基于科学逻辑的科学课堂教学

文/深圳市南山实验教育集团前海港湾学校

儿童学习科学最大的考验之一就是如何增强儿童主动探索世界的思维和能力的意识。在教学中，教师应让学生超越浮于表面的观察，引导他们从更有价值的视角获得更深刻的发展。理解科学概念是学生核心素养的重要部分。教师在教学中应当基于科学逻辑开展科学课堂教学，引导学生归纳概括、演绎推理、类比推理等，让他们更有效构建科学概念。《科学》五年级上册《计量时间》单元的起始课是《时间在流逝》，通过让学生认识计时发展史上不同阶段的计时工具和燃香实验，探究计时工具的共同特征。本课教学中，笔者尝试基于概括的科学逻辑进行总体设计，包括教材素材的选取和整理、巧设提问促进深度学习、改进实验器材培养科学思维。

一、基于科学逻辑，整体设计

教材中第一部分为计时工具的发展史，第二部分为燃香测试燃烧速度是否均匀的实验。很多老师没有科学逻辑的视角与方法，更没有找到二者的内在联系，有的甚至认为“燃香是古代的一种计时工具”就是二者的联系。大多数老师在第一部分会查找详实的计时工具图片和视频，包括太阳东升西落、圭表、光影计时法、日晷、水钟、钟表，甚至补充燃香、沙漏等，带着学生分析每一种计时工具的特性和优点，进而得出计时工具越来越复杂、精准的结论。紧接着进行第二部分的实验，得出燃香燃烧速度均匀的结论，并没有发现二者的内在联系。笔者认为在第一部分的分析角度应该是计时工具都有变化等时的特点，两个部分其内在本质在于“利用计时工具的均匀变化来判断时间”，这才是内在深度的关联处，也是计时工具的基本特征。整个课堂的设计包括教材素材的选取和整理、以“精问”促“深思”和实验器材的改进都应该抓住这一内在联系进行深入思考和设计，让学生尝试从各种计时工具中分析并总结出规律性的结论，甚至联想到生活中的有此特征的其他物品也可作为计时工具，发展科学思维，进而提高课堂的质效。

二、悦读电子杂志，穿越时空

笔者尝试用PowerPoint 制作电子杂志，方法简易，一是版面的设计：设计→幻灯片大小→自定义幻灯片大小→A4 信纸/纵向；二是内容的添加：插入→图片/文本框/艺术字/媒体；三是目录制作与超链接：选中对象→右击选中“超链接”→链接的目标位置；四是页面的切换：切换→自选切换的动画模式。以平板为工具分小组进行自主阅读，结合超链接图文并茂展示计时工具总体发展史，通过翻页的办法对种计时工具的计时原理、优缺点以及发展过程简约地呈现，而对于较难理解的圭表、光影计时法、日晷可嵌入视频，让学生获得更丰富的相关知识，同时也便于多感官调动学生参与自主阅读。学生点击“超链接”重点阅读自己不熟悉或感兴趣的工具，查找计时工具规律性的变化规律，在已有的知识结构上补充新知识或者对有所偏差的知识结构矫正，从而真正搭建新的计时工具的知识结构，同时也为后面的实验教学做好铺垫。

三、改进实验器材，分段计时

实验原型及不足：《研究一柱香的时间》要求将粗细均匀的燃香等分四段再无风条件下燃烧，分别记录燃烧每一段所需的时间。主要有两点不足：一是实验耗时过长。古时“一炷香”的时间约为两刻钟左右即大约三十分钟，对于40 分钟一节课而言花费的时间过长，一些老师为了节省时间会尽量买较细的香。二是计时程序繁琐。老师往往分发四个秒表并进行编号，四个秒表同时计时开始，每到四分之一烧完依次按停一个秒表，记录从开始到烧完的结束时间为时间1、2、3、4，时间1为第一段香烧完的时间，再通过分段差值（时间2-时间1、时间3-时间2、时间4-时间3）依次计算后面三段时间，最后进行对比四个数值大小来检验四段香燃烧所耗的时间是否相等，有的学生甚至陷在计算混乱中不得结果。

实验分析及改进：实验的目的是通过实验得出燃香的燃烧速度是均匀的，证明古代燃香计时的规律：燃香的燃烧是一种均匀变化的规律。因而，针对“实验耗时过长”的缺点，采取“等比例缩放”的策略，在选择细香的基础上可将燃香直接剪短至4 厘米再等分四段，每段为1厘米，可将实验时间缩短至5 分钟内。另外，直接测出每一小段的计时方法肯定是最简便的，可以借助平板中“时钟”的“秒表”功能，每1厘米燃完就按一次“计次”，页面上有总计时（累积时间）、当次计时、历次计时的功能，在历次功能中可一目了然直接对比各段的燃香速度，简易操作。