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》

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（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，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，2003

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[5]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，2017

[6]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

作者简介：余化龙（1976— ），浙江衢州人，高级教师，大学本科学历，研究方向为小学科学教育和研究。

（责编 杨 春）