例谈“做思共生的具身科学”教学范式

科学学科中基于动手的“做”与基于动脑的“思”是不可缺少的。科学课程标准提出，教师要用探究式学习来统领学生的科学学习方式，在这种学习方式下，学生可以在参与活动中体验科学、经历科学，在探究中获得科学知识，习得科学技能，悟得科学思想，融得科学精神。做思共生下的小学科学，其核心要义是“做”与“思”的共存、互利、合作、互补、和谐与共进。然而，在科学教学课堂和学生实践中，仍存在一些问题。

一、主要问题

一是“动手感性活动有余，动脑理性思考不足”问题。科学场馆建成后，通过学科文化、学科知识、学科装备改变了学生的学习环境，为场馆学习、项目学习等综合性学习提供了物理空间和装备支持，一定程度上促进了教学变革，丰富了学习样态。学生进入各场馆后，对装备材料产生兴趣，对动手操作迸发激情，模拟实验、饲养种植、观察参观等感性活动也热闹非凡，但假设与猜想、分析与归纳、反思与提炼等动脑思考环节明显不足。这一问题制约着深度学习的发生，亟须寻求破解之道与化解之策。

二是“表层操作活动较多，深层分析理解不够”问题。教学中，有教师将科学探究等同于动手操作，设计了一些盲目性、无序性、被动性和浅表性的操作活动并让它们充斥课堂，冲淡了学习主题，挤占了学生动脑思考、分析理解的时间，导致学生沉湎于热闹的表层操作活动中，缺少由“做”到“思”的深层次分析理解过程，很难在活动中获得知识的提高、经验的积累、素养的提升。对于这一问题，教师迫切需要探索一条让“做”“思”相融、对接、转化、共生的路径来促进学生的科学理解、发展学生的科学思维、提升学生的科学素养。

三是“外在离身表征明显，内在具身体验不深”问题。儿童的完整学习需要经历一个由外而内“操作体验—理解内化—意义建构”的过程，而他们的深度学习需要经历一个“发生了什么—怎样发生的—为什么发生”的过程。但在具体的学习过程中，有些师生过多关注科学日记是否完成、科学实验是否会做、科学操作是否得当等离身活动，忽视了对科学观察、科学实验、科学游戏、科学操作等探究性学习等具身体验的强化。对此，教师需要重塑学生的学习历程，丰满他们的学习过程，让学习真正发生。

二、教学范式

根据具身认知理论、儿童经验理论与实践活动理论，连云港小学科学团队通过观察课堂与分析典型课例，围绕“问题与导向、猜想与假设、操作与体悟、合作与分享、拓展与践行”五个环节，不断尝试、实践、反思与行动，建构了以思导做、以做促思、做思共生的科学教学范式（如图1）。

“做思共生”小学科学课堂让学生在具体的问题情境中，经历“问题与导向—猜想与假设—操作与体悟—合作与分享—拓展与实践”的学习过程，强化体验，丰富经验，建构知识、发展素养。根据不同的教学内容，我们建构了验证型、探索型两种“做思共生”的科学教学范式。

1.验证型具身科学学习

验证型具身科学学习一般是从科学结论（或猜想）出发，让学生通过动手操作、观察模型、实验分析等手段，对结论或猜想进行证实或证伪的一种科学学习形态，具有操作简单、直观明了、思维起点低等特点，其一般结构如图2所示。

2.探索型具身科学学习

探索型具身科学学习一般是让学生在教师设置的问题情境中，通过动手操作、观察、验证、类比、归纳等方式，发现全新科学结论的科学学习形态，其特点是过程开放、探索性强、生成度高，其一般结构如图3所示。

三、教学案例《撬重物的窍门》

1.问题情境，激发学生学习主体

此环节重在激活经验，在类比中解构。

教师先出示一块木板，让学生以手指为支撑点找平衡，然后给木板左侧加个重物，让他们再找平衡。这样，利用有层次的、找平衡的挑战，让学生归纳影响木板平衡的因素。在此基础上，教师利用跷跷板游戏，提出“孩童如何撬起成人”的问题。为了解决这一问题，学生需要在模拟实验中解构撬棍与跷跷板，分析它们结构的共性，建立杠杆平衡与撬重物之间的联系。

2.操作探索，加强学生学习体验

此环节重在亲历体验，在实践中建构。

为了帮助学生建构平衡尺模型，教师将木板挂在支架上让他们找平衡，之后挂上重物再找平衡。在学生思考如何快速准确地发现质量和距离的联系时，教师引出平衡尺，为后续利用平衡尺研究打通认知障碍。从“如何在刚好撬起杠杆尺左侧的钩码后保持平衡”这个问题出发，教师通过让学生解决多种形式的问题来加深他们对杠杆平衡原理的认知。学生通过整理与分析数据，找到支点、阻力点和动力点三者的关系，归纳杠杆原理。教师接着提出“平衡尺左侧刻度10的位置挂了两个钩码，右侧怎样挂才能平衡”的问题，让学生预测，再通过图示展示，促进他们思维碰撞，深化对杠杆原理的认知，通过数形结合发展其思维能力。

3.新知建构，提倡学生发现学习

此环节重在引发认知冲突，在变式中重构。

教师出示支点在一侧的杠杆，让学生预测是否符合杠杆平衡规律。对此，学生往往会产生分歧。于是，教师组织学生进行分组实验来验证猜想，结果发现只要杠杆平衡，支点在一侧的杠杆也符合归纳的规律。此时，教师再出示两端不在一条直线上的变形杠杆，随机选取一组平衡数据挂在变形杠杆上，让学生分析，尺子的不平衡再次让他们产生认知冲突。这一次，教师通过演示实验，帮助学生意识到所谓的距离其实是力到支点的垂直距离，从而完成了对杠杆平衡原理认知上的迭代。

整节课中，学生既经历了模拟、分组、演示等多种形式的“做”，又有意识地运用了类比、设计、预测、归纳等“思”，利用已有知识建构了未知的概念，找到了撬重物的窍门。通过体验和体悟，学生让思维经历了从具体到抽象、从直觉到逻辑、从具象思维向抽象思维的进阶发展。

（作者单位：江苏省连云港市海头中心小学）