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1、 基于深度学习的小学科学探究活动策略 【摘要】本文以光是怎样传播的一课教学为例,论述小学科学课走向深度学习的探究活动策略,提出重构学习目标、重整意义联结的学习素材、重塑思维进阶的学习活动、重审批判建构的学习体验,构建突出高阶思维能力培养的深度学习课堂。【关键词】小学科学 探究活动 光是怎样传播的G A0450-9889(2020)25-0054-02小學科学课堂教学中,以探究为核心的学习方式对于师生来说早已不陌生,但大多数学生的探究学习浅尝辄止,不少教师的探究指导常常浮于表面。缺少“好评”、缺乏深度的科学探究活动,大体表现为教学目标缺立意、学习素材缺联结、学习活动缺进阶、学习体验缺批判。如何在
2、小学科学探究活动中实现深度学习,是值得我们探讨的一个问题。下面,笔者以教科版五年级上册光是怎样传播的一课教学为例,谈一谈小学科学课实现深度学习的教学策略。一、厘清内容,重构学习目标科学学习活动的目的是什么?科学教育的原则和大概念一书提到:“科学教育的目标不是去获得一堆由事实和理论堆砌的知识,而应是实现一个趋向于核心概念的进展过程,这样做有助于学生理解与他们生活相关的事件和现象。”在教学中,如果教师仅仅聚焦显性的、具体的科学概念,很难引导学生形成对世界的整体认识。在以往的教学中,光是怎样传播的一课学习目标常常定位于“光是直线传播的”这一具体概念上。然而,基于深度学习的小学科学探究活动设计,本课学
3、习目标应侧重于“宇宙中所有的物质都是由很小的微粒构成的”,这一核心概念与物质的本质属性有关。也就是说,该课的学习目标应定位于“光的波粒二象性”,即“光能像波一样向前传播,有时又表现出微粒的特征”。这需要教师重新审视、厘清学习内容,把握学习内容所暗含和指向的核心概念,并将其分解成一个个典型素材,用恰当的、生动的方法打造学习内容框架,从而引导学生在学习过程中认识大概念,理解周围世界及其发展规律。思维是科学课堂教学师生的核心活动,是科学学科的本质特征,科学探究应是基于思维的探究。在小学科学探究活动设计中,教师对教材的理解以及对学生发展的定位,总会形成不同的教学目标。教师设置了不同的学习目标后,势必对
4、探究活动有不同的安排;侧重不同的探究活动,势必产生不同的学习效果,也可能引发孩子朝着不同的方向发展。光是怎样传播的一课教学中,其学习重点是“用实验来验证光是如何传播的”,对于这个问题的验证,实验步骤清晰、操作简单。教师在探究活动设计中,可以通过提出假设、判断推理、操作验证来探究“光的本质特征”,明确学习目标的设置,从而让学生在获取基础知识的同时,促进抽象思维的发展。二、寻找学习素材,探究活动设计(一)寻找素材要激发学生学习的兴趣,引导学生积极参与探究活动,教师应从学生生活中熟知的、感兴趣的事物出发,引领学生从生活中寻找有关的学习素材,并为他们提供参与实践探究的机会,使他们体会到科学就在身边,从
5、而对科学产生亲切感。光是怎样传播的一课中,师生的探究学习活动通常以手电筒光、汽车灯光以及树间的阳光为案例,实现对“光是直线传播”概念的理解。然而,这些实例仅仅是对“光是直线传播”的枚举,并非论证的雏形。教师可以选择与学生生活联系密切的、具有与光的传播本质有着更多相似的事物,比如足球、乒乓球等,作为概念形成的媒介。重视引导学生利用“科学模型”认识周围的世界,理解事物的规律。教师需要从学生需求、生活经验、认知特点等方面加以考量,帮助学生理解抽象化的科学概念,寻找到适切的探究素材。(二)活动设计中国工程院韦钰院士在“围绕概念和模型组织教学”讲座中提到,认知科学和神经教育学的研究成果表明,围绕模型和概
6、念学习是有效的学习方式。模型能够帮助学生深刻地理解概念,在学习过程中提取有用信息,然后运用抽象、概括、类比、联想等方法获取概念、建构意义并解决问题。在光是怎样传播的一课的教学中,实验活动常常利用手电筒的光,透过放置在一条直线上同种规格纸板中间的孔,照射到纸屏上,再将这些纸板偏离原来的直线,观察手电筒的光能否通过纸板中间的孔,照射到纸屏上,学生通过探究得出“光(在同一种物质中)沿直线传播”的结论。教材设计的实验大多过于贴近学生的生活,很多学生不用做实验就知道结果,探究兴趣不高。对此,教师可以重新设计探究活动,如选择足球射门路线,围绕可见的足球运动轨迹,如平直地滚球、大弧线香蕉球、小弧波浪球等,推
7、测不可见光的传播路线。这一探究学习内容既与学生生活体验密切相关,又充分体现了深度学习的过程性特征。三、把握实证,创新学习活动(一)从证实到证伪韦钰院士指出,科学教育具有多方面目标,科学教育应该致力于收集和实证的科学能力。科学的实证逻辑包括证实和证伪,证实和证伪属于同一主题下并存的探究活动,两者是科学探究实证的重要形式。证实作为实证活动的主要形式,一般基于大量观察和实验(借助仪器观察)的正面事实和证据,充分培养学生思维的逻辑性。而证伪作为实证活动的另类形式,一般基于相反例子,但与证实具有同等的意义和价值,培养学生思维的缜密性,证实和证伪对提高学生思维的品质具有重要的意义。在光是怎样传播的一课中,
8、学生利用打孔的卡纸、光屏,证实小孔在一条直线上,手电筒正对最前面卡纸上的小孔,光能够照射到最后的屏上,形成一个明亮的光点,说明光是直线传播的。除了上述方法,学生还可以有证伪的方法,如果用的是弯管,光从这头射进去就不会从另一头射出来,我们的眼睛无法从另一头看见光亮,这也证明了光是直线传播的。可见,科学探究活动是一个求真的过程。学生只有经历一次次收集证据的过程,才能把握基于事实的严密实证过程,得到的科学结论是真实、可反复验证的。(二)从实操到思想实验科学实验是帮助学生理解科学概念的重要支撑,由于科学实验受限于物化的实验主体、仪器设备、客体对象等,学生可以在头脑中进行理性的思维活动思想实验,这也是科
9、学研究的一种重要形式。科学实验中多种科学仪器的使用让人们获得更丰富、更精确的感性材料,更快捷地揭示研究对象的本质。为了克服物化实验条件的各种限制,科学家在自己的认知活动中常常利用思想实验解决问题,即利用想象力去解决现实中无法做到(或现实未做到)的实验。例如爱因斯坦有关相对运动的著名思想实验。在光是怎样传播的一课教学中,学生利用实物卡纸、光屏、手电筒探究光的行进路线,也可以借助日常经验积累按照实验的要求,在头脑中想象一颗光子(微粒)传播到达光屏的过程。可见,思想实验对促进学生思维的深度、精度及创新能力的发展富有积极而深远的意义。四、探究反思,升华学习体验(一)反思学习教师要引导学生多思考,善于发
10、现问题,提高自我纠错能力,也可以引导学生检验实验方案的合理性,提出修正方案,探索解决问题的新途径,做到刚柔相济。所谓“刚”,主要体现在探究严谨两个层面,有助于发展学生探究的创造性、严密性,以及积极的人际交往态度。在光是怎样传播的一课的教学中,教师要注重鼓励学生多问几个“为什么”“不同的实验方法支持同样的结论吗”,这是培养学生批判性思维的有效途径。通过不断质疑、探究,学生可能得出的结论是:光以肉眼无法分辨的横向波纹形式直线传播,也可能以一颗颗子弹的形式直线传播。虽然学生得出的结论与教材有出入,但这样的实验过程与学生特定时期的认知相吻合。此外,教师要创设“质疑问难”的研讨氛围,为学生营造宽松的心理
11、氛围,比如教师和善的举止、风趣的言谈、适时的点拨;同伴愉快的合作、积极的交流、善意的评价等,鼓励学生不断生疑、大胆发问,对问题始终有好奇心与求知欲,培养他们主动质疑的能力。(二)結构化板书设计教师要运用系统的观点与方法,对板书进行分析、设计以及完善,并通过板书指导学生对学习过程进行反思,建立学习过程的架构。在光是怎样传播的一课教学中,教师通过图文型的结构化板书勾画概念,呈现科学探究的一般过程和学生的思维过程(如图1所示)。板书的结构化设计引导学生分析、整理各种信息、实验数据和证据,学生应用科学的思维和方法,通过分析和归纳找出规律、得出结论,促进求真、求实学习品质的形成。总之,基于深度学习的小学
12、科学探究教学,教师要对学科教材再理解,对教学行为再转变,让学生理解概念、解决问题,妥善处理学生主体和教师指导的关系,在有限的课堂教学时间内把活动做得更深刻,让学生学得更扎实。【参考文献】1张红霞.科学究竟是什么M.北京:教育科学出版社,20032靳玉乐.探究教学的学习与辅导M.北京:中国人事出版社,20033浙江省教育厅师范处.课程改革与学习主题构建M.北京:科学出版社,20044温哈伦.科学教育的原则和大概念M.北京:科学普及出版社,20115刘恩山.义务教育小学科学课程标准解读M.北京:高等教育出版社,20176多诺万(美).学生是如何学习的课堂中历史、数学和科学M.桂林:广西师范大学出版社,2011 -全文完-