以问题解决为导向，优化自然学科课堂教学

◎ 骆 晨

“‘抓住’水蒸气”是沪科教版《自然》三年级第一学期教材第八单元“水的三态变化”的第三课时，属于《上海市小学自然学科教学基本要求（试验本）》（以下简称《教学基本要求》）主题6“材料与物质”中“物质的变化”的学习内容。本节课需要通过情境观察、资料包的自主学习、辨别生活场景等活动，知道水蒸气遇冷能凝结成水，提升学生自主学习的能力；通过选择器材、设计活动方案，找到把空气中的水蒸气变成水的方法，提升学生获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释等科学探究能力，培养学生严谨认真和实事求是的科学态度。

教材中与“物质的变化”主题相关的学习内容在低年段和中高年段都有呈现，体现在科学知识、探究技能的编排呈螺旋式上升。通过一年级第一学期第六单元“到处都有水”的学习，学生初步认识空气中有水蒸气；通过二年级第一学期第六单元“物质的变化”的学习，学生已经初步对蒸发、液化有前概念；通过三年级第一学期第八单元“水的三态变化”的学习，学生将进一步完整地认识水在一定的条件下可以相互转化，而转化的条件是温度的变化，并能利用所学的相关知识解决实际问题；通过四年级第一学期第七单元“自然界中的水”的学习，学生将在水的三态可以相互转化的基础上，进一步理解自然界中水循环的意义。

本节课的教学，首先通过观察常温可乐和冰可乐，引出问题“水从哪里来”，然后通过情境分析、阅读PAD 资料包、情境辨别等自主学习活动，知道空气中的水蒸气遇冷变成水；通过完成任务“把空气中的水蒸气变成水，并找出水蒸气遇冷变成水的证据”，设计实验利用电子温度计采集数据和分析数据，知道利用所学的原理把空气中的水蒸气变成水，提高利用所学知识解决实际问题的能力。

本节课在本单元的作用是承上启下，是前一课时“水到哪里去了”的逆过程，并为最终完成水的三态变化作知识铺垫。

一、教学设计过程

（一）研读课标，明确目标

在制定本课时的教学目标前，笔者首先研读《教学基本要求》中关于本内容所需达成的目标和程度，即知道水蒸气遇冷凝结成水。接着，笔者参考《上海市小学自然学科三年级教学基本要求（征求意见稿）》和《小学低年级自然学科基于课程标准评价指南（征求意见稿）》，并对教材单元内容解读分析。最终，笔者制定本节课的教学目标如下。

（1）通过阅读、观察、实验等活动，知道水蒸气遇冷会凝结成水；能辨别生活中常见的水蒸气遇冷变成水的现象，提高利用所学知识解释现象的能力。

（2）通过选择和搭建器材设计简单的活动方案，知道把空气中的水蒸气变成水的方法，从中初步学会使用电子温度计收集数据并分析数据，提高数据意识以及表达交流的能力，提高设计探究实验和使用科学仪器的能力。

同时，本节课要突出的重点是：知道水蒸气遇冷凝结成水。方法是通过PAD 资料包的自主学习，通过观看视频以及辨别不同场景知道“水从空气中的水蒸气来”，解决问题“水从哪里来”。本节课的教学难点是：学生自主设计探究实验并分析数据。方法是通过搭建虚拟实验情境，以任务问题引导学生自主选择和搭建实验器材并创设交流表达的空间，涉及如何选择器材、需要测几个地方的温度等。对问题的思考给予台阶，帮助学生进行探究实验的设计，然后根据虚拟设计的活动方案利用电子温度计进行活动，并收集和分析数据，表达交流得出结论，提高自主探究的能力和利用电子温度计采集与解读数据的能力。

（二）提出问题，达成目标

“问题解决”是认知心理学和教学心理学研究的核心问题之一。大多数心理学家认为“问题”包括三个基本要素：给定的条件、达成的目标和遭遇的障碍。当学生面临一种情境，即学生可以利用的已有知识和经验与行动目标之间出现空缺时，根据问题的给定条件，采取一定的方法克服障碍达成目标，就是“问题解决”。因此，笔者认为以“问题解决”为特征的课堂教学模式需要明确以下三点：①学生已经学过的知识和已有的经验，即学生在哪里；②通过本节课学生需要落实的教学目标，即学生去哪里；③基于刚才的两点设计合适的问题，设置学生可以克服的障碍，即学生怎么去。并且以“问题解决”为特征的课堂教学模式中所说的“问题”应尽可能满足这样三个基本要求：①问题情境具有趣味性和一定的复杂性；②问题情境需要真实，贴合学生的日常生活；③问题情境具有一定的发展性，有利于学生掌握本节课的教学目标，落实教学重点、突破教学难点，形成良好的认知结构。

以“问题解决”为特征的课堂教学模式在具体实施中包括五个阶段：①提出问题。问题可由教师或学生提出，明确问题想要达成的目标。②设计方案。根据已有知识和可用材料，设计解决问题的方案。③解决问题。按照方案进行具体实施。④交流与表达。结合方案设计的预期和问题解决的过程与结果进行组内交流和全班分享汇报。⑤评价。基于“以评促学”的教学理念，在进行解决问题活动前就让学生了解评价要点和具体指标，促使学生对自己的活动进行评价和反思，做到更有目的性地活动。

小学三年级学生很乐意观察和思考周围发生的科学现象，有自己的想法并乐于分享交流，但是对于所观察到的现象还不能完全清晰、科学地表达，同时缺少归纳总结和根据需求设计活动的能力。知识水平方面，学生已有的前概念是知道水有三种状态，相互之间能够转化；知道冰遇热会变成水、水遇热会变成水蒸气；知道水蒸气看不见。基于上述分析，笔者设计了以下两个主要问题。

1.问题一：水从哪里来?

授课伊始，教师创设为客人准备可乐的情境，让学生观察比较常温可乐和冰可乐。

教师：请你们看一看、摸一摸桌上的两罐可乐，你们能不能发现奇怪的现象？

学生：我通过摸一摸发现一瓶可乐是冰的，另一瓶是常温的。

教师：真棒，那通过看一看还能发现什么？

学生：我通过看一看发现冰可乐的表面出现了水滴。

教师：冰可乐的表面出现了水，而常温可乐表面没有出现水，那冰可乐表面的水是从哪里来的？

这个情境贴合学生生活，就是他们平时常见的现象甚至本身就存有疑惑的问题。随着教师引导，学生发现冰可乐表面的水不是从可乐内部渗出的，只可能是从空气来的，又基于上节课的学习，已知“水蒸气是看不见的”“水蒸气是气态的水”，从而确定冰可乐表面的水是从空气中的水蒸气转变来的。此时，教师进一步提问：两罐可乐的周围都有空气，为什么常温可乐的表面没有水，而冰可乐的表面有水？即“水是怎么来的？”

学生：水蒸气。

教师：非常好。可是两罐可乐的周围都有空气，为什么常温可乐的表面没有水，而冰可乐的表面有水，这些水又是怎么来的？

学生：是因为水蒸气遇到了冰可乐，冰可乐的表面是冷的。

教师：你进行了大胆的推测，认为是水蒸气遇到了比它冷的冰可乐表面，所以变成了水。那这样推测对吗？

学生通过比较发现，同样在空气中的两罐可乐唯一的区别就是表面的温度不同，故进行推测水蒸气是遇到了冷的表面才变成水。这两个问题既常见又神奇，层层递进慢慢深入，紧紧抓住学生的兴趣，激发学生的高阶思维。最后以小组的方式观看视频资料、辨别不同场景中水从哪里来的，得出“水来自空气中的水蒸气”“水蒸气遇冷变成水”，最终解决问题一。

2.问题二：怎样把水蒸气变成水?

基于之前的活动，学生已知空气中的水蒸气遇冷会变成水。教师接着布置任务：把空气中的水蒸气变成水，并找出水蒸气遇冷变成水的证据。

教师：我利用冰可乐将空气中的水蒸气变成水，现在轮到你们完成任务，请你们以小组为单位，利用所给材料把空气中的水蒸气变成水，并找出水蒸气遇冷变成水的证据。

教师：材料有电子温度计、易拉罐、冰块。你们打算怎么做？

学生：把冰块放到易拉罐里。这样易拉罐就会变冷，那空气中的水蒸气遇到冷的易拉罐就会形成水。

教师：其他小组是不是也这样认为？

学生：是。

教师：不过，每个人对于温度的感觉是因人而异的，到底什么是冷、什么是热？我们需要有一个标准通过比较才能确定，哪个材料可以做到？

学生：电子温度计可以测温度。

教师：那请你们思考几个问题：实验中需要测几个温度？测哪里的温度？预测出的温度可以得到什么样的结论？

不难发现，创设任务是为了引出问题二。学生在解决问题的时候，自然而然地会运用所学到的新知“水蒸气遇冷变成水”，知道找到冷的物体才是解决问题的关键。学生可以利用电子温度计采集数据，再结合实验现象并对数据进行分析最终得出结论，同时能找到证据。

二、教学效果及分析

本节课主要有以下两个教学环节：①通过触摸和观察常温可乐和冰可乐，引出问题一“水从哪里来”，明确水从空气中来，然后通过观看PAD 资料包自主学习，完成辨别不同场景中水是怎么来的，得出“空气中的水蒸气遇冷会变成水”；②任务驱动“把空气中的水蒸气变成水”，引出问题二“怎样把水蒸气变成水”，利用虚拟的材料包思考活动方案以及交流表达在活动中需要注意的事项，然后根据虚拟方案进行实景操作，进一步巩固新知“空气中的水蒸气遇冷会变成水”。

（一）以问题驱动学习，激发学生高阶思维

本节课学生需要解决的第一个核心问题“水从哪里来”。学生发现冰可乐表面出现水，根据经验也不难判断冰可乐表面的水是从空气中来的。接着教师继续提问：两罐可乐的周围都有空气，为什么常温可乐的表面没有水，而冰可乐的表面有水呢？此时学生的思维又被推向更高的层次，即探究冰可乐表面的水是怎么来的。此时学生进行推测是因为水蒸气遇到了冷的可乐表面才会变成水。像这样以核心问题为主、问题链为辅的课堂教学形式，能够培养学生的思维能力。

接着是第二个核心问题“怎样把水蒸气变成水”。学生如果能够利用新知解决此问题，那就说明他们对于新知的理解达到了应用的层面。而且学生需要利用教师给出的材料进行方案设计，设计的过程就是锻炼高阶思维的过程。

（二）利用数字化工具，提高实验效率

环节一中整个解决问题的过程都是以小组的形式，借助数据化工具PAD 资料包进行的，组内学生相互讨论发表自己的想法，再通过视频资料进行验证，形成了良好的自主探究环境。

环节二中的任务，对于三年级学生来说，要设计完整的方案是很困难的。教师应给予学生学习的台阶：教师可以先在PAD 资料包中搭建虚拟实验情境，并以问题的形式帮助学生进行探究实验的设计。其中利用电子温度计代替传统温度计也大大提高了实验效率和实验的科学性。以往我们利用温度计测冰水的温度代替了冷的易拉罐表面温度，而这节课因为使用了电子温度计，它的敏感度极高，学生可以很容易地利用电子温度计检测出易拉罐表面的温度变化，并且检测出的实验数据可以清楚地以图表的形式显示在PAD 中。

（三）评价先行，明确活动目标

《上海市小学自然课程标准（试行稿）》指出“自然科学学习领域课程的学习评价应通过‘教学—学习—评价’的有机结合，逐步建立发展性的评价体系，以促进学生科学素养的提高和全面健康的发展”。本节课中笔者采用先阅读评价单的方式，让学生对于问题解决的步骤有更明确的概念。在问题解决的过程中如果学生遇到困难可以通过阅读评价表进行自我解决。

对此，笔者参考《徐汇区小学生学习规范实施指导意见（试行稿）》并根据本节课的活动设计，从方案设计、数据收集、实验分析、音量控制这四个方面进行评价，并采用教师评价和组内互评等多种评价方式。比如在方案设计时，如果小组可以选择合适的器材并且方案设计正确，他们小组就可以获得三星的最高评价。笔者认为，评价表可以在活动前出示，作为学生活动的“小老师”帮助学生规范操作、明确活动步骤。评价表具体内容见表1。

表1 “‘抓住’水蒸气”一课的小组活动评价表

三、教学反思

（一）基于课标，注重学情

课程标准是课堂教学设计的依据，学生情况更是课堂教学设计的基础。为了能够更好地设计一堂课，教师只有深入研读课程标准，了解学生已有的知识储备、生活经验和思维发展程度。因而，笔者认为在设计教学活动前，除了需要关注本节课教材内容外，还需要了解本单元的单元教学目的，以及本单元在整个小学自然教材中的地位。此外，不同年龄段的学生认知特点不同，同一年龄段的学生之间也存在个体学习水平差异，如何设计具有层次的教学活动是教师需要认真思考的问题。笔者认为一堂好课既要让大部分学生“吃”饱，又要让一部分学生“吃”好，还要反思学生没有“吃”饱的原因。

（二）关注思维，促进成长

小学阶段是个人思维发展的重要时期，也是训练养成的最佳时期，因此处于该时期的学生可塑性极强。教师应当在教学过程中利用合适的问题给予学生更多的思维空间，激发学生的高阶思维。学生在教师的引导下先体验解决问题的过程，再在解决问题的过程中慢慢获得知识、学会思考，认知能力逐渐得到提升，最终形成自己特有的一套解决问题的方法。此外，在教学活动中采用评价先行的方式，不仅可以激发学生学习的主观能动性，还可以促进教学活动更加顺利、有效地开展，提高教学效果。

（三）主动学习，提升素养

我们常说“要给学生一杯水，教师就得有一桶水”。小学自然学科涉及物理、地理、生物等多方面知识，学科本身就要求教师具备较高的专业素养。如今科技的发展速度极快，教学设备的更新驱使着课堂教学的更新，教师更应该主动更新教学方式和教学手段，将传统实验活动不能够达到的目标利用新技术得以突破，才能更好地适应教学的发展。