巧用学习支架优化科学课堂

曹严方

学习支架是指在课堂教学中基于学习目标和学情有意识地赋予学生学习一些梯度和辅助的学习载体。从形式上来说，学习支架可以是学习内容、学习方法或学习步骤，但一定要具备可操作性，这样才能成为学生完成学习目标的“技术指导”。由于学生认知发展和思维水平的局限性，他们的探究往往具有主观性、片面性、无意识和缺乏逻辑性等特点，需要教师在教学过程中发挥促进者的作用，特别是当学生遇到具有挑战性的科学探究活动而陷入“困境”时，更需要教师对其学习与概念建构及时助力。

在新课改的号召下，小学科学课堂注重学生思维发展，强调培养学生科学素养。在实际教学中，科学课堂普遍重视知识，忽略思维，重视结论，忽略过程，重视程序，忽略发展。学生的学习热情低、思维能力差。如何让科学学习在课堂上真正发生，搭建有效的学习支架可以作为一种教学策略进行尝试。教师在教学过程中巧妙设计、利用学习支架帮助学生解决遇到的难题，有助于学习目标的实现，有助于学生思维能力与科学素养的发展与培育，并让课堂焕发新的活力。应如何在教学中有效地使用学习支架、优化课堂教学呢？通过部分教学实例，笔者总结了巧用学习支架、优化科学课堂的实践。

一、创设情境支架，激发学生探究兴趣

新课标指出，科学课的学习要促进学生关注与科学有关的社会问题，认识科学对社会的双重作用，将所学的知识运用到生活中去。创设符合教学需求的真实情境，能有效增强学习内容的吸引力，帮助学生获得真实的学习感受，促进新旧知识之间的前后联系。《有趣的食物链》一课中，一位教师设置了两种情况：一个故事和两则新闻。故事中描述了因为农田里害虫过多，农民喷洒农药保护庄稼，结果食物链上的其他生物受害，最终导致人类也受到毒害。两则新闻分别是营养丰富的南极磷虾出现在人们餐桌和因为磷虾的过度捕捞，以磷虾为食的企鹅和鲸鱼、海豹等生物数量急剧下降。

两个情境，随之而来的是两个问题，究竟能不能洒农药和磷虾“捞”还是“不捞”？多数学生认为不能洒农药，也不应捞虾。其实得出该结论是因为学生并没有对“喷洒农药”和“捕捞”这些具有两面性的事件进行合理的思考和评价。当学生认识到用药的利弊，再置身情境中，把自己当作农民，他们就不会仓促认为不应该喷洒农药了，磷虾的问题也是一样。

两个情境的精妙设计成功唤起了学生的探究兴趣，认真地引导学生针对某一问题从不同的角度，多层次、开放性地思考问题，学会辩证地看待事物，同时谨慎地做出选择，学着做一个合格的小公民尝试参与公共事务的分析和管理。情境的设计不是简单的教学导入或者刻意制造的教学过渡环节，而是作为学习支架，将学生引入深度学习，是提升学生科学素养的有效抓手。

二、运用图表支架，构建科学概念

图表包括了各種图示和表格，常用的有概念图、思维图、流程图等，可以用于科学探究学习的各个部分，比如解释说明、分析综合、反思评价。在科学课堂中，用得较多的就是思维气泡图、双气泡图。它们可以保证思考的有效度和自由性，不仅能让学生的思维尽可能发散，还随时提醒他们注意发散的气泡都要和中心点相关，这种学习非常适合低年级的学生。

基本气泡图的结构很简单，逻辑只走一层，特别适合低龄儿童用它来多维度思考问题，找出事物的多种特征，锻炼发散思维，构建科学概念。在《石头》一课中，要用描述性的词语来观察和描述石头。虽然学生对石头很熟悉，但是他们不一定对一块石头展开细致的观察，他们或许能观察描述出某一特征，但不一定能针对一块石头进行特征的完整描述。

根据皮亚杰的认知发展理论，一年级的学生处在前运算和具体运算期的过渡阶段。教师作为引路人，势必教授“渔”的思维技能，而不是直接给“鱼”。借助气泡图进行观察和描述，先从具体的某一块石头的气泡图入手，了解应该如何从形状、颜色、斑纹、大小等多维度描述，再聚焦眼前的石头，按照气泡图的提示逐一观察记录。气泡图作为桥梁，帮助学生自主搭建起从具象到抽象，再到具象的完整思维过程。

在深度理解和熟练使用气泡图后，教师可以顺势推进双气泡图的运用。双气泡图可以用来对比和类比两个事物的相同点和不同点。在教学《水》和《空气》后，可以运用双气泡图进行类比活动，比较水和空气这两种物质的相同和不同。在内围中，用“无色”“无味”“透明”等词语描述共同点，外围用“液体”“气体”“看得见”“看不见”“摸得着”“摸不着”描述差异。运用这类图表支架能够使学生的思维可视化、具象化，帮助学生认清事物的本质。

在科学教学中，运用图表支架可以唤起学生的学习兴趣，调动学习的主动性，帮助学生认清事物的本质。通过学习支架，学生可以将他们的思维过程展示出来，这就是所谓的思维可视化，使他们理解自己的思维过程，梳理出科学概念的核心要素，不断培养自己的思维能力。

三、紧扣问题支架，培养学生思维能力

教师用不同层次、不同角度的问题引导学生探究问题、解决问题，促使学生的学习不断深入，这种具有结构性以及引导性、可操作性的问题称之为问题支架。目前的新教材的设计基调是文字少、问题少，但很多问题大多是指向探究活动核心的关键问题，且大多是学生要经过思维加工才能回答的问题。这样有思维深度的问题就可以变为一个问题支架贯穿在科学学习中。

小学科学的探究活动大都以细致观察为起点，引导学生发现问题、提出问题、聚焦疑惑。教师设计符合学生思维发展区的“问题链”支架，引导学生发现并提出问题，在分析、解决问题的同时又产生新的问题，能够助力学生科学概念的建构。如在《肥沃的土壤》中“仔细观察土壤的表层和下层，你发现有什么不同？”这一问题的核心其实指向科学概念“腐殖质”。但腐殖质的概念对于学生来谈有些晦涩难懂，但建立腐殖质的概念又很重要，因为它是土壤肥沃或贫瘠的决定因素。所以从土壤中长出的植物和土壤颜色的差异着手，先让学生多看一看，关注到土壤的表层和下层的颜色的不同，然后产生为什么不同的质疑，让问题成为探究和思考的起点。以落叶为研究对象，在关注落叶颜色变深和叶子在逐渐变小，深入思考消失后的树叶消失后变成了什么和发挥的作用。这个问题是回答什么是腐殖质的关键问题，也是调动学生的描述、比较和归纳等思维技能来逼近科学概念的核心问题。

提供恰当的学习支架，支持学生科学概念的过程应该是师生共同参与的过程。观察和比较固然重要，但进一步的问题思考更加重要，它决定了学生的内部认识和科学事实间是否建立了真正的联系。再追问：这两盆植物的长势有什么不同？可能和土壤有什么关系？在问题链的串联下，学生不仅要仔细观察、聚焦比较和科学描述，更要进行有依据的猜想和假设，学生的内部认识和科学事实间才建立真正的联系。由此，科学概念方能有效建构，科学思维活动才会真正发生。

在设计问题支架时，我们需要注意，尽量设计高认知的问题引导学生思维发展。但有些看似简单的问题，教师应要求学生尽可能清晰完整、有条理地回答，提取关键信息，引导学生思维的发展，而不要急于通过碎片化的答案，拼凑出一个所谓的完整结论。一个好的问题支架绝不是由若干个碎片化的小问题构成，而应该是能引导学生的科学思维活动真正发生的。

四、巧借工具支架，突破教学重难点

在以学为主体的教学活动中，很多重难知识点是难以依靠课堂教学语言来突破的。教学工具的合理运用，是突破教学重难点的关键所在。教学工具可以是现代化的教学手段，革新后的创意教具，也可以是具有学科特质的教学场域……根据不同的教学目标，工具支架为学生突破重难知识点提供了有效保障。

（一）利用信息技术，引导学生开展思考

在《云量和雨量》的教学中，了解雨量器的重要性是本节课的难点。在做雨量器之前，组织学生谈论怎么知道雨下得有多大，是常规课中的常规操作。但是这个讨论存在着走过场的嫌疑，通常由教师口述，然后直接进入雨量器制作环节。其实，准确知道雨下得大小对于学生来说，想出办法还是很容易的，拿杯子接雨水就可以了。那为什么拿杯子接雨水就可以表示雨下得有多大呢？空凭讲述，恐怕很难说服学生，更别谈促进学生的思维发展了。若是利用Scratch软件制作一个简单动画，教学效果就大相径庭了。生动形象的动画直接展示出原来用杯子接住的雨水高度和外面的雨水是一样的，只要量一量雨水的高度就可以判断雨水的大小。这样的动画支架给予了学生思考的提示，让学生对雨量器的重要性也有了属于自己的深入理解。

（二）利用创新教学具，激发学生探究热情

科学教学大都以实验为基础，丰富多彩的教学具触发奇妙的科学现象，吸引学生进行思索与探究。在“太阳和影子演示器”中，太阳的高度原本是一个抽象概念，学生理解有一定难度。但在创新的教具中，增添了具体轨道之后，太阳的位置、高度可以相對固定，通过改变轨道与水平面的夹角就能方便地演示季节变化产生的结果，对于学生来说一切就变得真实而具体，理解起来不再有难度，也激发了他们对地球和宇宙科学领域的研究热情。一件好的教具可以增强学生对科学概念的理解，帮助教师顺利突破教学重难点。

（三）利用科普场馆，强化学生亲身体验

虽然城市中有很多科普场馆资源，现代感和科技感充足，但学生通常是无意识、无目的地游览，无法真正学习科学知识，提升科学素养。很多学校充分利用校园资源建设了各具特色的科普场馆，如地震馆、恐龙化石馆、水文化馆等。我们可以充分利用这些得天独厚的教学资源，帮助学生获得真实的探究体验，补齐课堂上无法亲身体验的教学短板。在教学《火山和地震》一课时，教师可以提前布置好学习任务，学生在明确学习目标后，直接进入地震馆，根据学习的需要和自己的兴趣参观游览，亲身体验，搜集信息和探究学习。此时，我们已经将地震馆打造成为教师有效教学的工具支架，调动学生在场馆内的学习积极性，让他们了解地震知识，感受“地震”时的真实体验，将地震时需要掌握的自救措施迅速运用起来，提升将知识转化为解决问题的能力。

总之，为了优化当前的科学课堂，教师在进行教学设计时，可以充分发挥学习支架的作用。通过创设情境支架，唤起学生的探究兴趣;运用图表支架，培养学生的思维能力;紧扣问题支架，帮助学生构建科学概念;巧借工具支架，突破教学重难点。运用学习支架，帮助学生通过一步步攀爬“支架”来逐步完成学习任务，从已有发展水平转化为潜在发展水平，完成科学“知识架构”，感受科学世界的无穷魅力。