情境·循证·迁移 指向探究实践的《发现变化中的新物质》教学策略

〔摘 要〕 2022年版《义务教育科学课程标准》（以下简称“新课标”）倡导以探究和实践为主的多样化学习方式，让学生主动参与、动手动脑、积极体验，经历科学探究以及技术与工程实践的过程。因此小学科学教学需要扎实推进科学探究活动。本文以《发现变化中的新物质》一课为例，从情境、循证、迁移等方面阐述探究活动的设计策略，旨在让学生在深度探究中激活科学思维，建构核心概念，发展核心素养。

〔关键词〕 小学科学；探究实践；核心素养；推理论证

〔中图分类号〕 G424 〔文献标识码〕 A 〔文章编号〕 1674-6317 （2024） 21 013-015

新课标提出，探究实践是科学核心素养中学生需要具备的关键能力。科学教师要加强对探究和实践活动的研究与指导，设计并实施能够促进学生深度学习的思维型探究和实践。现今小学科学课堂上，仍有学生对探究活动目的不明确、无法建立实验现象与结论联系的现象。这样的探究是浅层的，要解决这一问题，就要重视探究实践教学。教师应遵循科学认知规律，设计有层次的实验活动，激活学生的科学思维，建构核心概念，发展核心素养。

一、情境创设，在认知起点中寻找探究切口

新课标提出，教师在创设情境时，要为学生提供贴近生活的学习情境，唤醒他们的认知经验，让学生联系以往的经验投入实践探究活动。因此，教师应该充分调查学生的认知起点，紧扣本课核心概念，寻找探究切口，帮助学生在感兴趣的、符合学生认知的真实任务驱动下，有序开展探究实践活动。

《发现变化中的新物质》是教科版小学科学六年级下册“物质的变化”单元的第三课。学生通过观察，寻找物质变化的证据，并且通过分析现象、推理新物质，理解物质发生化学变化都有新物质产生，且同一物质在发生化学变化的同时伴随物理变化的发生，以此建构“物质的变化与化学反应”这一核心概念。

教材的探索环节设计了三个活动：蜡烛燃烧、加热白糖以及发现更多产生新物质的变化。经课前调查，笔者发现，大部分学生没有经历过蜡烛燃烧和白糖加热，缺乏点燃火柴的经验，但对火柴的燃烧现象有浓厚的兴趣。基于以上两点，笔者以教材中的探究活动为主线，以学生不会但感兴趣的点火柴实验为探究切口，让学生在学习点火柴的同时，观察火柴燃烧产生的现象，为后续深入研究物质的变化做铺垫，也用这一根火柴点燃学生的探究兴趣及思维火花。

二、搜集证据，在探究活动中发展思维能力

以观察实验现象、思考实验问题为主线，用层层推进的问题串及探究活动来拓展思维深度，是培养学生科学思维的重要途径。本课安排了三个不同层次的探究活动（火柴燃烧、蜡烛燃烧、加热白糖），旨在让学生经历这三个递进式探究活动，在不同活动中寻找化学变化的证据，通过收集与分析证据，提出观点，从而发展科学思维。

（一）以“螺旋式”问题串为主线，持续思维进阶

采用“实践—认识—再实践—再认识”这样螺旋式的“问题串”，可以使学生在已有实践经验的基础之上，通过学习、认识科学理论，先提高自己的认识和实践能力，再去更高效地实践，持续拓展思维深度。本课两个探究活动的核心问题是：你在观察中发现物质发生了哪些变化？变化中有没有产生新物质？这两个问题由表及里，后者是难点。如何借助三个探究活动帮助学生学会挖掘新物质产生的证据？这就需要用不同层级的问题串来连接探究活动（如下表），以此发展学生的循证能力。

学生通过问题串不断地经历“描述现象—现象中寻找新物质”的过程，从分别观察、描述现象和新物质到建立现象与新物质的联结，分析、归纳等思维能力得以发展，为后续分析生活中的现象打下基础。同时，活动之间的问题也要有自然的连接，如引出探究活动蜡烛燃烧，教师问：“火柴燃烧能产生新物质，那蜡烛燃烧是否也会产生新物质？”又如引出探究活动加热白糖，教师问：“如果用这根点燃的蜡烛去加热白糖，想不想继续观察呢？”连接性的问题使看似分开的三个活动具有了整体性与连贯性，不断激发学生的探究欲望，使其思维发展得以进阶。

（二）以结构性材料为辅助，推进思维深度

在探究活动中，选择的材料要注重趣味性、连贯性、可操作性，也就是学生要能利用结构化的材料沉浸式地自主探究。在本课引入环节，教师用点火柴作为探究活动的引子，吸引学生的注意力，顺利进入第一个探究活动——观察火柴燃烧。学生一边尝试用正确的方式燃烧火柴，同时也在无意中观察到火柴燃烧的现象，进而分层次探讨两个问题：火柴在燃烧过程中发生了什么变化？从这些变化中你找到了什么新物质？让学生学会细致观察实验现象，隐隐约约地从变化发生的现象中寻找新物质的踪迹，并尝试描述新物质的特征。

实验材料的选择对实验成功率的影响至关重要。在物质的变化过程中，很多新物质的产生我们往往不能用肉眼发现。通过自主观察蜡烛燃烧，学生并没有观察到新物质的产生，进而教师提出借助辅助材料来观察变化中产生的新物质。为帮助学生发现变化中的新物质，教材采用玻璃杯和玻璃片作为观察蜡烛燃烧的辅助材料。玻璃杯与玻璃片有其弊端，如玻璃杯受热后会发烫，对玻璃杯底的厚度有一定的要求；又如，要想在玻璃片中观察到炭黑，火焰必须与玻璃片接触，时间一长，玻璃片会碎裂，存在安全隐患。为解决以上两个问题，我们可以选择带柄的玻璃杯以及带柄铁片作为辅助材料，学生只需手持手柄来观察，新物质的产生容易被学生发现。

此外，加热白糖实验中加热后的白糖变成黑色的物质，这种黑色物质接触到火焰后，仍能继续燃烧，而且燃烧现象是学生从未见过的。为了让学生更彻底地观察白糖加热的全过程，教师选用长柄、口径较小的金属勺，等到白糖加热后期，黑色物质开始膨胀，边缘部分就会触及火焰的外焰，黑色物质成功燃烧起来。学生能观察到白糖已经不再是最初的状态，而是产生了一种黑色的新物质，进一步揭示了物质发生了化学变化。

（三）以深度研讨为支架，提高思维显性

科学教学中，学生体验和科学家一样的论证过程，进而理解科学概念及其本质，是促进科学思维发展的一种有效方式。经过前两个探究活动，学生已经隐性习得了如何从变化中发现新物质，在脑海中隐约建立了现象与新物质之间的联系。加热白糖环节作为探究主活动，实验时间长、变化复杂、现象多样，更需要学生细致地观察变化。为了让学生能从复杂的变化中找到新物质，建立现象与新物质之间的联系，教师引导学生间交流，亮观点、给证据，鼓励学生进行有效论证，将变化与新物质之间的联系显性化。

1.技术辅助，思维可视

交流研讨环节围绕两个核心问题展开：一是加热白糖过程中白糖发生了什么变化？你能具体说说这个过程吗？二是你找到新物质了吗？你是怎么发现的？学生在汇报过程中描述自己在现象中找到的新物质，并在白板中用箭头将现象与新物质连接在一起，将学生发现的现象与新物质进行物理连接，让思维可视。

2.建立关联，引导互研

教师的引导性语言能触发生生研讨，如“你们可以请其他同学来补充发现”。汇报的小组：你们对于我们小组的发现有补充吗？有疑问吗？用这样的方式使表达者之间建立关联。在研讨中，鼓励学生对现象或结论提问，同时强调应呈现证据，使现象与证据之间建立联结。我们可通过实验场景再现的方式呈现真实的证据，逐步分析证据、辨别对错，在补充、问题、论证中达成统一意见，最终建立现象与新物质产生的联系，建构核心概念。

三、学以致用，在拓展延伸中分析生活现象

应用迁移，是将学习过程中所获得的知识、方法和态度应用于新的探究活动和解决真实情境的问题。教师可以在课堂拓展环节，搭设拓展延伸支架，将学习延伸到课外或者单元的下部分内容，帮助学生在真实情境中实现对科学观念、科学思维以及态度责任的迁移应用，提升其探究实践能力。

为激起学生对生活中化学变化的探究兴趣，同时能利用在化学变化现象中寻找新物质产生的证据的方法，学以致用地分析生活现象。教师出示贴近生活的几种化学变化（烤面包、煎鸡蛋、水煮虾、铁生锈），请学生分析这些变化中产生了哪些新物质。学生通过描述新物质的特征，进一步理解了生活中到处都有化学变化，这些化学变化都有新物质产生。

这些新物质的产生对人类生活有什么影响呢？以铁锈为例，教师出示生活中常见的生锈的例子，如自行车链条生锈、室外水龙头生锈、工具生锈，让学生说说这些情况下铁锈的产生对人类的影响。学生认识到在这些情况下我们并不希望铁锈生成，进而引出下一节课的内容——如何延缓铁锈生成。同时也引发了学生对身边化学变化产生的新物质对人类的影响的思考，从而使学习有了有效迁移。

总之，小学科学教学需要从学生的认知起点出发，有针对性地设计探究实践活动，重视创设情境、推理论证、应用迁移，让学生在深度探究中激活科学思维，建构核心概念，发展核心素养。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2022.

[2]李龙霞.“问题串”设计探讨[J].小学科学，2024（3）：34-36.

[3]罗瑞敏.培养学生推理论证思维的教学策略：以《光的传播》教学为例[J].湖北教育，2024（7）：12-14.