通过《灵活巧妙的剪刀》教学理解结构与功能的关系

陈丽兰

〔摘    要〕  在现代教育中，跨学科教学已成为一种重要的教学方式，通过整合不同学科的知识，学生可以更好地理解实际问题，提高综合思维能力。为了加强小学科学学科跨学科概念结构与功能教学，在分析了新教科版小学科学教材对此概念的构建规律之后，以《灵活巧妙的剪刀》一课内容为例展开教学设计和实践，加深学生对结构与功能关系的理解。

〔关键词〕  小学科学；结构与功能；跨学科概念；教学实践

〔中图分类号〕  G424                〔文献标识码〕  A         〔文章编号〕  1674-6317    （2024）  14    058-060

在现代教育中，跨学科教学已成为一种重要的教学方式，通过整合不同学科的知识，学生可以更好地理解实际问题，提高综合思维能力。《义务教育科学课程标准（2022年版）》设置了13个学科核心概念，是学生在义务教育阶段应该掌握的核心内容。通过对学科核心概念的学习和拓展，进一步理解物质与能量、结构与功能、系统与模型、稳定与变化四个跨学科概念。物体的结构是指其各个组成部分的安排方式，物体的功能是指它所具有的作用和效果。物体的结构决定功能，功能又影响结构，它们共同决定了物体的性质和作用。理解物体的结构与功能可以帮助我们更好地了解物体的性质和作用，更好地利用和改造物体，实现各类需求的需要。在我们的日常生活中，结构与功能的概念无处不在，它是一个重要的跨学科概念，涵盖了生物学、物理学、社会学等多个领域。对于学生来说，理解和掌握这两个概念关系是理解许多学科的基础。为了加强小学科学学科跨学科概念结构与功能教学，本文在分析了新教科版小学科学教材对此概念的构建规律之后，以《灵活巧妙的剪刀》一课内容为例展开教学设计和实践，落实跨学科概念结构与功能的教学。

一、唤醒生活经验，激发学生学习兴趣

剪刀是一种常见的手工工具，主要用于剪切布料、纸张等。剪刀主要由两部分组成：一部分是两个刀片组成的切割部分，另一部分是手柄和轴心组成的握持部分。剪刀的应用领域广泛，如服装设计、剪纸艺术、园艺修剪等，所有的学生都有使用剪刀剪东西的生活经验。通过播放《中国剪纸》视频短片，让学生感叹民俗文化精湛的技艺，再顺势引出“这些漂亮的窗花图片是用什么工具做成的呢？”“生活中你还会用剪刀做什么事呢？”等问题，通过剪纸艺术唤起学生的生活经验，当学生开始思考生活中剪刀的用途时，已经聚焦到了本课的主题。当然，学生思考更多的是自己使用过程中的感受和剪刀所能解决的问题，但对剪刀本身的研究却很少：剪刀为什么要设计成这样？它的结构与功能有什么联系？用此类问题引发学生思考，激发学生探究、了解剪刀的学习兴趣。

二、结构决定功能，帮助学生理解概念

探究环节展示生活中常用的普通剪刀图片和实物，让学生仔细观察剪刀的结构。学生可以近距离观察剪刀的各个部分，如刀片、手柄、轴心等，并描述其外观和特点，这一环节旨在培养学生的观察能力和描述能力。随后师生共同回忆本单元学过的工具菜刀、撬棍、水龙头等运用的简單机械原理，借助图片的对比让学生发现剪刀是一种组合工具，剪刀上有刀具的斜面和撬棍的杠杆这两个功能，杠杆、斜面具有省力、方便的作用。剪刀是一种组合工具，那剪刀又有什么样的功能呢？引发学生了解剪刀的结构后，他们又产生了迫切想要试验使用剪刀功能的欲望。

原教材的第一个任务，是用剪刀把圆形和方形的纸和布料裁剪下来。任务简单、学生有体验，但对剪刀的斜面和杠杆原理使用的好处较难理解到位。通过遵循教材知识逻辑，对教材内容和体系进行适当调整、重建，将本课此任务重构为对比“用手撕、用小刀割、用剪刀剪”三种方法来制作窗花。其与课前的剪纸视频介绍前后呼应，在探究对比中增加实验活动的趣味性，最后让学生汇报对比三种方法使用后的感受。师生共同探讨对比“三种制作窗花的方法哪种效果最好？”“与它的结构有什么关系？”等问题，得出“剪刀的刀刃是斜面，刀刃锋利的结构，使得制作窗花时沿着实线取出图案的时候可以省力、省时，制作窗花的效果平整、美观”“剪刀的把手能够控制刀刃移动的方向和开合的角度，所以制作窗花时更加灵活”等结论，培养学生的分析能力和动手能力。通过实验探究任务对比不同方式、不同工具的制作效果，亲身体验剪刀的功能，分享使用剪刀的经验和感受，突出本课重点，理解本课剪刀结构决定着它的功能的科学概念，加深学生对结构与功能关系的理解，从而实现教学目标，提升学生的核心素养。

三、功能影响结构，发展学生科学思维

展示解剖剪，设置悬念提问：“你们认识这种剪刀吗？”“你觉得医生用的解剖剪和我们刚刚使用的剪刀一样吗？哪里不一样？”通过对比不同引出“解剖剪为什么要设计成这样呢？”“这种剪刀在外科手术中发挥着什么作用呢？”等问题，让学生通过剪切分离网线模拟外科医生做手术测试剪刀的功能，体验不同种类剪刀的区别，在特定的任务中功能又是怎样影响剪刀结构的。

通过完成特定的任务，对比不同剪刀完成的效果。通过实践活动让学生知道外科医生的解剖剪在模拟外科手术时完成效果最好，在手术中起到了剪开、分离、剪断的作用。刀尖细、刀刃薄，方便我们把需要剪断的网线跟其他网线分离开来。刀刃锋利，刀柄较长，方便我们剪开外皮和剪断网线。剪刀在使用时，刀刃和把手绕转轴转动可以看作杠杆。解剖剪的把手长，刀刃短，即用力点到支点的距离比阻力点到支点的距离远，它是省力杠杆。当把手移动较长距离时，刀尖只移动一点点距离，从而使控制更加精准。由于手术过程必须精确无误，特定的功能需求影响剪刀结构类型，从而更好地完成相应的任务。

四、课外阅读拓展，强化学生态度责任

阅读，是一种通过语言文字获取信息、启迪心智、认识世界、发展思维的活动。让学生通过阅读拓展资料，说说剪刀“灵活巧妙”体现在什么地方，让学生学会归纳总结，如“剪刀是一种组合工具，既有杠杆的特点，又有斜面的特点；通过改变杠杆的长短，改变斜面的状态，剪刀就可以适用不同的工作”。剪刀是一种可以灵活、精细加工的工具，生活中有各种各样的剪刀，比如裁衣剪、理发剪、解剖剪等。通过仔细观察，发现各类剪刀的不同结构，裁衣剪的刀刃厚且长，理发剪的刀刃薄且长、刀刃是梳齿状的，解剖剪的刀刃短而尖等。

教师追问：“为什么要这么设计？这样设计有什么作用吗？”让学生意识到剪刀的发明得益于技术的进步，多种多样的剪刀也是人们在工作、生活等过程中，随着经验的累积、认知的深入，不断改进和发展的结果。剪刀有许多不同的分类，发明这些剪刀，也是为了满足人们在完成不同任务时的需要，特定的工具为我们的生活带来了更多的便利。在教学过程中，应鼓励学生提出自己的观点和创新思维。例如，让学生思考如何改进剪刀的结构以增强其某项功能，或者如何设计一种新的工具以满足特定的功能需求等，这有助于培养学生的创新意识和实践能力。还可以请学生课后充分发挥想象，根据未来生活的需要，想想未来会发展出怎样的剪刀。

在《灵活巧妙的剪刀》这一课的教学实践中，遵循学生的认知水平和知识经验，科学安排学习进阶及探究实践活动。将剪刀的结构与功能作为课堂教学的主线，让学生在观察剪刀的结构及运用的简单机械原理后，通过体验不同方法制作窗花和使用不同剪刀模拟医生做外科手术的探究活动，让学生主动参与、动手动脑、积极体验使用不同工具的感受，并通过分析、比较、推理等思维方法，深化学生对“结构决定功能、功能又影响着结构”这一跨学科概念的感知。学生可以通过观察、分析、实践和总结等环节，体验跨学科概念——结构与功能的实际应用和重要性，以及锻炼观察能力、分析能力、实践能力和团队协作能力等。首先，学生的思维能力得到了提高，開始主动思考事物的内在结构与其表现出的功能之间的关系。其次，学生的实践能力也得到了提高，开始尝试通过实践验证所学的理论知识。最后，学生解决问题的能力也得到了提高，开始学会如何运用这一概念分析并解决问题。理解这一概念并将其应用于教学实践，对于提高学生的综合素质和创新能力具有重要意义，并且可以推广到其他领域，帮助学生深入理解科学知识及其应用的广泛性，同时培养学生的逻辑思维能力和解决问题能力，为学生的全面发展打好基础。

参考文献

[1]张婕.基于跨学科概念的信息技术与科学教学融合[J].中小学信息技术教育，2023（8）：78-80.

[2]张玉华.核心素养视域下跨学科学习的内涵认识与实践路径[J].上海教育科研，2022（5）.