小学科学在线翻转教学模型的构建与实践研究

王智明

(河南省南阳市宛城区教体局教学研究室 河南南阳 473000)

小学科学课程以培养学生科学素养为宗旨，课程定位是基础性、实践性、综合性课程，倡导以探究式学习为主的多样化学习方式，面向全体学生，突出学生主体地位，保护学生的好奇心和求知欲[1]。课程重在培养学生对科学的兴趣、正确的科学思维方式和科学学习习惯。思维活动是科学教学的核心活动，科学思维是科学学科最本质的特征，科学教学应实施基于思维的科学探究，围绕核心素养的培养，创设良好的教学情境，设置恰当的问题情境，引发学生认知冲突，激发学生主动思维，在深入有效的师生互动、生生互动中进行科学探究，引导学生在做中学、在学中思，培养和发展学生的科学思维，提升思维品质。

一、小学科学在线教学的困境和机遇

2020年春期，在全国防控新冠疫情阶段，在线教学因不受时空限制的优势被推向风口，学校教师变身“主播”，给学生上网课。虽然在线教育在我国教育领域已经发展多年，但更多是以社会培训机构的市场开发和推广的形式呈现，由中小学校主导的、面向全部中小学生的在线教学尚属初次尝试，并无太多的理论指导和现成的经验可以学习借鉴。具体到小学科学课来讲，科学课程的实践性强，课程标准倡导学生“像科学家一样去进行科学探究”，教材编写也是以学生的探究活动为主要组织形式，学生需亲身经历和体验科学探究的过程。在线课堂的优势在于，能突破时空所限，缩短师生的物理距离，实现远程教学。同时，在线课堂的弊端也很明显，如多数网课只是把缩短时间版的线下课堂搬到了线上，且隔屏教学的交互性非常差，基本上是教师的“自言自语”，实际上是用网络设备“满堂灌”，缺少了师生面对面交流的在线课堂，使很多教师失去了对课堂和处于“客户端”的学生掌控的底气和自信，学生的“在线”与“在学”之间也无法准确衡量。这样的科学在线课堂，一是难以保证学生准备充足的材料进行科学探究；二是难以获得学生探究过程的即时信息和有效反馈；三是学生居家状态下，无法进行小组合作学习；四是探究数据的收集和处理、论证的过程等不易组织；五是师生互动、生生互动等研讨环节不易进行；六是观摩式的课堂，学生的注意力极易分散。事实上，由线下转为线上，教学形式发生了改变，相应的教学方法、教学资源、教学评价体系等都要有相应的创新，形成适应在线教学的实践经验和理论体系。我们要善于从困难和挑战中寻找机遇，扬长避短，结合学科特点，寻求新的突破。比如，线下的科学课堂，经常遇到课堂探究时间不够的问题，40分钟的时间总是感觉太短，学生往往下课铃响时还意犹未尽，科学思维的连贯性、深刻性等被迫中断，探究深度也因时间不充分而打折扣。而居家学习可以弥补这一缺憾，学生在家进行科学探究活动，不受课堂40分钟时间的约束，更有利于学生的自主探究，有利于发展学生的科学思维。

二、小学科学在线翻转教学模型的构建和实践

结合小学科学课程性质和培养目标，为设计和实施促进学生科学思维发展的在线科学课堂，我们在课堂实践中总结提炼出在线翻转教学模型（如图）。传统课堂是课上传授、课后强化，翻转课堂是课前传授、课中强化，即课前通过录播小视频推送学习任务，学生居家进行科学探究，课中师生线上见面课，进行在线研讨。

小学科学在线翻转课堂模型

此模型对促进学生科学思维的优势在于：

第一，符合科学思维活动的开放性特征。科学思维活动是学生在探究过程中不断发现、思考、证实或证伪，和观点不一致的内容也可以研究，得出与预测不同的结果更要分析原因、再次探究……这些开放性的探究活动都需要时间的保证。课前录播阶段，是学生居家进行科学探究的环节，相比较线下课堂，此环节没有了课堂时间的制约，学生按照教师推送的录播视频的示范，准备探究材料进行探究，有较充足的探究和思考时间，活动是连贯的，思维也是连贯的。需要重复多次的实验、长期的观察记录、可能出错的探究过程等科学课上常见的方法和问题，都有了进行和解决的条件。如一年级上册“植物”单元，学生对植物的科学观察，需要从整体到局部，不但观察茎和叶等主要器官的形态，还要观察植物在一段时期内的生长变化，从“有生命”的视角认识植物的生命特征。单凭在课堂上短暂的观察，无法很好地达到教学目标，也无法促进学生分析、评价等科学思维的发展。教师在课前录播阶段，教给学生科学观察和记录的方法，由学生长期观察家里或小区的任意一株植物，用拍照、绘图或文字的方式记录，根据实际情况还可以测量和记录茎的长度、茎的直径、叶的大小等数据，搜集证据，上传记录单。课中直播阶段，教师引导学生分析记录单上的信息，帮助学生初步构建“植物是有生命的”这一核心概念。课后点播阶段，教师为学生布置种植自己喜欢的植物的任务，并推送给学生关于植物生长各个阶段的短视频，供学生根据自己的兴趣和需要观看，这样不但能拓展学生的视野，而且能加深学生对植物多样性的认识，引发学生对植物与环境关系、与人类关系的思考。

第二，符合科学思维活动的独特性特征。认知主义学习理论认为儿童是刺激的主动寻求者和环境的主动探索者，任何一个年龄阶段的儿童在与外界相互作用的过程中，都有一套独特的表征及解释世界的方法和原则[2]。纯线下的科学课堂中，教师经常对学生的探究活动有较多干预，在一定程度上会把学生的思维带入成年人的模式，妨碍学生科学思维的独特性。如课堂上过于简单的无思维含量的问题设计，教师凭主观经验评价学生活动等，不给学生反思评价的机会，教师直接给出结论而不是引导学生分析推理得出结论等。这些设计暴露出教师“不相信学生”心理基础上的焦虑和迫切，用“教知识”代替“教聪明”。而学生居家期间的线下探究，可排除背景干扰，真正“卷入”事件，进行深入的、个性化的思考。如二年级上册“材料”单元第6课“做一顶帽子”，学生通过用不同材料制作同种物品（帽子），体会物品的功能和用途可能不同，从而加深学生对材料的理解。学生在单元学习中，从研究辨别各种材料到利用材料所具有的功能来设计产品，思维方式也随之发生转变，设计和制作是极具个人色彩的创造性思维，学生需要根据产品的功能需求选择材料、设计样式、交流评价等。学生根据教师的线上指导示范和要求居家进行制作，能避免线下课堂教师可能过多干预的同时，可以最大程度保证自己设计、创造活动的独特性。

第三，符合科学思维活动的挑战性特征。科学思维活动中的分析活动过程是：收集数据→汇总数据→分解数据→分析各部分数据间的关系→确定数据间的关系；评价活动的过程是：明确评价的对象、标准、形式→核查或评论评价对象→交流评价结果→提出改进建议；创造活动的过程是：产生创新需求→进行创新→交流评价→改进创新。这些思维活动均具有挑战性，在课前学生充分探究并上传探究结果的基础上，课中直播阶段，教师参与的分析、评价更易于实施，而且学生有了前期的做中学、学中思的基础，分析和评价有较充分的素材，线上直播研讨的形式为师生互动、生生互动提供了可能。如五年级上册“光”单元第8课“评价我们的太阳能热水器”，在课前“做个太阳能热水器”的基础上，明确评价的对象、评价的标准、评价的形式，根据设计要求制定热水器评价标准，即热水器内的200毫升冷水放在阳光下，15分钟内温度上升的数据，每5分钟监测一次温度。虽然各组制作的太阳能热水器都有不同，但检验的标准应相同，遵守共同的检验规则，才能准确评价热水器的效能。学生对这种形式的“比赛”很感兴趣，经历评价活动的完整过程，发展科学思维的效益，较之比赛结果更有价值。

综上，疫情背景下和后疫情时代的研究和教学实践证明，小学科学在线翻转课堂模型以学生的主题探究学习为主，教师对在线翻转课堂的设计和引领、介入和干预、管理和评价有更深刻的理解，更理想的实践效果，学生的兴趣激发、探究投入积极性、采集证据和整理证据的认真和规范程度、探究活动结果的表达和展示水平等均有所提升，是培养学生科学思维的有效途径。