在《发现变化中的新物质》课堂促进“长时探究”教学

胡国伟 孔洪剑

〔摘    要〕  2022年版《义务教育科学课程标准》建议，“以学生为主体进行教学设计，以探究实践为主要方式开展教学活动”。本文以《发现变化中的新物质》一课为例，创境环节，让学生扮演糖画小师傅；熬糖环节，让学生担当探究小达人；研讨环节，让学生成为交流小主人。深入阐述让学生长时间收集证据、基于实证意识展开深入研讨、在质疑与辨析中促进学生深度思维的“长时探究”教学策略。

〔关键词〕  小学科学；生活情境；“长时探究”；自主研讨

〔中图分类号〕  G424                〔文献标识码〕  A         〔文章编号〕  1674-6317    （2024）  02    007-009

科学课程旨在培养学生的学科核心素养，促进学生掌握基本的科学方法，具有初步的科学探究实践能力。2022年版《义务教育科学課程标准》建议。“以学生为主体进行教学设计，以探究实践为主要方式开展教学活动”。然而，现实科学课堂还是存在教师“手把手”指导学生完成一个个小实验的现象，看似热热闹闹，实则学生缺乏主体意识。那么如何才能让学生经历比较完整的自主探究呢？本文以《发现变化中的新物质》一课为例，阐述让学生长时间收集证据，基于实证意识展开深入研讨、在质疑与辨析中促进学生深度思维的教学策略。

一、创境：糖画小师傅

以学生为主体，从学生学的角度出发进行教学设计，要求教师结合学生已有经验，通过学生喜闻乐见的生活情境及驱动性问题促使学生自发探究。

教学片段1

出示糖画图片。

师：吃过这个吗？知道它叫什么吗？

生：糖画。

师：糖画是一种传统的民间手工艺，它的原料就是日常生活中常见的白糖。

（出示糖画制作的一般流程：选糖—熬糖—设计图形—绘制糖画。）

师：决定糖画好吃与否的关键步骤是什么？为什么？

生：熬糖。因为在家里东西烧过头会焦掉。

师：他的生活经验让他有了这个合理的猜想。其实在加热白糖的过程中，白糖会发生很多变化，产生很多不同于白糖的新物质。你想化身为“糖画小师傅”，去看看到底产生了什么新物质吗？

用蜡烛加热白糖的实验是为了引导学生观察白糖在加热过程中状态、颜色、气味等特征的变化，从而认识到白糖在加热过程中产生了新物质，发生了化学变化，同时也存在物理变化。本节课的观察重点应放在“白糖”上。在聚焦环节，教师采用了“糖画制作”这一真实生活情境，从学生生活经验出发创设“糖画小师傅”这一角色，让学生在后续的探究中，更有代入感，更好地聚焦探究主题“发现变化中的新物质”。

二、熬糖：探究小达人

“长时探究”是指在小学科学课堂上，学生经历一个自主的、较长时间的、连续不中断的观察实验活动。通过长时间科学探究，让学生自主地经历“制订计划—搜集证据—处理信息—得出结论”的基本过程。

（一）精准指导

由于部分学生生活经验不足，思考不够全面，往往会对探究活动的进程缺乏全局观，对探究活动的细节思考得不够周全。这很容易导致实验不能实现预期效果，甚至可能出现安全问题。所以，在科学探究开始前，教师要开展必要的实验指导。

教学片段2

出示实验材料。

师：你会如何使用这些材料做加热白糖实验？

生1：用勺子取一些白糖装在玻璃皿中，用火柴点燃蜡烛，对它进行加热。

师：他选择玻璃皿作为加热容器。有更好的选择吗？

生2：我觉得可以在勺子中直接加热，这样不容易被烫到。

师：表扬！考虑了实验的安全性。确实如此，用勺子作为加热容器更合适，玻璃皿一般用来盛装加热过的物品，如点燃后的火柴等。

师：还有什么要注意的吗？

生：把蜡烛放在蜡托里，防止蜡液流淌；戴上橡胶手套，可以防烫……

首先，教师展示全部实验器材，通过材料提示法让学生全面考虑实验步骤，初步制订小组实验计划。其次，教师借助演示视频进行“手握勺柄最外端”“勺子平放”“外焰加热”等细节动作的示范，并以图片方式呈现实验中的关键动作，以多种方式让学生掌握实验操作细节，确保学生实验安全顺利进行。

（二）给足时间

白糖在加热的过程中究竟发生了哪些变化？教师提问：“要想知道一种物质发生了什么变化，可以借助哪些观察方法？”让学生明白可通过多感官、全方位观察，同时也让学生明确观察的重点：白糖的状态、颜色、气味等。课中通过活动整合，将原本教材中的“蜡烛燃烧产生新物质”和“加热白糖产生新物质”两个探究活动整合为一个“熬糖”的大活动，学生的探究时间足足有15分钟。让学生经历一个连续不中断的探究活动，有充足的时间将白糖加热至最后的“黑色物质”阶段，直到不再发生变化。在此过程中，学生细致地观察并详细记录观察结果，以亲历亲见的“长时探究”为后期研讨积累充足、准确的直观证据。

（三）改进记录

教师详细指导白糖的观察记录，让学生明确包括加热前、过一会儿等四个重点观察时间点，知道除了观察状态、颜色、气味外，还可以观察其他，留给学生更多的探究空间。教师创新设计了“按顺序涂抹加热过程中不同阶段白糖变化的新样态”。通过这一留痕记录，变原本连续的动态实验为静态对比观察实验，让证据不再停留于文字，以实际加热的状态留存于记录单。将证据可视化，能在交流环节作为更充分的实验证据直接质疑或肯定观察结果，既培养了学生的实证意识，又暗含了对观察、记录方法的指导。

本课进行了活动整合，让学生经历一个15分钟左右的“长时探究”。学生会更多地去关注白糖的变化，但蜡烛、火柴等物质的变化亦需要学生去发现。为了确保“长时探究”的不间断进行，教师采用留白记录的方式，以留白指导学生关注白糖以外的物质，让学生自主地去关注、寻找更多物质变化的证据。事实上，学生不仅能关注到蜡烛的熔化，还能发现蜡托底部蜡液的凝固、火柴梗的变黑、勺子底部锡纸的变黑等其他现象。这些现象中很多都将成为新物质产生的证据。

化学变化中新物质的确定对于学生来说是困难的。在试教过程中，我们发现，学生在记录时，记录单上“产生的新物质”一栏填写的小组寥寥无几，更多的是在研讨之后的補充记录。这样的记录便失去了它原本的意义。科学记录应该既是对实验探究过程和效果的呈现，更是实验探究过程中思维可视化的载体，留下现象证据的同时，更该留下学生思维活动的证据痕迹。

在设计记录单时，变“产生的新物质”为“你的猜想或疑惑”，让学生思考变化中产生不同现象的原因。课堂实践发现，这样的引导式记录更能留下学生的思考：为什么会产生有颜色的物质？为什么会有不同的气味产生？从而引发学生对大概念——化学变化产生新物质的思考。

三、研讨：交流小主人

如何科学地解释探究过程中发现的现象，交流研讨就显得格外重要。研讨内容是否有的放矢，研讨程度是否鞭辟入里，将直接决定科学概念的建构，是影响学生深度思维的关键因素。然而，现实教学中，交流研讨往往形式重于实质，常因时间原因，多以师生一问一答方式进行。有些教师甚至暗示性地提问：“白糖加热后的新物质还是白糖吗？”在“还是”两个字上加重并延长声音，导致学生投其所好，说出“白糖加热产生了新物质”这一流于表面的实验结论。本课让学生在充裕的时间和空间内交流，在交流中学会对具体问题进行分析，加深对科学本质的理解。如下图：

通过生生交流的形式初步培养学生自主分析探究现象、得出探究结论的能力。教师在学生彼此质疑时规范学生表述的科学性，促进学生学习主动性的提高。通过学生彼此间的答疑解惑，促进学生深度思维的发展，加强学生实证意识。在交流研讨过程中，学生是绝对的主体，而教师则退居一旁做引导者：“证据呢？”“你的依据是什么？”“谁有办法？”在研讨过程中，借助“希沃授课助手”同步投屏展示学生实验的一些实证照片、补充百度百科资料和“倒扣烧杯”“溶解实验”等实验验证，让学生在相互交流研讨中动态生成，对探究的现象和结果进行思维加工。学生在解决问题的同时，建构科学观念并表达，从中落实学生科学思维和表达能力的培养。

科学探究就是寻找证据、解决问题的过程，指向大概念的“长时探究”教学模式，给予学生充足的观察时间，为学生搜集准确有效、客观全面的证据提供了可能。让学生在搜证环节有条不紊，在研讨环节由表及里，依靠“长时探究及研讨”，建构科学概念，提升科学思维，真正成为科学学习的主人。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2022.

[2]邵锋星.长时探究：涵义、价值与实施策略[J].湖北教育（科学课），2011（5）：44-47.

[3]胡国伟.从交流走向研讨：以《小苏打与白醋的混合》教学为例[J].教学月刊：小学版（综合），2012（Z1）.