深度研读实验教材启迪学生科学思维

许丽双

〔摘    要〕  2022年版《义务教育科学课程标准》指出，科学课程要培养的学生核心素养的四个维度中，科学思维是关键能力，是素养核心。本文以教科版小学科学四年级下册《里面是怎样连接的》为例，教师深度研读教材，立足科学课堂，从“设计进阶任务”“优化探究材料”“聚焦核心问题”三个方面阐述在小学科学实践教学中，如何帮助学生启迪科学思维，让科学素养真正落地。

〔关键词〕  小学科学；深度研读；学习进阶；优化材料；核心问题

〔中图分类号〕  G424               〔文献标识码〕  A        〔文章编号〕  1674-6317  （2023）  12-0058-03

科学学科的核心素养内涵分为四个方面，分别是科学观念、科学思维、探究实践、态度责任。其中科学思维指的是从科学的视角对客观事物的本质、规律与关系的认识方式，也是适应现代社会发展的核心思维方式，而且可以迁移到其他领域，这是科学课程中最重要的核心素养发展要求。2022年版科学课程标准将科学思维的总目标确定为：掌握基本的思维方法，具有基本的科学思维能力。但现阶段部分科学探究教学仍然聚焦于操作技能的训练，学生思维能力的培养不足导致学生无法真正理解科学研究的本质，无法灵活地解决现实情境中的真实问题。为此，笔者结合实践教学，落实新课标理念，聚焦学习进阶与材料优化，让学生的科学思维外显，深化。

一、设计进阶任务，形成思维方法

学习进阶通常由较为具体、简单的生活现象出发，逐步发展为复杂、抽象的概念理解，在呈现学生认知发展过程的同时，也揭示了一些日常生活经验，可以帮助学生更好地学习。学习进阶关注了学生的认识发展和已有的知识经验，是教育研究与教学紧密结合的桥梁，是设计少而精、连贯一致的中小学科学课程的必然需求。目前2022版本《义务教育科学课程标准》的颁布，也标志着学习进阶已进入应用与实践层面。以《里面是怎样连接的》一课为例，在前面几课中，学生基本建立了电路的相关概念，而本课将检验学生在一个真正的电路中对于电路概念的理解。“电路中各个部件都是以不同的方式连接的，如果看不到电路，我们能知道各个部件是怎样连接的吗？”教师要组织学生带着此问题进行科学探究。基于以上思考，我依据新课标理念一共设计三个进阶式的教学任务。

任务一：研究3个接线柱暗盒。教学以三个接线柱的暗盒为载体，初步讲解检测的顺序。再引导学生利用电路检测器以及通路、断路的概念进行检测，并根据检测结果推测暗盒里面的连接方式。为下面研究4个接线柱暗盒的内部连接奠定基础。

任务二：研究4个接线柱暗盒的内部连接。教学中，先是引导学生观察暗盒特点，发现接线柱有4个，检测器接头只有2个，要如何检测才能做到有序，不重复也不遗漏？四年级的孩子在上学期已经有了“有序思考”的活动经验。所以在交流中，重点引导学生理解两个问题。其一是有序的检测顺序应该是先确定1号接线柱，按顺序数出1～2、1～3、1～4后，再确定2号接线柱，以此类推。其二则是让学生理解1～2、2～1两种方法是重复的，所以确定2号接线柱，就只有2～3、2～4两种。当学生明确了有序的检测顺序，依次有序检测，再引导学生根据检测结果，推测4个接线柱暗盒的内部连接。

任务三：设计5个接线柱暗盒的内部连接。该任务融入技术工程思维，以课堂提升练习的形式呈现，考虑到学生的能力水平不同，以小组合作形式进行，让小组交流讨论，自主设计5个接线柱暗盒的内部连接来实现相应的检测效果。

三个进阶式任务，学生能主动利用上一个任务学到的知识、方法迁移应用到下一个任务中，激活了学生科学思维的灵性，帮助学生形成正确的科学思维方法和思维习惯。

二、优化探究材料，引发思维互动

思维活动是课堂教学的核心活动，科学思维是科学学科最本质的特征，科学教学要实施基于思维的科学探究，围绕核心素养的培养，聚焦科学问题，引发学生认知冲突，设计结构化材料，激发学生自主思维，重视师生互动和生生互动，突出知识与方法的应用和迁移。下面笔者主要以活动记录单、课堂练习单和结构化教具的优化来谈谈如何引发学生的思维互动。

（一）活动记录单——用心设计

活动记录单是重现学生思维过程的重要载体。在教学中，原本使用图1记录单，但学生不理解记录方法，在小组汇报时，经常出现错误的连接方式。为此，我对记录单进行优化。

鉴于学生的能力水平不同，我将推测暗盒内部的连接方式分两个层次进行呈现（如图2所示），经过改进后的记录单层次分明，记录方便，还便于学生根据检测结果进行演绎推理。

（二）课堂练习单——精心分层

教师在教学中要深度研读教材，创设有利于合作互动的教学情境，面向全体学生，组织合作交流活动，注重教师的引导和学生的相互激发，以情感互动为基础，实现思维互动。因此，在教学中我精心设计课堂练习，共分为基础练习和提升练习两个层次。

基础练习：选一选

经过实验后，小明推测接线盒内的连接情况如下图所示。下列实验现象不支持这一结果是（     ）。

提升练习：小小设计师

请你设计盒内电路连接，满足以下的电路通断情况。（通路用√表示，断路用×表示）

两道习题均是考查学生的分析推理能力，其中提升练习是以小组为单位，通过交流讨论设计5个接线柱的暗盒内部连接，这是一个适合学生合作互动的认知问题。教师还精心设计了“思考、操作、检查”等文字提示，为学生思维的独创性搭建脚手架。其次本道习题融入技术工程思维，将推测暗盒的内部连接方式改为设计暗盒的连接方式，讓学生由学习者变成创造者。

（三）结构化教具——细心准备

结构化材料是指与教学目标、内容和任务相匹配的，具有一定逻辑关系、结构完整的学习材料。当学生遇到结构化的材料时，可以产生自主探究的兴趣，激发学生创新精神，提升科学素养。例如任务二中，当学生呈现了4种可能出现的连接方式（如下图所示），其中后面三种属于简化连接方式，这是本课学生学习的难点。为此，我对演示教具进行改进，以实现“运用比较分析的思维方法，根据检测结果推理接线盒内部的连接方式”这一教學目标。

例如最后一种简化连接，部分学生对2～4没有导线连接，是否能从2号接线柱流通3号接线柱后，再到4号接线柱。针对学生的这一认知的困惑点，我巧妙设计了结构化教具，利用磁性胶条和导电胶制作成可导电的教具，从而代替导线，可便于学生进行操作，同时也为现场验证提供了便利，学生可直接验证电流是否可从2号接线柱流到3号接线柱，再到4号接线柱。用心准备的结构化材料让学生的科学思维从抽象变为具体、从无形变为可视，引发了学生的思维互动，有效培养学生的证据意识。

三、聚焦核心问题，提高思维深度

问题是一切科学探究的起点，也是科学思维的源泉，而科学课的核心问题则是这一节课的“课眼”。为此，教师要正确解读课程标准理念和教材，力求把握科学探究的本质，设计直指科学概念、科学思维、科学探究能力等内容的核心问题。在教学中教师在每个任务中都设计核心问题引发学生思考，并利用追问这一教学策略来引导学生进行深层次交流，提高思维深度。

例如在任务一中，教师设计核心问题“将电路检测器的两个接头分别接到1号和2号接线柱上，那电流能从1流到2，从而点亮小灯泡吗”，引发学生思考辨析，理解当1号接线柱和2号接线柱有导线连接，是通路状态，会点亮小灯泡；反之，没有导线连接，是断路状态，不能点亮小灯泡。接着，当学生检测出1～2、1～3、2～3的通断情况后，让学生推测三个接线柱暗盒的内部连接这一环节时，教师没有止步让学生连一连，而是继续追问“请说说你这样连的依据是什么”，引导学生结合检测结果来说理由，有效培养学生推理能力。

又如任务二介绍基础连接和简化连接时，教师先让学生观察第一种连接方式，当发现第一种是最简单的连接方式，有几个通路就用几根导线连接，教师引出基础连接的概念。紧接着教师再继续追问学生，后面三种和第一种有什么不同？通过对比观察，学生发现虽然少了一根，但是也能实现一样的效果，教师再适时引出这种连接方式叫作简化连接。整个探究过程聚焦核心问题来展开教学，并在教师的追问中，逐步培养了学生观察、分析、比较、归纳、概括的高阶思维，提升科学思维的深度。

总之，教师在教学中要认真研读教材，用心解读教材编写意图，精心设计具有学习进阶的教学任务，以激活学生科学思维的灵性；要细心准备课堂活动记录单、实验材料、课堂练习单等探究材料，为生生之间的思维互动搭建好脚手架；要设计核心问题，善用追问策略，聚焦科学本质，提升学生的思维深度。

参考文献

[1]喻伯军.义务教育课程标准（2022年版）课例式解读科学[M].北京：教育科学出版社，2022.

[2]中华人民共和国教育部.义务教育课程方案和课程标准[S].北京：教材（2022）2号，2022.4.8.