多元支架助推深度探究

科学核心素养中的探究实践既是学生需要掌握的关键能力，也是实现科学核心素养的主要途径。教师利用情境创设支架、探究引导支架、深度研讨支架和拓展延伸支架，可以让学生经历真实有趣、有序有效的长时深度探究实践活动，帮助他们建构科学核心概念，发展核心素养。[1]

一、情境创设支架，联结真实生活，引发真实思考

真实情境能激发学生的学习兴趣，让他们觉得科学就在身边。[2]教师应紧紧围绕课程核心概念，基于学生的认知水平和已有经验搭设情境支架，帮助他们在真实情境中，以真实的驱动性问题或任务为锚点，开展探究实践活动。

《心脏和血液》是五年级“健康生活”单元第三课，旨在继续为学生建构“人体由多个系统组成，各系统分工配合，共同维持生命活动”概念，从而培养他们从系统、关联的角度认识事物。

教师在课堂之初搭设真实的情境支架，引发学生思考，对后续探究实践活动的展开极为重要。本课中，教师播放一则新闻：杭州16岁少年夜间骑行时突发心脏骤停，经医生全力抢救1小时后恢复心跳，最终康复出院。教师提问：“这位少年身体的哪个器官‘罢工’了？你了解这个器官吗？说一说你对它的认识。”学生在交流中充分暴露有关心脏的前概念后，教师引出本课的核心问题“心跳的意义”，接着提问：“你知道心脏这一重要器官是如何工作从而保证人体正常生命活动的吗？”引出后续活动。

二、探究引导支架，体验趣味活动，实现深度探究

本课内容属于生命科学领域，学生要开展的活动和阅读的资料较多。因此，教师有必要设计多元支架，有机整合多个探究活动，引导学生在有限的课堂上，经历有结构的、进阶的探究活动。教师在教室四周布置融合了前置资料支架、创新材料支架、类比模型支架、亲身体验支架、学习单支架五个学习区。学生人手一张学习单，按序来到不同的学习区中观察、体验和自主探究，同时完成学习单中的任务。

1.前置资料支架，助科学表达

在探究活动前，教师出示一些与新知识相关的科学概念是有必要的。日常教学中，教师可以搭设前置资料支架，将真实情境和部分知识点融合，兼顾可读性和趣味性，培养学生收集和整理信息的能力，助推他们在接下来的活动中进行科学表达和交流。

本课涉及较多的科学词汇，如心率、脉搏、心肌等。教师在探究活动开始前向学生出示学习单中的资料并提出任务：在两分钟内阅读有关心脏和血液的基本介绍，并把你认为重要的信息标注出来。学生为了能更快、更好地进行接下来的活动，完成了从被动阅读资料到主动汲取和处理信息的转变。为了便于学生理解，教师还可以在有关血液的介绍中引入真实情境，如引导学生将流淌在人体中的血液和快递员送快递进行类比，促进他们理解血液承担的运输作用（如图1）。

2.创新材料支架，助概念建构

科学实验材料是否得当、操作是否简便、现象是否清晰等都会影响实验效果。教师应积极挖掘实验中的潜在因素，搭设创新材料支架，便于学生在探究中捕捉实验现象、获取实验证据、思考内在联系，从而建构概念。

如何更直观地模拟血液在心脏和血管中单向循环流动的过程，如何使水在管中的流动方向清晰可见，是本课模拟实验材料优化的难点。教师将教材中的单头吸耳球改进为两侧各装有一个单向阀的双头吸耳球（如图2），更好地模拟心脏工作和血液流动的情况，有利于学生形成人体内部血液循环流动这一思维图示。为了让水流的流向更明显，除了在水中加入红墨水外，还可以通过降低水槽中的水位，使吸耳球舒张吸水时吸入一定量的空气，从而让管中产生部分气泡，帮助指示水流的方向，使实验现象更清晰。

3.类比模型支架，助有效观察

科学教学中，由于客观因素限制，学生有时无法在课堂上展开直接观察。部分教师会选择在教室前面出示一个模型或者播放课件，再配合讲解帮助学生了解，但这种做法难以满足学生的学习需求。教师可以布置类比模型学习区，给学生充分的时间展开观察活动，为他们后续发现科学规律、建构科学概念、发展思维能力、提升科学探究能力奠定基础。

本课中，教师事先在类比模型学习区布置比例为1：1且能够打开观察的仿真心脏模型、心脏剖面模型图、与人体心脏结构接近的新鲜猪的心脏以及方便学生上手观察的塑料手套（如图3）。活动中，学生以小组为单位，按照顺序轮流进行观察。学生除了对心脏的结构及名称有了更多的了解外，还收获了更多直接、深刻的体验与感受。比如，触感柔软且厚实的心肌、解剖后显露出来的心脏内部的空腔、与心脏相连的血管部分残留的血液及其散发出来的特殊气味等，这些都给学生留下了深刻的印象。学生从一开始的惊讶、胆怯，转变为获得新体验的兴奋与雀跃，这些都将成为培养学生的学习兴趣和概念建构的生长点。

4.亲身体验支架，助自我感知

学生是教学活动的主体，他们在亲身经历、体验和感知中形成认知，建构概念。涉及“人体由多个系统组成”这一学习内容时，教师可以设计亲身体验支架，引导学生将关注点聚焦到自身的生命活动中来，让他们感受生命体征的变化，并在任务驱动和问题的引导下，实现思维发展和概念建构。

本课中，学生了解心脏结构及其工作方式外，还进行迁移应用，关注自身心率、脉搏等生命体征，用所学知识指导健康生活。因此，教师搭设亲身体验支架是有必要的。

在心跳和脉搏感受区，学生参考学习单中听诊器的正确使用方法，第一次听到自己的心跳声，这给他们带来了新奇的体验。结合学习单中的图示，大部分学生能快速找到感受脉搏跳动的正确位置，他们通过测量与比较运动前后的心跳和脉搏，搜集证据，认识到运动不但会使人呼吸变急促，也会让心跳变快。在心跳和脉搏感受区，学生在任务的驱动下单手挤压吸耳球，和组员比一比谁最快挤压到60次。在这个活动中，学生体会到过度用手后会产生酸痛感，并且需要休息一会儿后才能恢复。

5.学习单支架，助学思并进

学习单支架是引导学生有序探究、促进他们深度学习、发展科学思维的重要载体。学习单支架的设计要符合学生的认知水平，聚焦科学核心概念，紧扣课程标准，围绕关键问题。

（1）趣味图文结合，引导高效探究

本课中有较多的图片及操作指导帮助学生了解心脏，找到心脏和人体健康之间的内在联系。教师设计学习单支架时，可以采用图文结合的形式，用精简易懂的文字进行说明，将重要内容加粗，帮助学生快速找到重点，方便他们理解并操作（如图4）。

（2）问题螺旋递进，发展高阶思维

学习单支架中，问题的提出要遵循学生思维的逻辑，可以从观察现象开始，逐渐转向揭示背后隐含的科学知识和原理，帮助学生在做中学、在学中思，从而发展其高阶思维。

如在进行模拟实验的同时，学生需要思考以下问题：实验材料分别模拟什么？如何让水循环流动起来？用手挤压和松开吸耳球分别模拟什么？水流动的方向是怎样的？学生在探究和思考的过程中，逐渐理解模型，并将其与原型进行对比，厘清心脏、血液、血管的关系以及心脏的工作方式，理解“心脏驱动血液循环”这一核心概念。学生在血液循环模型图中描绘血液流动方向的过程，也是思维外显并建构模型的过程，这让他们在潜意识中认识到心脏、血液、血管和全身其他器官组织是一个紧密联系的整体，它们有序协同工作才能维持正常的生命活动。

三、深度研讨支架，联结多维观点，自主建构概念

深度研讨有助于发展学生的科学思维，帮助他们自主建构概念。[3]目前有的课堂交流研讨存在研讨面较窄、时长较短、深度较浅等问题，教师可以搭设深度研讨支架，鼓励学生多维互动。

本课的研讨环节中，教师用初问、再问、追问引导学生从多角度出发，从对客观事实的描述转向对现象成因的探讨，从学生多维观点的呈现转向对科学观念的认同，从对课堂知识的掌握转向对真实生活的解释及应用，实现课堂深度研讨。

初问：你对心脏有了哪些新的了解？

生：心脏中间是空心的，外面有厚厚的心肌。心脏和血管连接，血液在心脏和血管里面流动。

生：心脏能够收缩和舒张，使血液流动起来。血液能运输氧气和二氧化碳。

生：就像呼吸一样，人安静时心脏跳得慢，运动时心脏跳得快。

再问：为什么有的人剧烈运动后，心跳会骤停？

生：因为运动的时候呼吸会变快，心跳也会变快，太快的话心脏受不了，它也需要休息，所以就骤停了。

生：只有心脏跳动，才能让血液将氧气运输到全身各处。剧烈运动需要很多的氧气，心脏跳得很快，心肌会感到累，所以心脏就“罢工”了。

追问1：如何保护心脏，使我们能够健康地生活？

生：不要剧烈运动。多睡觉，多休息，这样心脏也能多休息。

追问2：一直睡觉或坐着，可以吗？

生：不能一直不动，运动能让我们更强健。我们应该合理运动，劳逸结合。

生：多吃绿色蔬菜，不要吃油炸食品。

追问3：只吃青菜，不吃肉类可以吗？

生：不能只吃青菜。心肌是肌肉，是由蛋白质组成的，我们可以通过吃肉来补充蛋白质，所以应该荤素搭配。

在深度研讨支架的引导下，学生自由地表达在探究活动中的所感、所获，由表及里地论证心脏骤停的原因，在追问中经历反思和质疑，最终意识到保护心脏及健康生活的重要性。

四、拓展延伸支架，关注迁移应用，提升实践能力

教师可以在课堂拓展环节，搭设拓展延伸支架，将学习延伸到课外，帮助学生在真实情境中实现对科学观念、科学思维以及态度责任的迁移应用，提升探究实践能力。

拓展环节中，教师出示AED（自动体外除颤仪）的照片，并提问：“你在学校里见过它吗？它的作用是什么？”学生自由交流后，教师向他们科普心脏急救知识，并介绍AED可以利用电流通过心脏来解决心律失常的问题，从而使人的心跳恢复正常。按照仪器使用说明和声音指示，再配合胸外按压、人工呼吸等心肺复苏术，帮助心脏骤停的病人在短时间内获得抢救。通过学习，学生意识到学习是有用的，它与现实生活息息相关。学生在提高急救实践能力的同时，强化了乐于助人、关爱生命的社会责任感。

（作者单位：浙江省杭州市余杭区中泰中心小学）

参考文献

[1]喻伯军.义务教务课程标准（2022年版）课例式解读[M].北京：科学教育出版社，2022.

[2]王维.浅谈小学科学情境化教学[J].科教导刊，2018（36）.

[3]徐春建，吴中君.表达·关联·论证：小学科学课堂深度研讨的优化策略[J].中小学教材教学，2021（10）.