“双减”背景下小学低年级科学课外活动的实施路径*——以“旋转吧!小陀螺”为例

吴 祥 胡兴勇

(1.合肥市屯溪路小学教育集团金斗路小学 安徽合肥 230000) (2.合肥市师范附属小学 安徽合肥 230000)

小学科学课程是一门培养学生科学核心素养的综合性基础课程,对提高全民科学素养,促进科技强国建设意义重大。随着“双减”政策的深入实施,小学三点半课后服务活动全面开展,科学课外活动成为课后服务的重要内容。习近平总书记指出:“要在教育‘双减’中做好科学教育加法,激发青少年好奇心、想象力、探求欲,培育具有科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年人群。”各学校应充分利用“双减”创造出来的时间和空间,适当做小学科学教育的“加法”,利用课后服务时间开展丰富多样的科学课外活动,在丰富课后服务内容的同时,创新小学科学教育的形式,提升小学科学教育的效果,更好地促进学生科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四个方面科学核心素养的发展。本文以低年级科学课外活动“旋转吧!小陀螺”为例,详细阐述在“双减”背景下小学低年级科学课外活动的有效实施路径。

一、遵循学生年龄特点设计科学活动内容

科学活动设计要符合学生年龄特点,从学生的兴趣点出发,才能最大限度地调动学生的好奇心和探求欲。低年级学生活泼好动,有意注意时间比较短,喜欢一些小玩具,乐于在玩中学。基于低年级学生的年龄特点,我校科学教研组针对课外活动内容的设计展开了专题讨论。一方面,学校专职科学教师人数比较少,基本是数学老师兼带;另一方面,低年级学生动手能力相对较弱,科学活动内容不能太复杂。我校一、二年级每周两节科学课,课时量比较充足,可以从低年级学生感兴趣的小玩具入手,比如纸飞机、溜溜车、弹珠、指尖陀螺等。最后,我们选择以陀螺为抓手,设计了“旋转吧!小陀螺”科学课外活动。

“旋转吧!小陀螺”这个科学课外活动项目指向技术与工程领域,根据低年级学生的特点,我们把这个活动设计成了5节课:第一课是“巧手绘陀螺”(出示很多小陀螺图片,让学生画出自己想要制作的小陀螺);第二课是“修改陀螺平面图”(以四人为一组,小组交流,修改纸陀螺平面图);第三课是“制作我们的小陀螺”(根据学生交流结果,为学生提供硬卡纸和牙签,让学生分组进行制作);第四课是“升级我们的小陀螺”(围绕怎样让纸陀螺旋转得更久这个问题展开讨论,组织学生改进自己的小陀螺);第五课是“展示我们的小陀螺”(小组进行PK,推荐一名优秀选手参加班级陀螺PK赛)。整个活动设计紧扣学生兴趣点,任务由简到难,难度逐步递进,目标明确,符合低年级学生的年龄特点,适合在课后服务时间开展。

二、通过小组合作形成良好的科学活动常规

由于科学课外活动是利用课后服务时间来开展的,参加活动的学生来自同一年级的不同班级,彼此之间不认识,再加上低年级学生之前没有接触过此类科学活动,显得非常兴奋,活动时气氛过于活跃,学生吵闹、无视活动规则和纪律,活动无法正常开展。因此,在开展科学课外活动之初,要让学生形成良好的科学活动常规,遵守活动纪律,才能保障活动的顺利进行。

笔者在开展“旋转吧!小陀螺”活动之初,先让学生介绍一下自己,然后让学生交流一下为什么会选择这项课外活动。在学生彼此熟悉了以后,让他们三四人一组,自由组合,确定每个小组的组长以及设计组名,每次活动都以小组合作的形式开展。为了保证后续课外活动的顺利开展,教师要让学生形成良好的科学活动习惯:每个小组的学生是固定的;在小组研讨的时候,有学生站起来回答问题,其他同学要认真倾听,如果有不同意见,可以等这名同学说完以后举手,等老师点名后再发表自己的意见;所有作品需要学生个人独立制作,但是遇到问题的时候,小组同学都要尽力帮忙,加强合作;在制作的时候,要先动脑思考,然后再动手去做;任何一件作品都要不断修改和完善;等等。在明确并引导学生养成以上科学活动习惯之后,在活动中还要重点培养学生小组合作的意识,以便后续科学活动的顺利开展。

三、利用思维可视化工具培养科学思维能力

所谓“思维可视化”是指以图示或图示组合的方式,把原本不可见的思维结构、思考路径及方法呈现出来,使其清晰可见,即将隐性的思维表达转化为显性。小学低年级学生的认识能力、理解能力、学习水平等存在一定的欠缺,隐性的表达方式很难被学生理解和接受,这就需要将抽象的知识以直观形象的方式呈现给学生。在科学活动中,可以创设生动的情境、直观的场景,通过动态的操作等带给学生更直观的学习体验;也可以借助图形、视频、实验、思维导图等工具实现思维可视化,从而培养学生的科学思维能力。

“旋转吧!小陀螺”是一个涉及技术和设计的小学科学课外活动,活动主要任务是让学生制作一个属于自己的纸陀螺,并探究陀螺的科学特征。在活动过程中,学生需要综合运用各种知识和技术来解决问题,强调设计、实践和建构的作用,重点培养学生解决问题的能力和工程思维。在设计和制作纸陀螺的过程中,每个学生的想法都是不一样的。由于低年级学生喜欢画画,教师可以指导学生通过画图的形式来呈现自己的想法,实现思维的可视化。在活动中引导学生先绘制纸陀螺平面图,对思维进行可视化表达;然后进行小组交流,在小组交流中反思自己的不足,对自己所画的平面图进行修改;最后,学生按照自己绘制的平面图来制作纸陀螺。在制作的过程中,低年级学生随意性比较强,往往会丢掉自己画的平面图,天马行空地进行制作,导致制作出来的与原先绘制的平面图有很大的差异。所以,在学生制作的过程中,教师要不断提醒学生根据自己画的平面图来制作纸陀螺。如果学生发现自己绘制的平面图没法实现,可以让学生停下来,修改自己的平面图,然后再进行制作。学生通过画图让思维可视化,在思维可视化的基础上再反复修改和尝试制作纸陀螺,较好地培养了问题解决能力和科学思维能力。

四、搭建合适的脚手架帮助学生完成科学活动

著名心理学家维果茨基认为,在儿童智力活动中所要解决的问题(潜在发展区)与原有能力(现有发展区)之间可能存在差异,通过教学,儿童在教师的帮助下可以消除这种差异,这个差异就是“最近发展区”。建构主义者从维果茨基的思想出发,将建筑行业中使用的“脚手架”作为上述概念框架的形象化比喻,该框架应按照学生智力的“最近发展区”建立。简单地说,教师的帮助就好比“脚手架”,通过这个“脚手架”,教师可以把学习管理的任务转移给学生,使学生的智力提升到更高水平,真正做到教学走在发展的前面。在小学低年级的科学课外活动中,为学生搭建有效的“脚手架”,是很有必要的。由于学生的知识水平有限,教师需要提供合适的“脚手架”,帮助学生克服困难,顺利完成相应的科学活动。

在“旋转吧!小陀螺”这个科学课外活动中,学生制作纸陀螺需要确定圆的圆心、画出圆、用剪刀剪圆以及在圆上插入竹签,其中确定圆的圆心、画出圆这个知识点,小学生要到高年级才开始学习,对于低年级学生来说,没有学习过这个知识点,在完成活动时就会有一定困难。此时,教师通过提前制作好的微课视频,为学生讲解和演示如何确定圆心和画出圆,适时为学生搭建合适的“脚手架”,帮助学生快速掌握这个知识点,确保后续的科学活动能够顺利完成。搭建合适的“脚手架”,促进了学生对科学知识的掌握,增强了学生完成科学活动的自信心。

五、引导改进材料实现科学作品迭代升级

作品的迭代升级是技术与工程领域非常显著的特征。最初的作品可能是比较粗糙的,使用效果也不理想,这跟作品使用的材料是有一定关系的。在制作和使用科学活动作品的过程中,会逐步发现很多问题,针对出现的问题,教师要引导学生改进作品使用的材料,对作品不断完善,从而实现科学作品的迭代升级。

在“旋转吧!小陀螺”这个科学活动中,最初给学生提供的材料是硬卡纸和牙签,学生在实际制作过程中出现了很多问题。比如硬卡纸容易损坏,接触时间长了容易出现褶皱;由于硬卡纸太轻太薄,所以制作出来的纸盘旋转效果很差;牙签不尖,纸盘插不进去,一插就断了。针对这些问题,教师引导学生开展小组讨论交流,寻找更好的替代材料,不断改进和完善纸陀螺。

师:硬卡纸做纸盘不够坚硬,可以用什么材料来做纸盘呢?

(学生分组交流和讨论)

师:家里买的电器外包装的纸是不是坚硬的?

生:比较坚硬。

师:你是怎么知道的?

生:上次我们家买空调,空调装好了,地上有这种纸,我用小刀在上面划,发现很难划开,所以我认为这种纸很坚硬。

师:非常好,这位同学能在生活中仔细观察和发现事物。这种纸叫瓦楞纸,它是由几层纸组合在一起的,非常坚硬。我们可以尝试用这种纸来制作纸陀螺的纸盘。

结合自己的生活经验,学生重新选择了活动材料,用厚度为2～3 mm的瓦楞纸做纸陀螺的纸盘和长度为8～9 cm的烧烤用的竹签做纸陀螺的转轴。在一次又一次的试错过程中,学生不断改进纸陀螺的制作方法,从而实现纸陀螺的迭代升级。活动中一开始只有几个学生做出来,后来大部分学生都能做出来,学生的自我成就感大大增强,极大地激发了学生学习科学的热情。

六、开展对比实验培养科学探究实践能力

探究实践是科学课程要培养的核心素养之一。学生在技术与工程实践过程中,掌握科学探究的一般过程与方法,增强科学探究意识,形成科学探究实践能力。对比实验是开展科学探究的重要方式之一,学生通过对比实验,从事物的结构、功能、变化和相互关系等角度探究科学规律,发现和解决科学问题,激发科学探究欲望,培养自身的科学思维和科学探究实践能力。

在“旋转吧!小陀螺”科学活动的最后环节,通过设计纸陀螺对比实验,引导学生对纸陀螺的科学特征开展进一步探究。实验一共分为8个小组,学生分组进行对比实验,完成探究任务。对比实验设计如下:1、2组提供大小、厚薄相同的圆形纸盘,末端尖而长度不同的竹签;3、4组提供末端尖的而长度相同的签,大小相同、厚薄不同的圆形纸盘;5、6组提供末端尖而长度相同的竹签,厚薄相同、大小不同的圆形纸盘;7、8组提供厚薄相同、大小相同的圆形纸盘,长度相同、末端平的竹签。然后每个小组派一个同学上来转动本组的纸陀螺,其他同学仔细观察并思考什么样的纸陀螺转得更久。小组进行交流,并完成表格(见表1)。学生通过完成表格,初步了解对比实验的操作步骤和方法,掌握科学探究的一般过程,并最终得出探究结论:纸盘大小适中、较厚、高度较低,竹签底端较尖的纸陀螺转得更久。

表1 不同条件下纸陀螺旋转时长记录

总之,“双减”政策的实施为科学活动的开展提供了充足的时间和空间,学校要充分认识科学教育的重要性,在开足开齐科学课程的前提下,利用课后服务时间开展丰富多样的科学课外活动,做好“双减”中科学教育的加法,在拓宽学生视野、增长学生见识的同时,培养学生的科学精神和创新能力,发展学生的科学核心素养,为学生的终身发展奠定基础。