基于科學邏輯的科學課堂教學

陳曉丹

兒童學習科學最大的考驗之一就是如何增強兒童主動探索世界的思維和能力的意識。在教學中，教師應讓學生超越浮于表面的觀察，引導他們從更有價值的視角獲得更深刻的發展。理解科學概念是學生核心素養的重要部分。教師在教學中應當基于科學邏輯開展科學課堂教學，引導學生歸納概括、演繹推理、類比推理等，讓他們更有效構建科學概念。《科學》五年級上冊《計量時間》單元的起始課是《時間在流逝》，通過讓學生認識計時發展史上不同階段的計時工具和燃香實驗，探究計時工具的共同特征。本課教學中，筆者嘗試基于概括的科學邏輯進行總體設計，包括教材素材的選取和整理、巧設提問促進深度學習、改進實驗器材培養科學思維。

一、基于科學邏輯，整體設計

教材中第一部分為計時工具的發展史，第二部分為燃香測試燃燒速度是否均勻的實驗。很多老師沒有科學邏輯的視角與方法，更沒有找到二者的內在聯系，有的甚至認為“燃香是古代的一種計時工具”就是二者的聯系。大多數老師在第一部分會查找詳實的計時工具圖片和視頻，包括太陽東升西落、圭表、光影計時法、日晷、水鐘、鐘表，甚至補充燃香、沙漏等，帶著學生分析每一種計時工具的特性和優點，進而得出計時工具越來越復雜、精準的結論。緊接著進行第二部分的實驗，得出燃香燃燒速度均勻的結論，并沒有發現二者的內在聯系。筆者認為在第一部分的分析角度應該是計時工具都有變化等時的特點，兩個部分其內在本質在于“利用計時工具的均勻變化來判斷時間”，這才是內在深度的關聯處，也是計時工具的基本特征。整個課堂的設計包括教材素材的選取和整理、以“精問”促“深思”和實驗器材的改進都應該抓住這一內在聯系進行深入思考和設計，讓學生嘗試從各種計時工具中分析并總結出規律性的結論，甚至聯想到生活中的有此特征的其他物品也可作為計時工具，發展科學思維，進而提高課堂的質效。

二、悅讀電子雜志，穿越時空

筆者嘗試用PowerPoint制作電子雜志，方法簡易，一是版面的設計：設計→幻燈片大小→自定義幻燈片大小→A4信紙/縱向；二是內容的添加：插入→圖片/文本框/藝術字/媒體；三是目錄制作與超鏈接：選中對象→右擊選中“超鏈接”→鏈接的目標位置；四是頁面的切換：切換→自選切換的動畫模式。以平板為工具分小組進行自主閱讀，結合超鏈接圖文并茂展示計時工具總體發展史，通過翻頁的辦法對種計時工具的計時原理、優缺點以及發展過程簡約地呈現，而對于較難理解的圭表、光影計時法、日晷可嵌入視頻，讓學生獲得更豐富的相關知識，同時也便于多感官調動學生參與自主閱讀。學生點擊“超鏈接”重點閱讀自己不熟悉或感興趣的工具，查找計時工具規律性的變化規律，在已有的知識結構上補充新知識或者對有所偏差的知識結構矯正，從而真正搭建新的計時工具的知識結構，同時也為后面的實驗教學做好鋪墊。

三、改進實驗器材，分段計時

實驗原型及不足：《研究一柱香的時間》要求將粗細均勻的燃香等分四段再無風條件下燃燒，分別記錄燃燒每一段所需的時間。主要有兩點不足：一是實驗耗時過長。古時“一炷香”的時間約為兩刻鐘左右即大約三十分鐘，對于40分鐘一節課而言花費的時間過長，一些老師為了節省時間會盡量買較細的香。二是計時程序繁瑣。老師往往分發四個秒表并進行編號，四個秒表同時計時開始，每到四分之一燒完依次按停一個秒表，記錄從開始到燒完的結束時間為時間1、2、3、4，時間1為第一段香燒完的時間，再通過分段差值（時間2-時間1、時間3-時間2、時間4-時間3）依次計算后面三段時間，最后進行對比四個數值大小來檢驗四段香燃燒所耗的時間是否相等，有的學生甚至陷在計算混亂中不得結果。

實驗分析及改進：實驗的目的是通過實驗得出燃香的燃燒速度是均勻的，證明古代燃香計時的規律：燃香的燃燒是一種均勻變化的規律。因而，針對“實驗耗時過長”的缺點，采取“等比例縮放”的策略，在選擇細香的基礎上可將燃香直接剪短至4厘米再等分四段，每段為1厘米，可將實驗時間縮短至5分鐘內。另外，直接測出每一小段的計時方法肯定是最簡便的，可以借助平板中“時鐘”的“秒表”功能，每1厘米燃完就按一次“計次”，頁面上有總計時（累積時間）、當次計時、歷次計時的功能，在歷次功能中可一目了然直接對比各段的燃香速度，簡易操作。

責任編輯 邱 麗