通過《身體的運動》教學引導學生長時探究

〔摘""要〕"科學學習注重探究實踐，探究實踐是重要的學習方式。為保證充足的探究活動，筆者開展了長時探究的科學教學。長時探究雖然保證了探究活動的時空，但也存在一些問題，如不能很好地激發(fā)學生探究的動力，且缺少探究的支撐、探究的遷移。為解決這些問題，筆者錨定情感動力激發(fā)學生探究熱情，錨定思維動力助力科學思維發(fā)展，錨定建構(gòu)動力實現(xiàn)知識理解遷移運用，開展指向科學思維的長時探究，發(fā)展學生科學素養(yǎng)。本文對通過《身體的運動》教學引導學生長時探究問題進行了探索?！碴P鍵詞〕"小學科學；長時探索；“三力”；科學思維探究實踐是學生學習科學、發(fā)展素養(yǎng)的重要途徑?？茖W課一直倡導探究式教學。筆者嘗試整合實驗、優(yōu)化材料開展長時探究教學，培養(yǎng)學生探究實踐能力。長時探究旨在把時間還給學生，保證學生有較長時間可以探究和研討，促使學生真正成為課堂的主人，從而提高課堂學習效率，深化科學觀念習得，培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)。一、長時探究課堂存在的問題長時探究課堂模式如果真正得到落實，能較好地提升學生自主學習能力、合作學習能力、科學探究能力。但在長時探究課堂實施了一段時間后，筆者發(fā)現(xiàn)學生學習存在以下問題。其一，長時探究前動力不足。學生認為開展探究是老師“要求的”，一切實驗計劃和步驟是老師“設定的”，與本次探究無關的發(fā)現(xiàn)、疑問都是老師“不允許的”，學生沒有產(chǎn)生積極探究欲望，主動學習情緒不高。其二，在長時探究中無所事事。在長時探究中，一般會設置長達15分鐘左右的課堂時間給學生自主探究。但在如此長的一段時間內(nèi)，如果沒有足夠的學習支架和適時的教師指導，學生則不知道該做什么，這成為導致長時探究成為無效探究最根本的原因。其三，長時探究后泛泛而談。研討是學生科學思維走向深度發(fā)展的關鍵階段，但學生在長時探究之后的研討往往過于簡單，研討的作用只局限于得出實驗結(jié)論。教師過分注重探究過程而忽視研討，把更多時間留給探究，而到了該交流研討時，因為時間不夠了，直接將實驗結(jié)論告知學生。長時探究強調(diào)“做”，一定程度忽略“思”，阻礙了學生科學思維的發(fā)展。因此，教師要錨定情感動力、思維動力和建構(gòu)動力，促進學生從時空形式的長時探究走向科學思維發(fā)展的長時探究，培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)。二、指向科學思維的長時探究優(yōu)化策略（一）錨定學生情感動力，鋪設思維“腳手架”心理學家皮亞杰認為：所有智力方面的工作都依賴于興趣，學習的最好刺激乃是對所學材料的興趣。學習需求是產(chǎn)生學習動機的基礎，是激發(fā)學生進行各種學習活動的內(nèi)驅(qū)力。想要讓學生自主參與長時探究，教師必須創(chuàng)設合適的情境，將學習內(nèi)容轉(zhuǎn)化為學生的內(nèi)在需求，驅(qū)動長時探究的情感動力。教學案例分析。筆者執(zhí)教《身體的運動》一課時，在學生認識了骨骼、關節(jié)、肌肉的基礎上，讓他們在舉啞鈴的活動中體會三者是如何協(xié)同合作完成運動的，并將體驗后的想法以拼圖的方式展示出來。第一次展示時，多數(shù)學生都只將肌肉與其中一塊骨骼連接。匯報之后，就自然而然產(chǎn)生疑問：身體運動的動力來自哪里？這時，部分學生認為是骨骼，部分學生認為是肌肉。學生間產(chǎn)生激烈爭論，有了這樣的思維碰撞，學生就會意識到體驗研究得到的證據(jù)是不夠的，需要更多的研究、更多的證據(jù)來支持各自的想法。筆者順勢開展了接下去的實物類比：解剖觀察雞翅的活動。面對學生“運動的動力到底來自哪里”這一疑問，筆者以這個問題為抓手，利用沖突引發(fā)學生思考，激發(fā)學生主動探究欲望。學生迫不及待地想解開“身體的運動”這個暗箱，探究積極性高漲。這樣的問題抓手，實際是搭建了一個真實的問題情境，讓學生基于真實情境開展探究，借助認知沖突，激發(fā)學生主動學習的動機。（二）錨定學生思維動力，建立思維“助推器”在長時探究中，要讓學生積極主動參與探究，教師就要布置有層次的任務，適時適宜地提供必需的學習支架，借助學習工具展示學生思維的全過程，幫助學生獲取證據(jù)、分析證據(jù)，并進行邏輯推理，助力其科學思維的發(fā)展。1.任務化驅(qū)動，實現(xiàn)長時探究?？茖W教材活動設計比較零散，多以小活動的形式呈現(xiàn)，活動零散化一定程度上會導致思維碎片化，且影響學生的深度思維。為落實長時探究，讓學生在較長時間內(nèi)有事可做，教師可適當整合活動內(nèi)容，設計具有一定層次性的活動，采用任務化形式驅(qū)動，加以教師適時點撥和指導，分步驟有序地推進活動開展。教學案例分析。筆者設計了三個任務支持《身體的運動》一課長時探究的開展。第一個任務：體驗研究。通過體驗舉啞鈴過程感受骨骼、關節(jié)、肌肉三者的協(xié)同合作，猜測三者是如何幫助運動的，暴露學生的迷思概念，外顯學習矛盾，以此激發(fā)學生繼續(xù)探究的欲望。第二個任務：實物類比。指導學生解剖雞翅，引導學生通過提拉肌肉發(fā)現(xiàn)肌肉帶動骨骼運動，解決學生學習的難點。第三個任務：三區(qū)尋證。設置學習資料區(qū)、實物類比區(qū)、模型展示區(qū)，讓學生在三區(qū)自主學習收集證據(jù)，完善對于骨骼、關節(jié)、肌肉的認識。三個任務層層遞進，不斷激發(fā)學生繼續(xù)探究的欲望，充分的任務量保證了學生在長時探究中充分探究。通過三個任務有序提供不同證據(jù)，對比不同任務中獲取的證據(jù)，讓學生基于證據(jù)與邏輯，合理論證身體運動的原因。2.結(jié)構(gòu)化材料，發(fā)展實證意識。中國工程院韋鈺院士指出，科學教育具有多方面目標，科學教育應該致力于收集和實證的科學能力。教師要適時、適宜、有序地提供與科學探究有關的有利于學生思考的結(jié)構(gòu)化材料，幫助學生開展大量的觀察與實驗，收集充足的證據(jù)，開展基于證據(jù)的思辨、分析、歸納與總結(jié)，培養(yǎng)學生思維的邏輯性，培養(yǎng)學生收集資料、獲取信息、分析應用信息的能力。教學案例分析。在《身體的運動》一課中，先利用舉啞鈴的活動體驗運動，感受骨骼、關節(jié)、肌肉的協(xié)作運動，引發(fā)學生疑問之后，有序地給學生提供了大量的材料：首先給各小組雞翅解剖，引導學生拉動雞翅肌肉觀察運動情況，解開運動暗箱；再在班級各角落設置不同展示區(qū)，有提供豬腿骨、牛蛙腿的實物類比區(qū)，有骨骼模型等。教材教具模型的模型展示區(qū)，有紙質(zhì)資料、視頻資料的學習資料區(qū)。從體驗研究到實物類比，再到資料學習、模型展示，有層次有結(jié)構(gòu)地給學生搭建支架、出示材料，讓學生在眾多材料中找證據(jù)，證實自己的猜測?！渡眢w的運動》是一個“解暗箱”的活動過程，簡單使用教材中筷子、皮筋、線繩等教具進行教學，雖能模擬骨骼、關節(jié)、肌肉三者的關系，但是缺少“親眼見證”的實證。筆者借助實物類比、資料學習、模型展示三個展區(qū)中的不同材料，幫助學生一步步地構(gòu)建科學觀念。同時，學習材料給予學生的順序也是經(jīng)過深思熟慮的。讓學生先體驗發(fā)現(xiàn)與迷思觀念的不同，引發(fā)思考真正的“運動的動力”到底是什么；再借助各類材料，真實地展現(xiàn)給學生。學生只有經(jīng)歷了一次真正的收集證據(jù)的過程，才能把握基于事實的嚴密論證過程，發(fā)展實證意識。3.多樣化呈現(xiàn)，助力思維可視。學生思維發(fā)生在大腦深處，需要借助合適的實驗記錄單外顯學生思維。借助各類實驗記錄單、圖表、圖片、模型等呈現(xiàn)證據(jù)、呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，以此作為后續(xù)有效研討的依據(jù)，并達成科學共識。多樣化的呈現(xiàn)方式可以發(fā)現(xiàn)學生思維發(fā)生的痕跡，幫助學生發(fā)現(xiàn)學習中不清楚、不明確的部分，以此確定思維發(fā)展方向，促進學生科學思維的發(fā)展。教學案例分析。在《身體的運動》一課中，筆者設計了兩次學生展示呈現(xiàn)的機會。第一次呈現(xiàn)迷思觀念，讓學生有機會上臺說一說對于身體運動的理解。第二次呈現(xiàn)完成長時取證之后的修訂觀念，展現(xiàn)科學觀念的迭代。實驗記錄單為順利完成長時探究提供了隱性指導，也是長時探究中必要的學習支架。兩次呈現(xiàn)的記錄單是同一份，使用較大的便于展示的磁板，可將骨骼、關節(jié)、肌肉自由吸在磁板上。但對學生的要求不盡相同：第一次只需呈現(xiàn)三者的位置關系，說說三者是如何協(xié)作的；第二次則不僅要呈現(xiàn)三者的位置關系，還要圖文結(jié)合，解釋三者是如何協(xié)調(diào)工作及各部分的作用。在三區(qū)尋證的過程中，“走馬觀花式瀏覽”肯定不行，筆者提供了更為開放的記錄單，便于學生記錄收集到的證據(jù)，也便于后期交流研討。兩次呈現(xiàn)機會，一次暴露學生迷思觀念及學習的困難點，創(chuàng)設真實問題情境，激發(fā)學生自主探究欲望；一次全班展示交流，基于研討更容易達到全班共識。兩份記錄單結(jié)合使用，一份記錄學生思維發(fā)展的變化過程，從迷思概念到基于證據(jù)和邏輯推理的科學觀念，展現(xiàn)了學生在課堂中思維的進階；一份記錄學生長時探究中搜集的證據(jù)，既是基礎，也是拓展。（三）錨定學生建構(gòu)動力，搭建思維“立交橋”科學思維的發(fā)展不僅需要動手實踐，更需要研討交流后自主構(gòu)建科學觀念，也不局限于課堂，不局限于教材，需要將科學知識運用于實際生活，在真實問題情境中發(fā)生知識的遷移與應用，教師需要在課堂上搭建思維“立交橋”，幫助學生拓展科學思維。1.強化交流研討，構(gòu)建科學觀念。長時探究強調(diào)時間上的探究，注重實踐探究，但科學思維的發(fā)展更需要對搜集的證據(jù)、觀察的現(xiàn)象進行交流與研討。在交流與研討過程中，論證證據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題，解答疑惑，是學生思維的交流、碰撞與補充，從而形成班級共識，構(gòu)建科學觀念。教學案例分析。在《身體的運動》一課研討活動中，學生完成在學習資料區(qū)、模型展示區(qū)、實物類比區(qū)搜集證據(jù)后，組織班級交流本節(jié)課的重難點問題：人體上臂到底是如何運動的？骨骼、關節(jié)、肌肉到底是如何協(xié)同合作的？學生根據(jù)獲取的證據(jù)，自主歸納提煉發(fā)現(xiàn)三者運動的特點。筆者追問：“為什么你得出這個結(jié)論？你的依據(jù)是什么？”引導學生結(jié)合觀察到的實驗現(xiàn)象和收集到的信息，解釋自己的結(jié)論，展現(xiàn)思維的全過程。同時，筆者還鼓勵學生相互提問、相互答疑，促進科學觀念的不斷深化。對于直接得到的實驗結(jié)論，筆者鼓勵師生間、生生間的追問和質(zhì)疑。追問和質(zhì)疑能促使學生不斷反思自身不正確的想法，引導學生思考更多，不斷促使證據(jù)與結(jié)論相關聯(lián)，讓論證更深入，以此發(fā)展學生的思辨能力。2.重視實踐應用，實現(xiàn)理解遷移。學生科學學習的過程，不僅要獲得基礎科學知識、掌握必要的科學技能，更要把所學的科學知識和科學技能理解遷移運用至新的問題情境中。將科學課獲得的知識與生活實際相聯(lián)系，能讓學生認識到科學知識與生活是相關聯(lián)的，幫助學生拓展科學實驗知識面，以實現(xiàn)學以致用。教學案例分析。學生在了解骨骼、關節(jié)、肌肉特點和三者的協(xié)調(diào)運動之后，筆者又展示了合頁、吊機、挖機等物體，讓學生找一找這些仿生學物體中蘊含著怎樣的科學原理，是對骨骼、關節(jié)、肌肉理解的深化，并根據(jù)它們的特點自主分析仿生學物體，實現(xiàn)理解遷移。在課堂教學中，將科學實驗與生活緊密聯(lián)系在一起，有助于擴展學生的知識面。“授人以魚不如授人以漁”，筆者在課堂中帶領學生研究了合頁、