巧用支架培養中年級學生設計實驗的能力

吳文婷

摘要：小學科學課程倡導以探究式學習為主的學習方式。在實驗探究課型中，設計實驗是探究的依據，它直接影響著探究結果的科學性和可靠性。基于學生思維特點，巧用支架策略，可視化學生設計思維，清晰設計思路，評價設計效果，從而培養他們設計實驗的能力。

關鍵詞：支架;設計實驗;小學科學

2017版的小學科學課程標準提到：“小學科學課程倡導以探究式學習為主的多樣化學習方式，促進學生主動探究” 。探究活動一般包括提出問題、猜想假設、制定計劃、搜集證據、得出結論、交流評估、拓展遷移等環節。其中，制定計劃是探究的依據，它直接影響著探究結果的科學性和可靠性。在中年級的實驗探究課中，制定計劃則具體為在教師的引導下，基于所學知識，設計簡單的實驗。但三年級的學生還處于具體運算階段，邏輯思維不強，所以教師在引導學生設計實驗時，可以運用不同的支架策略，可視化設計思維，清晰設計思路，評價設計效果，從而培養他們設計實驗的能力。

下面就以《加快溶解》一課為例，談談如何通過圖示、問題、表格三種支架策略，培養學生設計實驗的能力。

創設圖示支架，設計思維可視化

《加快溶解》是三年級《水》單元的第6課。本課利用真實情景導入探究問題“怎么加快食鹽在水中的溶解？”后，學生根據生活經驗提出攪拌、用熱水的方法。但怎么設計實驗去證明呢，這對三年級的學生來說是有一定難度的。所以，在教學中采取由“扶”到“放”的遞進策略來開展活動：首先引導學生設計攪拌能否加快鹽溶解的實驗，了解對比實驗的概念;再遷移認知，小組討論設計熱水能否加快鹽溶解的實驗，再次完成實驗探究，從而解決本課的探究問題。因此，攪拌實驗的設計在整個教學活動中顯得尤為重要，它關系到學生對比實驗方法的認識，以及后面水溫實驗設計的遷移應用。

三年級的學生，科學思維不強，思維活動往往需要借助具體形象的支持。也就是說相比文字，他們更容易接受直觀、形象的圖示。所以攪拌能否加快鹽溶解的實驗，采用了圖示選擇的支架策略來引導學生進行設計。首先往60毫升冷水中加入一些鹽、攪拌，之后提出“這樣做就可以知道攪拌加快了鹽溶解嗎？”學生立刻反應到還需要一杯不攪拌的水。這里教師沒有通過設問的形式引導學生得出這杯不攪拌的水，要和攪拌的杯子大小相同、水溫相同、水量相同，而是展示5個大小、水溫、水量各不相同的杯子圖片，讓學生思考“選擇哪杯水來做實驗？”并說說選擇的理由，最后通過師生、生生互評的方式來完成實驗設計。

這樣安排，一方面是考慮到三年級的學生還沒有接觸過對比實驗，圖示選擇可以降低實驗設計的難度，增強他們設計實驗的信心;另一方面是圖示具有直觀、形象的特點，學生對實驗材料一目了然，教師可以根據學生的選擇了解他們的前概念和思維情況，后續做更有針對性的設計引導。從學生認知出發，創設圖示支架，可視化學生思維，為實驗方案的進一步完善做鋪墊。

設置問題支架，設計思路清晰化

三年級的學生在生活中可能已經具有公平實驗的意識，但對對比實驗這個方法他們是模糊的，在設計實驗的過程中，容易出現思考不夠全面的情況。因此，在設計攪拌是否可以加快鹽溶解的實驗時，除了圖示支架以外，還借助問題支架，幫助學生逐步認識對比實驗，培養設計實驗的能力：

（1）往一杯水加鹽、攪拌，這樣做就可以知道攪拌加快了鹽溶解嗎？怎么辦？

（2）選擇哪杯水來做實驗？

（3）為什么不選4號杯（80ml）？2號杯（大杯子）？5號杯（熱水）？

（4）鹽要加多少？怎樣才能做到同樣多？

（5）先放一平勺、再放另一平勺？為什么？怎樣做才能同時放鹽？

其中，問題1指向對比實驗中的不同條件——兩個杯子，一個攪拌、一個不攪拌。問題2、3、4、5指向對比實驗中的相同條件——同樣高的水溫、同樣多的水量、同樣大小的杯子，同時放進同樣多的鹽。這里問題2-5是此次實驗設計的關鍵，因為學生一開始已經找出實驗的不同條件——攪拌和不攪拌，那么哪些條件需要保持相同呢？這些條件會怎樣影響實驗結果呢？三年級的學生未必能想到。因此，通過問題討論，學生認識到杯子大小、水溫、水量的不同，會影響到鹽溶解的快慢;鹽量的不同、放鹽的先后順序不同，會影響到實驗結果的判斷。通過這些問題的思考，學生清晰了在設計實驗時，哪些條件需要改變、哪些條件需要相同，保證實驗方案設計的合理、可行，從而保證實驗結果的可靠。

提供表格支架，設計效果可測化

教學和評價是課程實施的兩個重要環節，評價對教學的效果進行了監測，也與教學過程相互交融，從而促進與保證學生的發展 。因此在教學中除了教師對學生的評價以外，學生之間的互評也是發展學習能力、提升教學效果的重要方式。

在完成了攪拌能加快鹽溶解的實驗探究后，熱水能否加快鹽溶解的實驗方案設計，除了沿用圖示選擇策略以外，為了助力學生思維的發展、檢測學習效果，教師還增加了另外的實驗設計表格。這個表格可以檢測學生是否清晰實驗設計中的不同條件和相同條件;另外可以作為評價導向，幫助學生在互評中完善實驗方案，達成自主設計實驗。

具體教學過程如下：邀請一個小組上臺在電子白板上選擇實驗方法并說說選擇的理由（如圖2）;其他小組則根據教師另外發放的設計表格進行勾選（如表1）。在留有充足時間給學生思考、完成實驗設計后，臺上的小組介紹方案，其他同學細心聆聽并進行評價。最后通過“哪個實驗方法更可行？”的問題，師生互評分析得出攪拌的速度、次數不容易做到相同，為了減低實驗難度，統一采用2號杯、5號杯同時放鹽而且不攪拌的實驗方法。

相似的圖示選擇，學生容易發生認知遷移、設計新的實驗方案。增加設計表格，轉變學習形式，檢測學生設計實驗的能力;同時作為評價導向，讓學生在課堂上不僅僅是學習者還是評價者，學、評融合，發展他們的分析思維。

執教過程中，為了培養學生設計實驗的能力，關于支架的選用，教師注意到以下幾個方面：

1.基于思維特點，巧選圖示支架。中年級尤其是三年級的學生邏輯思維不強、動作較慢。因此，簡單、直觀的圖示，更適合他們使用。那設計實驗時，教師是提供圖示選擇還是讓學生自畫圖示呢？圖示選擇，給學生提供思考支架，但對學生的思維有一定限制，也需要教師在課前清晰學生的想法，做好選項準備;自畫圖示，可以展示學生的思維和前概念，但耗時長，也容易出現因指引不到位、學生掌握不了設計要點。所以，中年級的學生剛開始設計實驗時，可以采用圖示選擇的方式，降低設計難度，隨著學生思維的發展、設計實驗能力的提升，再慢慢改為自畫圖示的方式。

2.明確方法內涵，完善實驗設計。對比實驗是學生探究式學習的一個重要方法，也是小學科學教學的難點。因此，基于“只改變一個條件，其他條件不變”的設計要點，以問題鏈的形式幫助學生思考，明確控制變量的內涵，完成實驗設計。

3.轉變設計形式，檢驗學習效果。布魯姆的認知領域目標共分為識記、領會、運用、分析、綜合、評價六個層次，其中，評價屬于高階思維。學生初步認識對比實驗方法后，教師通過相似的支架策略，幫助學生遷移認知，鞏固學習效果。另外，增加設計表格進行測評，引導學生自主設計、互評優化，檢驗設計實驗能力的同時，發展學生的設計思維。

總而言之，在實驗探究課堂中，培養學生設計實驗的支架和方式還有很多。但從學生認知出發，巧用支架，提供思考支持，融合評價，才能不斷促進學生思維發展，提升設計實驗的能力。