基于STEEN理念構(gòu)建學(xué)習(xí)支架

◇黃俊彬（廣東：廣州市花都區(qū)新雅街廣塘小學(xué)）

STEEN，即科學(xué)、技術(shù)、工程、環(huán)境、自然，是廣州市教育研究院小學(xué)科學(xué)學(xué)科提出的本土化科學(xué)教育理念。STEEN教育理念的基本含義為：自然是科學(xué)學(xué)習(xí)的素材，通過科學(xué)探究尋求對自然世界的理解；運(yùn)用科學(xué)發(fā)現(xiàn)的知識和原理形成的技術(shù)，通過工程設(shè)計的方法滿足探究活動的需求；同時，在此過程中滲透環(huán)境觀，提高環(huán)境意識和環(huán)保態(tài)度。

基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論下的“學(xué)習(xí)支架”是在教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”之間的橋梁和紐帶，有效實(shí)現(xiàn)了“教”與“學(xué)”的互動。學(xué)習(xí)支架是教師設(shè)計的、能夠幫助學(xué)生有意義地解決問題或有效完成任務(wù)的各類支持，是建立在一定的學(xué)習(xí)情境、學(xué)生全程參與基礎(chǔ)上的，確定相應(yīng)需求后才為其提供學(xué)習(xí)支架，只有這樣，學(xué)習(xí)支架的作用才能得到更好的發(fā)揮。

學(xué)生是成長中的探究者，以探究的方式學(xué)科學(xué)，是科學(xué)課程倡導(dǎo)的核心理念。我們在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)給予學(xué)生更多的空間，以有利于他們主動探究。但在科學(xué)探究活動中，學(xué)生經(jīng)常會遇到各種困難，如：教材設(shè)計的實(shí)驗(yàn)存在不足，未能達(dá)到預(yù)期的效果；傳統(tǒng)測量儀器容易產(chǎn)生誤差，難以獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)；探究活動受天氣等因素影響，無法順利開展……這些現(xiàn)象反映了一個兩難的問題：教師期望學(xué)生能夠主動參與探究，運(yùn)用科學(xué)知識解決問題，但現(xiàn)實(shí)狀況是部分學(xué)生受知識和能力所限，無法達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，需要教師的悉心指導(dǎo)和支持。

為此，我們以STEEN本土化教育理念為指導(dǎo)，以構(gòu)建科學(xué)學(xué)習(xí)支架為目的，圍繞科學(xué)、技術(shù)、工程、自然和環(huán)境等學(xué)習(xí)領(lǐng)域，通過搭建多元化的科學(xué)學(xué)習(xí)支架，輔助和支持學(xué)生親歷科學(xué)探究的過程，關(guān)注身邊的自然和環(huán)境，運(yùn)用科學(xué)知識去解決身邊的科學(xué)問題。筆者以教科版小學(xué)科學(xué)五年級上冊《怎樣得到更多的光和熱》一課為例，淺析基于STEEN理念下搭建科學(xué)學(xué)習(xí)支架的策略。

一、創(chuàng)設(shè)情境型支架，激發(fā)學(xué)生的探究欲望

情境型支架是在探究問題提出之時，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)源于真實(shí)生活、具有現(xiàn)實(shí)意義的學(xué)習(xí)情境，如自然科學(xué)現(xiàn)象、趣味科學(xué)游戲、科學(xué)家故事等等，可以幫助學(xué)生更好地結(jié)合真實(shí)情境理解探究性問題，通過新舊知識的聯(lián)系促進(jìn)學(xué)習(xí)遷移和提升解決問題的能力。

STEEN理念注重引導(dǎo)學(xué)生以自然環(huán)境作為科學(xué)學(xué)習(xí)的素材，通過科學(xué)探究，尋求對自然世界的理解。在《怎樣得到更多的光和熱》一課中，我設(shè)計了一個學(xué)生熟悉的生活問題引入新課：“夏天穿什么顏色的衣服比較涼快？冬天穿什么顏色的衣服比較暖和呢？為什么？”有的學(xué)生說，夏天穿白色或淺色衣服比較涼快，因?yàn)樵谔栒丈湎拢眢w最熱的地方是黑色的頭發(fā)，顏色越深的物體就會越熱。而冬天正好相反，穿深色的衣服在陽光下吸熱能力比較強(qiáng)，保暖效果更好。也有學(xué)生認(rèn)為，夏天最好不要穿黑色或深色的衣服，可能因?yàn)轭伾容^深，吸收陽光的能力比較強(qiáng)，穿在身上比較熱，建議同學(xué)們穿白色、灰色等淺色的衣服。通過創(chuàng)設(shè)冬夏季節(jié)穿什么衣服合適的生活情境型支架，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系已有的生活經(jīng)驗(yàn)，從科學(xué)的角度分析季節(jié)與穿衣顏色關(guān)系，初步認(rèn)識光和熱的內(nèi)在關(guān)系，為后續(xù)學(xué)習(xí)光和熱的知識奠定了良好的基礎(chǔ)。

二、設(shè)計任務(wù)型支架，激活學(xué)生的創(chuàng)新思維

任務(wù)型支架是教師引導(dǎo)學(xué)生對探究活動進(jìn)行分解，以形成可以實(shí)踐的階段性任務(wù)的一種有效支持方式。幫助學(xué)生厘清思路，明確解決問題所需完成的任務(wù)以及先后順序；引導(dǎo)學(xué)生思考要解決問題、完成任務(wù)需要哪些知識、開展哪些合作、進(jìn)行哪些設(shè)計。

在“探究物體顏色與吸熱的關(guān)系”這一環(huán)節(jié)，教材設(shè)計的實(shí)驗(yàn)是陽光照射不同顏色的紙袋，導(dǎo)致溫度計溫度升高，進(jìn)而觀察十分鐘之內(nèi)的溫度變化情況。在實(shí)踐中，我們發(fā)現(xiàn)光源來自太陽，這就導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)受天氣因素影響很大；而且需要在戶外開展，實(shí)驗(yàn)耗時長，不利于課堂的組織。

STEEN理念強(qiáng)調(diào)科學(xué)教學(xué)與學(xué)生的生活實(shí)際相聯(lián)系，將科學(xué)、自然、環(huán)境教育與工程和技術(shù)教育相融合。基于教材實(shí)驗(yàn)的不足，我鼓勵學(xué)生帶著問題對實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新，運(yùn)用工程和技術(shù)方面的知識，巧妙規(guī)避自然環(huán)境的不利因素，設(shè)計制作了一個“光和熱實(shí)驗(yàn)箱”。這個實(shí)驗(yàn)箱體先后經(jīng)過三次改進(jìn)，從紙箱到木箱，再到透明亞克力板箱，實(shí)驗(yàn)效果不斷得到優(yōu)化。具體創(chuàng)新之處如下：用燈泡來代替太陽，可以不受天氣影響隨時隨地做實(shí)驗(yàn)；用不同顏色的吸管來代替不同顏色的紙袋，有利于控制變量；用電子溫度計來代替液體溫度計，讀數(shù)更加直觀準(zhǔn)確。為了解決教材實(shí)驗(yàn)的不足，學(xué)生主動提出設(shè)計制作實(shí)驗(yàn)箱的任務(wù)，在任務(wù)型支架的驅(qū)動下，學(xué)生的創(chuàng)新思維和動手實(shí)踐能力得到了很大的提升。

三、提供資源型支架，提升學(xué)生的思辨能力

資源型支架是指為學(xué)生提供科學(xué)探究所需的各種相關(guān)資源，以及獲取資源的途徑、方法和工具等，以便當(dāng)學(xué)生面對海量學(xué)習(xí)資源時能夠有效獲取所需資源，進(jìn)一步提升學(xué)生合作完成相關(guān)的任務(wù)，以及分析、解決問題的能力。

STEEN理念鼓勵學(xué)生運(yùn)用科學(xué)發(fā)現(xiàn)的知識和原理形成的技術(shù)，通過工程設(shè)計的方法滿足探究活動的需求。為了讓學(xué)生學(xué)會選擇合適的材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，我在課前搭建資源型學(xué)習(xí)支架，為各個小組準(zhǔn)備了不同顏色的紙袋、吸管、木棒等。在實(shí)驗(yàn)材料選擇時，學(xué)生產(chǎn)生了分歧，到底用紙袋還是用吸管做實(shí)驗(yàn)比較好呢？有的學(xué)生認(rèn)為，紙袋與感溫探頭的接觸面比較小，只能測出紙袋其中一小部分的溫度，不能反映出整個紙袋的溫度；而吸管剛好可以套住感溫探頭，可以準(zhǔn)確地測量出吸管的整體溫度，所以用吸管做實(shí)驗(yàn)比較好。這個意見得到了大家的認(rèn)可，實(shí)驗(yàn)時只要將不同顏色的吸管套入感溫探頭中，可以在同一光照條件和實(shí)驗(yàn)時間下，觀察不同顏色吸管的溫度變化。資源型支架為學(xué)生提供了多種可選擇的實(shí)驗(yàn)材料，經(jīng)過對比分析后，最終選擇出最合適的材料進(jìn)行，這個選擇的過程是學(xué)生思辨的過程。

四、構(gòu)建策略型支架，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

策略的提出需根據(jù)探究活動的要求及學(xué)生的認(rèn)知習(xí)慣，選擇最有效的方式或途徑，如設(shè)計方案、實(shí)驗(yàn)操作、合作交流等多種策略型支架，幫助學(xué)生順利完成探究活動，以達(dá)到最優(yōu)的學(xué)習(xí)成效。

在“探究光照角度與吸熱的關(guān)系”這一環(huán)節(jié)，光照角度對學(xué)生來說難以把握，很難準(zhǔn)確做到物體與陽光垂直、傾斜和平行的狀態(tài)，這樣就無法獲取真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。正當(dāng)學(xué)生束手無策的時候，我不失時機(jī)地搭建了一個策略型支架，建議學(xué)生將教材中的黑色紙袋更換為帶手搖桿的太陽能板，實(shí)驗(yàn)時通過手搖太陽能板的傾斜角度，可以輕松實(shí)現(xiàn)與燈泡光線的垂直、傾斜、平行。與此同時，太陽能板吸收的熱量轉(zhuǎn)化成電能，可以驅(qū)動旁邊的小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，太陽能板傾斜的角度越大，吸收光照的面積就越大，產(chǎn)生的電能也越大，驅(qū)動小風(fēng)扇轉(zhuǎn)得越快，反之越慢。在策略型支架的啟發(fā)下，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中直觀地觀察到光照角度與吸熱的變化規(guī)律。當(dāng)學(xué)生在探究活動中遇到“瓶頸”問題時，教師應(yīng)該從“組織者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤昂献髡摺保瑥膶W(xué)生的角度出發(fā)，幫助他們分析問題，讓他們逐步學(xué)會轉(zhuǎn)變思維方式，用策略型支架去解決問題。

五、構(gòu)建交互型支架，加強(qiáng)師生的交流互動

交互型支架是為教師和學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間提供的互動支持，促進(jìn)相互之間的資源分享、思想碰撞和成果共享。常用的交互學(xué)習(xí)工具有釘釘、微信、E-m ail、騰訊會議等。

“探究物體顏色與吸熱的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)存在兩個變量：紙袋的顏色和表面的光滑程度，不利于利用控制變量法進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過學(xué)生的討論交流，一致認(rèn)為可以將這個實(shí)驗(yàn)一分為二：在課堂上，探究顏色這一變量與物體吸熱的關(guān)系，在課后自主設(shè)計實(shí)驗(yàn)，完成物體受熱面積、表面光滑程度與吸熱的關(guān)系這一變量的探究活動，這與STEEN理念倡導(dǎo)的“走出實(shí)驗(yàn)室學(xué)科學(xué)”高度契合。

在課后的“探究受熱面積大小與物體吸熱的關(guān)系”時，學(xué)生將實(shí)驗(yàn)視頻通過“釘釘”傳送給我，同時提出疑問：液體溫度計很難獲取準(zhǔn)確讀數(shù)。我在查看視頻后發(fā)現(xiàn)，原因在于學(xué)生的視線沒有與溫度計的液柱保持水平狀態(tài)，或高或低都可能造成讀數(shù)不同。此外，液體溫度計靈敏度較低，不能動態(tài)顯示溫度變化。因此，我推薦學(xué)生使用溫度傳感器，感應(yīng)靈敏，在高溫下能保持優(yōu)良的穩(wěn)定性，可測量范圍廣，溫度變化顯示精確到小數(shù)點(diǎn)后1位，方便搜集數(shù)據(jù)整理成折線統(tǒng)計圖。

在“探究物體表面光滑程度與物體吸熱的關(guān)系”時，學(xué)生正在室外通過騰訊會議軟件直播實(shí)驗(yàn)過程，突然遇到下雨，正當(dāng)大家手足無措時，我建議學(xué)生將實(shí)驗(yàn)場地由室外移到室內(nèi)，使用“光和熱實(shí)驗(yàn)箱”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將不可控的天氣因素變得可控，實(shí)驗(yàn)時只需將實(shí)驗(yàn)箱中不同顏色的吸管更換成不同光滑程度的紙袋即可。同時，我鼓勵學(xué)生將這個創(chuàng)新過程撰寫成科學(xué)小論文，通過E-m ail向報紙雜志投稿發(fā)表。

交互型支架改變了傳統(tǒng)教師“一言堂”的教學(xué)模式，給予學(xué)生充分的展示和交流的機(jī)會，通過教學(xué)軟件的介入，學(xué)生可以輕松提交科學(xué)實(shí)驗(yàn)視頻，還可通過直播軟件真實(shí)展示實(shí)驗(yàn)過程，教師可以隨時隨地點(diǎn)評學(xué)生的科學(xué)作業(yè)，并向全班學(xué)生線上展示優(yōu)秀作業(yè)，大大增強(qiáng)了科學(xué)課堂的互動性。

六、運(yùn)用評價型支架，助力科學(xué)課教學(xué)

評價型支架應(yīng)用在工程和技術(shù)設(shè)計方面是指為創(chuàng)新設(shè)計實(shí)驗(yàn)教具提供評價工具，以檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教具的應(yīng)用成效、改進(jìn)方法。這與STEEN理念相輔相成，有助于加深學(xué)生對自然世界的認(rèn)識和理解，并在此過程中逐漸形成與科學(xué)、技術(shù)、工程和社會發(fā)展相關(guān)的科學(xué)觀、價值觀、生命觀和自然觀。

從教學(xué)實(shí)踐來看，改進(jìn)后的裝置具有以下亮點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究自主化，學(xué)生在小組合作中，人人參與探究科學(xué)規(guī)律；實(shí)驗(yàn)器材常見化，利用生活中常見的材料制成教具成本低、現(xiàn)象明顯；測量結(jié)果數(shù)字化，用溫度傳感器來代替液體溫度計，讀數(shù)更加直觀準(zhǔn)確；課堂內(nèi)外一體化，將課內(nèi)掌握的實(shí)驗(yàn)方法拓展到課外的探究活動中去，增強(qiáng)教學(xué)的實(shí)效性；教具功能多樣化，我們不斷地改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教具，為學(xué)生進(jìn)行探究活動提供更多的可能；材料整合輕便化，我們的實(shí)驗(yàn)裝置可以輕松整合到一個箱子里，方便攜帶。

此外，該實(shí)驗(yàn)裝置通過二次組合，可以成為探究金屬的導(dǎo)熱性、光的傳播路線、電磁鐵磁力大小、聲音的傳播方式的多功能實(shí)驗(yàn)箱。例如：將不同顏色的吸管更換成銅、鐵、鋁等材料，可以比較這些材料的導(dǎo)熱性；將溫度傳感器更換成光敏、磁敏、聲音傳感器，可以研究光的傳播路線、電磁鐵磁力大小的變化、聲音的傳播方式等；還可以組合多種傳感器，探究各種能量之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，為學(xué)生的探究活動提供更廣闊的空間。

基于STEEN理念的科學(xué)學(xué)習(xí)支架構(gòu)建過程，是把探究的任務(wù)逐漸由教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生，讓他們通過學(xué)習(xí)支架一步一步地攀升，發(fā)現(xiàn)和解決學(xué)習(xí)中的問題，掌握所要學(xué)習(xí)的知識，提高問題解決的能力，逐步成長為一個獨(dú)立自主的學(xué)習(xí)者。學(xué)習(xí)支架不是代替學(xué)生思考，而是提供材料支持、方法支撐、思路啟發(fā)，整個“攀爬”過程仍然由學(xué)生自己去經(jīng)歷和體驗(yàn)，是促進(jìn)學(xué)生科學(xué)概念發(fā)展、過程能力提升的助學(xué)活動和資源支持。