实施小学科学课程内容结构化策略探究

杜百顺　史万辉

摘要：课程内容结构化是教材编写和一线教学必须遵循的基本原则，也是实现核心素养目标、发挥课程育人作用的有效措施和强力保障。在小学科学课堂教学中，教师要从材料应用、教学内容、活动设计、问题设计等方面进行结构化设计，提升课堂效率，最大化地发挥课程育人的作用。

关键词：小学科学；结构化；核心素养；课程育人

“撬重物的窍门”是苏教版科学教材五年级下册第4单元“简单机械”第一课时内容。教材以撬动重物为导引，递进式地安排了五个部分的学习内容。第一部分，通过抬重物的生活实际问题，引发学生思考，使其探索既省力又可行的方法，从中发现用硬物支撑木棒能更省力地抬起重物，进而认识杠杆和杠杆上的结构要素。第二部分，通过观察、分析和介绍，让学生先认识平衡尺，再自主设计实验方案，并完善实验方案。第三部分，让学生列举出杠杆在生产生活中的应用，分析杠杆的类别，并讨论费力杠杆的优点。第四部分，先通过学生经常见到的跷跷板进行本课内容的巩固应用，再让学生了解我国古代的称重工具“杆秤”，鼓励指导学生自制小称。第五部分，对学生进行学科历史性知识学习，使其了解阿基米德在解釋杠杆原理方面所做的贡献。为了更好地达成教学目标，培养学生的核心素养，教师应对递进式的内容安排进行重组加工，基于结构化视角，以平衡组织逻辑，建立多样联结，使课程内容结构有序递进，促进学生核心素养提升。

一、材料应用结构化，层次有序

在小学科学教学中，学习材料的选择、应用必不可少。教师在上课伊始应以学生生活中熟悉的素材引入，巧妙地使材料资源结构化，设境激趣，为本堂课的自主探究活动奠定基础。

【教学片段1】课前互动，渗透问题

师：（课件出示）同学们，请往前看，你们认识图片（见下页图1）中的人吗？

生：阿基米德。

师：你们还知道什么？

生：他是一位物理学家、科学家。

生：他曾说过一句话，“给我一个支点，我就能撬动地球。”

师：很好！大家知道得挺多。他把地球比喻成很重很重的物体。不管能不能撬起来，都说明他掌握了撬重物的窍门，那到底是什么窍门呢？这节课我们就来说说这个话题。

【教学片段2】游戏导入，引发矛盾冲突

师：这是一根30厘米长的直尺，谁能用一根手指从中间托住，让它保持平衡？

生：我来试试。（挑战成功）

师：你能给大家讲讲，有什么秘诀吗？

生：直接找到直尺的中间。

师：那么，你认为平衡与什么有关？

生：我认为平衡与长度有关。

师：大家怎么看？看来，大家基本都同意平衡与长度有关。好，这是一把螺丝刀，谁再来试一试，用手指从中间托住，让它保持平衡？

生：我来试试。（试了两次，也取得了成功）

师：你认为平衡与什么有关系？

生：我认为与重量有关系。

师：大家又是怎么认为的？

（大部分学生认为平衡与重量有关，少数学生犹疑不定）

师：出示平衡尺（支点左侧10厘米处挂三个砝码，右侧15厘米处挂2个砝码）（见图2）现在长度不相等，重量也不相等，但是平衡了。平衡到底有什么秘密呢？你想不想自己动手研究研究？

从这两个课堂教学开始的片段中我们不难看出，普通的材料资源也可以体现出结构化。教师利用静态的图片展开课题，直接导入，巧妙地利用阿基米德的名言引出“撬重物的窍门”；学生展开思考与想象，分析了“撬起地球”的可行性，增强了学习兴趣。学生的回答各有不同，教师有依据地质疑学生的观点，循序善诱，使学生乐于尝试运用多种思路、方法大胆探究。

从静态图片到实实在在的塑料尺，学生刚形成质感的观点时，教师就抛出了螺丝刀这一材料，打破了学生已有的经验，促使其重新思考。在学生困惑的眼神中，教师又拿出了长度、重量都不同的平衡尺，并在结尾处又回归到阿基米德的图片。这些资源的呈现，不但实现了材料的首尾呼应，更凸显了本节课的知识结构，使学生在学习过程中利用材料资源建立起合理的结构体系。层次有序的结构化材料呈现，更使学生的思维发展呈现结构化特点。

二、教学内容结构化，由浅入深

在本课的教学设计中，契合了“用教材教”的理念。教学内容源于教材，并基于教材进行了重组和创新，由阿基米德的故事引入，直接用平衡尺的研究作为课堂的主要内容。教师通过三个小游戏来层层推进：一是玩转平衡，二是挑战自我，三是突破极限。通过十分钟的时间让学生充分进行实验与探索，然后分析大量的数据，学生发现两边重量与长度数值的积相等就能平衡，这就是典型的跨学科思维。可以说，教师在结构化处理教材的同时，也融入了跨学科整合的理念。

【教学片段3】玩转平衡

师：接下来，我们用平衡尺来研究这个问题，给大家1分钟时间，先自己组装、调试平衡尺，然后按照实验要求进行操作。（让学生看课件中的要求）

师：我们每组4个人，可以一人扶住平衡尺，一人挂钩码，一人负责拖住挂完的钩码，一人负责记录。现在开始吧。

（学生分组实验）

师：好了，同学们，还有一分钟时间，请大家将钩码放回盒里，平衡尺摆好不动，整理记录单（见表1）。

【教学片段4】挑战自我

师：同学们做得非常好，通过实验，发现了平衡尺平衡的秘密，你们想不想根据刚才实验的经验，进行一个挑战，看看哪一组同学能将这个实验结论应用得更好？请同学们看要求。（课件出示）

师：在刚才的实验中，同学们操作非常规范，在这个活动中，大家可以交换分工。

（学生分组活动）

师：大家说一说，你们组用1个钩码撬起了几个钩码？

师：最多能撬起几个钩码？

师：大家看看，平衡尺这时是什么状态？要求的是什么？

【教学片段5】突破极限

师：在刚才的比赛中，大部分组的同学都用1个砝码撬起了3个钩码，不分胜负呀！最多只能撬起3个吗？还能撬起更多吗？想不想再进行一场比赛？

生：想。

师：请同学们看要求。（课件出示）

（学生分组活动）

师：最多能撬起几个？

师：请冠军组的同学到前面来给大家进行讲解展示。

师：你们有什么收获？

从这三个教学片段中我们不难看出，教师对教材内容做了大胆、创新的处理尝试，使教学内容更趋于结构化。先由10分钟时间的“玩转平衡”，中规中矩地通过平衡尺研究得到平衡的原理；然后进阶到不改变平衡尺，但撬起更多；最后演變到改变平衡尺，撬起最多，彻底完成由平衡尺向杠杆的过渡，进而延伸到生活中杠杆原理的普遍应用，使学生不得不一次一次地跳出思维圈子，一次一次地进行头脑风暴，不断地促使自己的思维向深度发展，并呈现出逻辑化、结构化。

三、活动设计结构化，由单一到多元

本节课的活动设计其实很简单，就是按照下面流程进行的：

其中，不管是大篇幅探究活动还是小环节引入过渡，都呈现出结构化。

一是总分总、首尾呼应：先由讨论阿基米德图片切入，经过整节课的实验探究，最后再以讨论阿基米德图片结束，符合总分总、首尾呼应的结构。

二是由定性到定量、由感性到理性：挑战塑料尺和螺丝刀属于感性判断，是定性；而玩转平衡，找到平衡尺平衡的秘密需要数据支撑，属于理性判断，是定量。

三是由简单到复杂、由单一到多元：讨论图片只是已有记忆、经验的运用；挑战直尺和螺丝刀也只是单一变量（或长度或重量）的思考；玩转平衡则需要将长度和重量一起考虑，不过这时平衡尺支点没有变化；然而等到挑战自我时，虽然支点没有变化，还是长度和重量两个因素，但却不能仅从简单的公式关系考虑，不是实现平衡，而是需要打破平衡，探索如何能撬起更多重物；到最后“突破极限”环节时，学生不仅要打破平衡，就连平衡尺的支点都要改变；不仅需要科学思维，还要有工程思维。

也就是说，基于学生的认知水平和知识经验，结合教学内容的结构化进阶，教师设计出由简单到复杂、由单一到多元的梯度有序的结构化学习活动，极大地促进了学生核心素养和科学思维发展的螺旋上升。

四、问题设计结构化，环环相扣

问题是课堂教学的纽带，是思维发展的基础。问题的结构化设计是提高科学课堂教学质量的有效途径之一。积极的、有结构性的问题，既能引发学生真思考，也能使其更好地把握课堂节奏，使课堂效率事半功倍。

本节课中，教师能够巧用结构化的问题，引导学生进行探究。比如，在导入环节，教师拿出一根30厘米长的直尺，让学生用一根手指从中间托起它，使直尺保持平衡，在学生成功之后，教师顺势提出问题：

【问题1】你认为直尺平衡与什么有关？

在学生认为与长度有关之后，教师又拿出螺丝刀让学生用手指从中间托住，接着，又提出问题：

【问题2】现在你认为平衡与什么有关？

当学生意识到与重量有关时，教师又拿出提前准备好的左面挂三个，右面挂两个钩码的平衡尺，再次提出问题：

【问题3】平衡到底与什么有关系呢？

在新课探究环节，同样提出了三个有结构化的问题：

【问题4】你能通过玩平衡尺发现其中的秘密吗？

【问题5】在不改变支点的前提下，1个钩码最多能撬起几个钩码？

【问题6】怎样能撬起更多钩码？

这些问题环环相扣，层层递进，学生的思维从开头的否定，否定，再否定，到后来的不断建构，不断深入，不断突破，一步步激发了探究兴趣，点燃了思维火花。学生在有结构的问题链中不断地解决问题、发现问题、再解决问题、再发现新的问题，其认知建构和思维发展逐渐形成梯度结构和螺旋上升。

总之，在本节课中，教师能够基于核心素养目标，在已有教材内容横、纵结构的基础上进行多方面、多维度的加工、处理，使教学内容和教学活动呈现多元结构化。教师在学科核心概念及跨学科概念的统领下，通过对材料应用、教学内容、教学活动、问题提出等多层面的结构化设计，帮助学生形成具有层级性、网络化、逻辑性、梯度式的认知结构，最终形成学生核心素养和思维发展的螺旋上升结构。

参考文献：

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［4］刘婷.指向问题解决的小学科学结构性思维教学策略［J］.人民教育，2020（7）.