在《弹簧测力计》课堂探索以探究能力为导向的教学模式

谢静林

科学技术的迅猛发展极大地改变了人类社会生活诸领域。科学作为义务教育阶段一门重要的基础学科，对培养当下以及未来适应智能化时代的合格公民具有重要作用。科技对于提升国家战略地位的作用越发凸显。科技人才的培养靠教育，而科学学科正是培养未来科技人才的重要途径。

如何在核心素养时代培养学生的科学探究能力，是广大一线科学教师亟待解决的重要问题。本文以《弹簧测力计》为例，探索学玩思行“四位一体”的课堂教学模式，即以预学激活学生自主学习储能、以游戏激发学生自主探究兴趣、以纠错重建学生探究思维图谱、以实践塑造学生科学探究品格。

21世纪科学技术的飞速发展，极大影响与变革着人类的生活方式、生产方式及思维方式。科学已经不仅仅作为一种推动社会进步的重要驱动力，而且是代表着一种实事求是、追求真理的思维方式和生活态度，更是当代公民一种必备的素质。

《义务教育小学科学课程标准》在前言部分就明确指出：“小学科学课程旨在通过探究式学习，保护学生对自然的好奇心，激发他们对科学的兴趣，帮助学生建立一些基本的科学概念，培养科学探究能力和科学态度，初步形成对科学的认识，从而有效地培养学生的科学素养。”21世纪是核心素养时代，核心素养时代下如何将科学学科核心素养融入日常课堂教学，紧紧围绕科学学科核心素养，培养具有良好科学知识、敢于探究质疑、勤于动手实践能力的学生？这是引领当下小学科学学科走向深度改革之路的重要议题。而这一切都依托科学学科核心素养这一根本框架。

一、科学学科核心素养概念

所谓科学学科核心素养，是指“学生在接受科学教育过程中，逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力”。它主要由四个维度构成，即科学观念与应用、科学思维与创新、科学探究与交流、科学态度与责任。

在这四个维度中，科学观念、科学思维和科学态度都是思维观念层面的素养，唯有科学探究属于实践层面的素养。因此可以这样理解：科学探究既是一种过程，也是一种学习方式和科学研究方式，还是一种学习科学观念、发展科学思维、形成科学态度和责任的手段与途径。

着力培养学生的科学探究能力，是有效培育科学学科核心素养的重要路径。以下结合小学四年级科学课《弹簧测力计》，简要阐述如何立足于学科核心素养框架，结合科学教学实际，着力培养小学生的科学探究能力。

二、教学内容简介

《弹簧测力计》是教科版科学四年级上册第三单元“运动和力”单元的第四课的教学内容。本单元前三节课主要让学生了解小车动力的大小与小车之间的关系，逐渐转向对重力、反冲力、弹力等一些重要物理概念的理解。本课教学内容从日常体育活动——拔河比赛入手，让学生在富有生活情境的活动场景中，体会拔河比赛时双方所展开的力的较量，从而引入研究主题——力的大小测量。

本课时主要安排了两个学习活动，一是学生认识弹簧测力计。学生通过观察，认识弹簧测力计的结构、计量单位、刻度标识及如何读数。这是弹簧测力计使用的前提。二是学生能正确使用弹簧测力计测量力的大小。在学生使用弹簧测力计测量力的大小时，一方面要有效引导学生切身感受不同力的大小，另一方面让学生学会先估计后测量物体的方法。

三、以探究能力为导向的小学科学“四位一体”教学模式

以探究能力为导向的小学科学“四位一体”教学模式，是指以培养学生对科学理论与实践的探究能力为主，形成学玩思行“四位一体”的课堂教学模式。所谓“学”，即课前学生的自主预学，让学生明白知识重点;“玩”，即课堂上教师设计的科学游戏活动;“思”则是依托错题，通过让学生主动思考错误成因，帮助学生重新建立正确的知识体系;“行”是指动手实践，通过亲自动手进行科学小实验，掌握实验方法，形成科学思维链。学、玩、思、行四个元素相互作用、相互影响，共同帮助学生形成自主探究这一核心能力。

（一）以预学激活学生自主学习潜能

教材是知识呈现的重要文本载体。教材中的文字、图片等都是可学习的资源。教材是架在教师和学生之间的一座隐形桥梁，一头连着教师的教学，一头连着学生的学习。因此，教师要以教材为蓝本，巧妙设计预习问题，帮助学生有效学习教材。

学生与教材的互动，其实就是学生知识体系重新整合的过程，就是学生思维水平不断发展的过程，更是学生自主探究问题与解决问题的过程。

这个过程从某种程度上说，即学生自主学习能力储存的过程。预学作为自主学习的一种重要学习活动，是学生主动尝试发现问题、思考问题、寻着问题解决方法以及动手实践等宝贵学习品质与能力发展的重要途径。

为此，教师要善于设计预学问题，以问题为引领，有效引导学生自主学习能力的不断增长。结合本节课学习内容，设计了“是否能说出弹簧测力计的各部分结构名称与其作用？”这个重要预学问题。课堂上再让学生汇报预学结果，并提出检验性学习任务，要求正确拼装一支弹簧测力计。预学+检验的课前自主学习活動让学习变得更加高效。

（二）以游戏激发学生自主探究兴趣

小学生由于身心发展特点，乐于在富有生活化的游戏活动中学习知识。小学科学知识丰富有趣，其中不乏一些非常令学生产生高度兴趣的小实验。

因此，教师可以紧紧抓住学生这一身心特点，根据教学内容，巧妙设计情境活动，将游戏引入课堂，让学生在各种游戏活动中回顾科学知识、梳理知识体系、丰富科学体验，从而以游戏充分激发学生自主探究的兴趣。本节课在导入部分，通过情境抛出问题，询问学生：平时在比力气大小时有什么好的办法？学生纷纷发言，顿时调动起学习情绪。随后教师化身为魔术师，随即引出拉力器，并请两位学生到前面展示自己强大的肌肉力量，看看谁的力气大。

在导入部分就将学生的注意力与积极性集中在问题上，最大限度地发挥了游戏对于科学教学之功效。通过这个小小的肌肉力量对抗游戏，一方面学生发现拉力器被拉得越长，表明该学生的力气越大;另一方面，拉力器在放松后，弹簧会恢复原状。由此得出结论：弹簧像橡皮筋一样具有弹性。

（三）以纠错重建学生探究思维图谱

学生在学习过程中出现各种错误，乃是学习之必然现象。以错误为师，引导学生主动反思错误成因，形成有效的改正策略与方法，这对学生而言至关重要。尤其是小学科学学科，实验操作是教学的重头戏，而掌握正确的实验方法则是重中之重。正确的实验方法是点燃科学探究思维与实践能量的火石。正确的实验方法建立于一系列严谨的科学知识和概念、积极主动的科学实验态度以及精准的科学思维谱系等基础之上。

实验操作的本质就是揭示科学本质规律，而这离不开正确的知识体系、科学精神、思维谱系的共同作用。失去任何一方，都会造成实验错误。而错误实验从另一个层面如实反映出学生对于教学内容理解的偏颇。这种偏颇正是学生探究思维图谱整体框架的失衡与错误联结。

面对这种情形，教师借纠错以帮助学生重新梳理错乱的思维图谱。教学之前，先找一位学生使用传统的方法，用弹簧测力计测量物体重力，并将此录制为教学视频。课上让学生观看本段视频，找一找实验操作的错误之处。纠错是学生最感兴趣的事，但要快速找出错误之处，必须形成科学准确的知识与思维体系。让学生纠正实验之错，的确是一种行之有效的重建学生探究思维体系的途径。

（四）以实践塑造学生科学探究品格

科学学习的最终目标是帮助学生建立良好的科学思维与知识体系，在知识学习中渗透科学思维品质的培育，在思维品质的发展过程中夯实知识应用基础。这是相辅相成的。因此，小学科学教学的最终指向是教会学生具有严谨的科学精神与求真、求实的科学品格。这种科学探究之品格体现为在认识科学本质、理解科学与社会环境之间的互动基础上进而形成的正确态度与责任担当，体现在实事求是、敢于质疑、善于思考的基础上，此乃科学学科的最终目标。本节课学生实际动手操作的环节很多，其中了解弹簧测力计的结构并正确组装一支弹簧测力计是主要操作实验任务。

学生通过小组合作，在实际操作过程中，尝试使用弹簧测力计牵拉1N、2N、5N不同大小的力，同时观察指针和弹簧的变化，形成实验过程与结果。基于此，学生还测量了自己身边的物体，如书包、桌子、椅子等，了解测量物体前先进行物体重量估测的必要性，进行估测能力的培养。学生在不断地实践中逐步理解科学实验的严谨、科学态度的严肃、科学精神的敬畏，进而逐渐形成科学品格。

綜上所述，以科学探究能力为导向的科学学科实践是落实立德树人、培育科学学科核心素养的重要路径。教师要以科学学科核心素养为学科指导总体框架，通过学玩思行“四位一体”课堂教学模式的改革实践，探寻行之有效的教学与学习活动。通过课前设计有效的预学问题引导学生高效自主学习，课上以丰富的科学小游戏为手段，激发学生学习科学知识的兴趣，让学生在科学实验错误中重建思维知识谱系，从而形成科学严谨的精神与态度，为形成科学学科核心素养奠定坚实基础。