“三链五阶”打造思维型课堂的策略研究

2022-09-17李溯源李福生浙江杭州市临平第一小学杭州市临平区教育发展研究学院

小学科学 2022年11期

关键词：科学探究思维

◇李溯源李福生（浙江：杭州市临平第一小学杭州市临平区教育发展研究学院）

小学生具有“好玩、好奇、好动”的身心特点，热衷于实验操作，忽视科学思维。为了改变现状，笔者认为可以借鉴学习周期理论，打造“三链五阶”思维型课堂，引导学生经历连贯的探究过程，助推学生思维发展。

一、“三链五阶”思维型课堂的界定

“三链五阶”思维型课堂：“三链”分别是问题链、活动链、思维链；“五阶”是指让学生经历“设境质疑—多元假设—探究实践—实证研讨—拓展延伸”五个阶段，促进科学实践与科学思维协同发展（见图1）。

图1 “三链五阶”思维型课堂图式

（一）问题链——精准提问，“问”到好处

“问题链”，顾名思义就是问题成链，搭建“为什么—怎么想—怎么验证—说明什么—知道了什么”推进路径，以教学目标为指向，通过问题来驱动。

（二）活动链——结构探究，“探”出逻辑

科学探究是以活动为载体，对“聚焦—探索—研讨—拓展”四个板块进行优化，形成活动链。

1.设境质疑指向研究对象

创设诱导式情境，形成认知冲突，提出核心问题，激发学生的好奇心与学习动机。

2.多元假设，暴露原有认知

基于核心问题，大胆提出假设，暴露学生前概念，甄别前概念的类型，有利于教师把握教学起点，做到有的放矢。

3.探究实践，搜集事实证据

运用学习支架，进行自主探究，获取事实概念，形成可靠证据。

4.实证研讨，建构科学概念

建立证据与解释之间的关联，有理有据地表达观点与见解，使研讨逐步走向深入，自主建构科学概念。

5.拓展延伸，形成认知结构

学以致用，释疑解难，整固科学概念，形成认知结构。

（三）思维链——激活思维，“思”达深度

科学思维是核心素养的四个维度之一，主要包括模型建构、推理论证、创新思维等。在探究实践中，采用分析与综合、比较与分类等思维方法，进行有深度的思考，进而能够解决简单问题。“思维链”以活动链为载体，以问题链驱动，让学生经历“疑—想—究—述—辩”的思维过程。

二、“三链五阶”思维型课堂的特点

（一）进阶上升

学习是一个进阶的过程，科学探究需要经历“提出问题—分析问题—解决问题”的过程，实现学习进阶。

（二）并驾齐驱

问题链、活动链、思维链三链并轨前行。首先，要设计好活动，符合教学逻辑；其次，围绕核心问题，进行分解，形成学习动因；最后，凸显“疑—想—究—述”的思维过程。

（三）协同发展

三者相互依存（问题链驱动活动链，活动链促进思维链，思维链衍生新的问题链），相互促进，螺旋上升，协同发展。以《热在水中的传递》一课为例（见图2）。

图2 《热在水中的传递》“三链五阶”思维型课堂教学路径

三、“三链五阶”思维型课堂的教学策略

（一）设境质疑：投石问路，指向核心问题

1.迎合学习起点

课前调研能够了解学生的认知水平、前概念类型和思维起点，科学安排学习进阶，做到教与学的无缝对接。

2.创设真实情境

真实的情境能够快速博取学生的眼球，做到“新、奇、趣”，形成认知冲突。

【案例1】在《热在水中的传递》一课中，学生已经学过热在金属中的传递，认为热在U 型金属与U 型管水的传递情况类似，距离加热点相等的1 号温度计示数会等于2 号温度计。A 教师在演示实验时注重对学生的观察指导。随后每隔20秒进行读数，发现1 号温度计的温度上升，2 号温度计的温度一直没变，这与预测完全不同。利用这一冲突，激起学生探究兴趣。

3.提出核心问题

良好的开端，成功的一半。聚焦核心问题，指向探究目标。

【案例2】在《食物在口腔里的变化》一课中,B 教师出示两张去年和今年奶奶拍的照片，通过比较奶奶戴假牙前后的变化，学生关注到奶奶装上假牙后脸色变好、变胖，聚焦“为什么装上假牙后，脸色变好，人也胖了呢”，指向“牙齿有怎样的结构和功能”的核心问题。

（二）多元假设：合理猜想，助力实证探究

1.倡导“有根据猜测”

指导学生学会“有根据猜测”。大胆假设不等于凭空猜测，在教学中，教师可以引导学生采用“我们猜测可能是……导致的，因为……”的句式表述，使假设具有合理性。

2.巧用可视化工具

指导学生进行“可视化猜测”。借助可视化工具呈现猜测，这不仅能使教师充分了解学生的所思所想，也能让其他学生知晓。

画一画。可以采用“画一画”的方式进行呈现。例如在一下《观察一种动物》一课中，C 教师先让学生画出蜗牛，唤醒学生记忆。在此基础上，组织学生观察蜗牛，进行局部修正。

写一写。针对答案不唯一的核心问题，可以采用“写一写”的方式进行呈现。例如五上《身体的运动》一课中，各小组借助举哑铃的体验活动，触摸哪些器官参与运动，发现各自特点，推测相应功能。

贴一贴。考虑到小学生的书写速度与能力，也可以“贴一贴”的方式进行呈现。例如在三下《压缩空气》一课中，D 教师提供给每小组若干圆形磁贴，让学生用圆形磁贴代表空气微粒，猜想“当压缩或扩张空间时，空气微粒将会如何变化”。

3.扩大猜测者范围

让学生人人都进行猜测，充分暴露他们的原有认知。同时，要丰富多元假设。

【案例3】《营养要均衡》一课中，E 教师设置了“建立自己的食物宝塔”教学目标，并为学生准备了“饮食金字塔”。饮食金字塔的四面正好分别面对小组四个成员，可以让每个人都建立一个自己的食物宝塔，指向“怎样健康饮食”。

（三）探究实践：实证支撑，掌握科学方法

1.提供有结构材料

教师提供“有结构材料”，为学生搭建科学支架。

【案例4】在五下《热在水中的传递》一课中，为学生提供有结构材料：茶叶、烧杯、回形玻璃管、数显温度计。借助茶叶看见水的流动情况，利用数显温度计测量水温变化，佐证热在水中的传递过程。

2.明确探究方法

实验前，可以借助问题链，分解实验操作步骤，突破实验难点。

【案例5】以三下《地球——水的星球》一课为例，小学生较难完成“比较海陆面积”的任务。F 教师通过“怎么比较几何图形大小？—怎么比较海陆面积？—有没有什么方式能数得又快又准确？”问题链搭建学习支架，帮助学生明确实验方法。

3.运用学习表单

设计学习表单，方便学生记录，再现思维过程，形成可靠证据。例如，在五上《心脏与血液》一课中，G 教师设计的学习表单采用打“√”的方式进行记录，速度较快。学生能清晰地观察到实验现象，突出“理解心脏跳动的意义”的教学重点(见图3)。

图3 五上《心脏与血液》学习表单

（四）实证研讨：表达交流，建构科学概念

研讨环节，让学生充分表达，相互启发、争论、修正，逐步去粗存精，去伪存真，由此及彼，由表及里。

1.表达呈现

（1）预留时间

在研讨环节，应预留充足时间，让学生充分表达已获得的认识，倾听他人的发现，学会比较，当出现矛盾时，积极剖析其中的原因。

（2）巧用技术

运用互动二维码、Excel、SPSS 等信息技术助力教学，高效、直观地呈现证据。例如在执教五下《温度不同的物体相互接触》时，H 教师利用温度传感器将12 个小组的数据迅速呈现在屏幕上。学生通过观察可获取“热水温度降低，冷水温度升高”的事实概念。

（3）规范表达

描述现象前，应梳理思路，语言加工，做到全息、全程、有序，达成共识。以三上《水沸腾了》一课为例，通过适时追问、引导点拨，学生能够按照水中、水面、水面上空的次序完整描述水沸腾的现象。

2.建立关联

以问题链引导学生建立证据与解释的关联，培养溯源意识与举证意识。

（1）对比实验：“变量—结果”关联

进行对比实验时，关注变量与结果之间的因果关联。以三上《水到哪里去了》一课为例，学生发现敞口的杯子水量明显减少，另一个封口的杯子水量变化不大。教师以“观察到了什么？—说明了什么？—水到哪里去了？”问题链引导学生深入思考。

（2）模拟实验：“模型—原型”关联

进行模拟实验时，关注模型与原型之间的属性关联。以五上《身体的运动》一课为例，采用方木、皮筋、门合页、工字钉模拟手臂的运动，以“××模拟××，（发挥了）……的作用”句式帮助学生建立“骨、关节和肌肉协同作用”的科学概念。

（3）定量实验：“数据—对象”关联

进行定量实验时，关注数据与研究对象之间的本质关联。数据是实践探究中收集到的直观证据，而数形转换是教学中获取数据变化规律的有力工具。在保证数据真实有效的前提下，观察比较，发现数据变化趋势和隐藏规律。在五下《热在水中的传递》一课中，测量回形玻璃管四个点位的水温变化并转化为折线图，基于“温度为什么会这样变化”进行研讨，引导学生推理得出“热水上升，冷水下沉”的结论。

3.推理论证

推理分为归纳推理、演绎推理和类比推理三类。

（1）归纳推理

归纳推理是从若干个别的事实认识前提出发，推出一般性原理的逻辑思维方法，从个别到一般，完成学习进阶。以四下《凤仙花开花了》一课为例，学生解剖凤仙花、百合花、桃花、南瓜花四类花，归纳推理得到“花的结构与功能”。

（2）演绎推理

演绎推理是从一般性认识推出个别性或特殊性认识的思维方法。以六下《各种各样的动物》一课为例，学生通过生活经验与资料卡建构了“遗传和变异”的科学概念。I 教师以“其他动物宝宝和动物的爸爸有哪些方面的相同和不同”问题引导学生运用演绎推理，形成结论。

（3）类比推理

类比推理是适合小学生在科学探究实践中获取科学认识的重要思维方法，能够帮助学生由此及彼，触类旁通，建构科学概念。

【案例6】K 教师在执教三下《地球——水的星球》时发现，学生在比较了地表的海洋与陆地面积后，往往会忽略各类水体深度，陷入“地球水资源极其丰富”的误区。通过类比，学生能够清楚认识到地球上水资源总量并不多，且能直接利用的水占比极少，进而形成节约水资源的意识。