程。真實(shí)情境中產(chǎn)生的問題可以讓學(xué)生將已有的知識經(jīng)驗(yàn)與情境進(jìn)行相互作用，從而促進(jìn)認(rèn)知結(jié)構(gòu)發(fā)展。

問題串的作用在于讓活動有層次，讓思維連貫。問題是學(xué)習(xí)的核心，也是學(xué)生思維發(fā)展的動力和方向。一系列關(guān)鍵問題相互關(guān)聯(lián)，不斷遞進(jìn)，能使活動逐層進(jìn)階，讓學(xué)生的思維具有連續(xù)性。

證據(jù)鏈的作用在于引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行推理并建構(gòu)知識。在科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂中，學(xué)生提出自己的觀點(diǎn)，然后尋找證據(jù)，對證據(jù)進(jìn)行篩選、整理、組合，形成具有內(nèi)在邏輯聯(lián)系的證據(jù)鏈，繼而證明自己的觀點(diǎn)，建構(gòu)科學(xué)概念。證據(jù)鏈對應(yīng)著相關(guān)問題，有利于學(xué)生將探究結(jié)果和科學(xué)概念形成有機(jī)聯(lián)系，也有利于增進(jìn)學(xué)生對科學(xué)概念的理解。

二、科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂的樣態(tài)

第一，真實(shí)情境生發(fā)驅(qū)動性問題。驅(qū)動性問題是活動與思維螺旋發(fā)展的內(nèi)在動力。在科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂中，驅(qū)動性問題是在情境中自然產(chǎn)生的，這要求課堂上創(chuàng)設(shè)的情境和學(xué)生的生活緊密相連并使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，同時(shí)教師也要鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑，敢于提問。

第二，結(jié)構(gòu)化問題引導(dǎo)實(shí)踐進(jìn)階。在科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂中，教師依據(jù)科學(xué)概念的建構(gòu)過程，設(shè)計(jì)一系列關(guān)鍵問題，隨著一個(gè)個(gè)關(guān)鍵問題的解決，探究實(shí)踐活動也逐步深入，層層遞進(jìn)的問題讓學(xué)生的探究實(shí)踐進(jìn)階發(fā)展。

第三，證據(jù)鏈優(yōu)化思維歷程。關(guān)鍵問題的解決離不開有效證據(jù)的支持，獲取證據(jù)的過程也是學(xué)生思維發(fā)展的過程。獲取證據(jù)的方法有很多，常見的是觀察、實(shí)驗(yàn)和調(diào)查等。獲取證據(jù)之后，就需要對證據(jù)進(jìn)行整理、組合、分析，形成具有內(nèi)在邏輯關(guān)系的證據(jù)鏈。這對于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，優(yōu)化思維歷程至關(guān)重要。

三、科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂的實(shí)施策略

在科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂中，教師基于教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)情境，生成驅(qū)動性問題，探究活動從問題開始，圍繞問題展開。在此過程中，活動為明線，思維為暗線，二者在問題驅(qū)動下不斷向前發(fā)展。

1.創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境生成驅(qū)動性問題

在科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂中，教師應(yīng)首先深入研析教學(xué)內(nèi)容，明確教學(xué)目標(biāo)，然后圍繞探究活動設(shè)計(jì)驅(qū)動性問題，激發(fā)學(xué)生探究興趣，激活學(xué)生已有認(rèn)知，引發(fā)學(xué)生思考。驅(qū)動性問題具有挑戰(zhàn)性，往往在具有真實(shí)性且能引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突的情境中產(chǎn)生。

如在教學(xué)蘇教版《科學(xué)》五上《熱對流》一課時(shí)，教師先出示通過鐵架臺固定的裝有水和金魚的球形燒瓶（見圖2），并提問“像這樣用酒精燈給球形燒瓶加熱，里面的金魚會怎樣？”。由于前一課學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了熱傳導(dǎo)，加上之前自己的生活經(jīng)驗(yàn)，大多數(shù)學(xué)生預(yù)測金魚會被燙死。然后，教師加熱，學(xué)生發(fā)現(xiàn)球形燒瓶瓶口附近的水沸騰了，但金魚依然自由自在地在水里游動。此時(shí)，學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突。教師請學(xué)生代表用手觸碰球形燒瓶的瓶底，學(xué)生發(fā)現(xiàn)那里的水并不熱。這時(shí)，教師再出示日常生活中用燒水壺?zé)膱D片（見圖3），學(xué)生回憶家里用燒水壺?zé)膱鼍?，紛紛表示一段時(shí)間后整壺水都沸騰了。有了認(rèn)知沖突，教師順勢引導(dǎo)學(xué)生對比觀察，思考有什么發(fā)現(xiàn)。學(xué)生發(fā)現(xiàn)它們加熱的位置不同，自然而然地產(chǎn)生“燒水壺?zé)畷r(shí)熱是怎樣傳遞的？”這一問題。該問題是學(xué)生親眼所見且與生活經(jīng)驗(yàn)相沖突的，更關(guān)鍵的在于他們已有的知識解釋不了這一現(xiàn)象。因此，該問題對學(xué)生來說具有挑戰(zhàn)性，能激發(fā)他們的探究興趣，可成為整堂課的驅(qū)動性問題。

2.開展探究活動著力問題解決

驅(qū)動性問題會引發(fā)學(xué)生一連串的指向問題解決的思維活動和學(xué)習(xí)行為。驅(qū)動性問題并非一成不變，可能會在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中發(fā)生變化或衍生出新的問題。這些問題推動著探究活動的開展和問題的解決，也指引著學(xué)生思考。

“燒水壺?zé)畷r(shí)熱是怎樣傳遞的？”這一驅(qū)動性問題引發(fā)了探究活動。而探究活動的開展必然需要一系列的思維活動作支撐，如：對于問題“燒水壺?zé)畷r(shí)熱是怎樣傳遞的？”，學(xué)生自己有什么想法（預(yù)測）？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、搜集證據(jù)，證明自己的想法？實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路是什么？如何解決實(shí)驗(yàn)中諸如觀察水流路徑、測量水溫等問題？實(shí)驗(yàn)中要觀察到什么現(xiàn)象、搜集什么樣的證據(jù)才能證明自己的預(yù)測是正確的？這些思維活動以問題的形式呈現(xiàn)，是由“燒水壺?zé)畷r(shí)熱是怎樣傳遞的？”這一驅(qū)動性問題衍生出的，它們推動著探究活動不斷深入。通過探究活動，學(xué)生觀察到水壺中的水在加熱過程中的流動路徑并獲得水溫變化的數(shù)據(jù)。通過分析，他們發(fā)現(xiàn)了這一過程中熱的傳遞路徑，解決了“燒水壺?zé)畷r(shí)熱是怎樣傳遞的？”這一問題，形成了熱對流的初步概念。這時(shí)，教師再引導(dǎo)學(xué)生基于水的熱對流類比產(chǎn)生新的問題，如“由水的這種傳遞熱的方式，你推測還有哪些物質(zhì)也可能像這樣傳遞熱？”，進(jìn)一步引發(fā)學(xué)生對其他液體（比如白醋、食用油）和空氣等氣體的熱傳遞方式的探究。而在這一系列具有邏輯結(jié)構(gòu)的探究活動中，學(xué)生又會產(chǎn)生新的問題，如“這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有什么相同之處？”。通過對這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析、歸納，學(xué)生才能真正構(gòu)建“液體或氣體受熱上升，遇冷下降，循環(huán)流動，使冷、熱液體或氣體相互混合”這樣的“熱對流”概念，同時(shí)也才能真正發(fā)現(xiàn)和理解熱對流時(shí)熱總是從溫度較高處傳到溫度較低處這樣的規(guī)律。

3.聯(lián)系生活實(shí)際進(jìn)行知識應(yīng)用

問題的解決不是學(xué)習(xí)的終點(diǎn)。教師應(yīng)聯(lián)系生活實(shí)際，引導(dǎo)學(xué)生利用獲得的科學(xué)概念去解決新的問題，從而推動學(xué)生思維向前發(fā)展。在《熱對流》的教學(xué)中，在學(xué)生解決了液體或氣體是怎樣傳遞熱的問題后，教師并沒有終止學(xué)習(xí)活動，而是讓學(xué)生解釋課始球形燒瓶中的金魚為什么不會被燙死的現(xiàn)象。學(xué)生在解釋過程中進(jìn)一步深化對概念的理解。接著，教師又演示用紙杯制作的簡易走馬燈，學(xué)生嘗試解釋它能轉(zhuǎn)動的原因，教師指導(dǎo)學(xué)生制作走馬燈，讓學(xué)生在動腦動手中內(nèi)化“熱對流”的概念。課尾，教師讓學(xué)生留心觀察生活中的熱對流現(xiàn)象。這一系列聯(lián)系生活實(shí)際的教學(xué)，讓學(xué)生在知識的應(yīng)用中發(fā)展思維，形成素養(yǎng)。

【參考文獻(xiàn)】

［1］李菲.在《撬重物的竅門》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中構(gòu)筑“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂［J］.小學(xué)科學(xué)，2023（24）：70-72.

［2］李菲.試述小學(xué)科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂操作要點(diǎn)［J］.課程教育研究，2023（12）：88-90.

［3］胡衛(wèi)平，劉守印.義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）解讀［M］.北京：高等教育出版社，2022.

［4］張駿.科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂的構(gòu)建：以蘇教版科學(xué)四年級上冊“浮力”的教學(xué)為例［J］.小學(xué)教學(xué)研究，2023（36）：18-20，23.