實(shí)施小學(xué)科學(xué)課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化策略探究

杜百順　史萬輝

摘要：課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化是教材編寫和一線教學(xué)必須遵循的基本原則，也是實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)目標(biāo)、發(fā)揮課程育人作用的有效措施和強(qiáng)力保障。在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，教師要從材料應(yīng)用、教學(xué)內(nèi)容、活動(dòng)設(shè)計(jì)、問題設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，提升課堂效率，最大化地發(fā)揮課程育人的作用。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué)；結(jié)構(gòu)化；核心素養(yǎng)；課程育人

“撬重物的竅門”是蘇教版科學(xué)教材五年級下冊第4單元“簡單機(jī)械”第一課時(shí)內(nèi)容。教材以撬動(dòng)重物為導(dǎo)引，遞進(jìn)式地安排了五個(gè)部分的學(xué)習(xí)內(nèi)容。第一部分，通過抬重物的生活實(shí)際問題，引發(fā)學(xué)生思考，使其探索既省力又可行的方法，從中發(fā)現(xiàn)用硬物支撐木棒能更省力地抬起重物，進(jìn)而認(rèn)識杠桿和杠桿上的結(jié)構(gòu)要素。第二部分，通過觀察、分析和介紹，讓學(xué)生先認(rèn)識平衡尺，再自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并完善實(shí)驗(yàn)方案。第三部分，讓學(xué)生列舉出杠桿在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，分析杠桿的類別，并討論費(fèi)力杠桿的優(yōu)點(diǎn)。第四部分，先通過學(xué)生經(jīng)常見到的蹺蹺板進(jìn)行本課內(nèi)容的鞏固應(yīng)用，再讓學(xué)生了解我國古代的稱重工具“桿秤”，鼓勵(lì)指導(dǎo)學(xué)生自制小稱。第五部分，對學(xué)生進(jìn)行學(xué)科歷史性知識學(xué)習(xí)，使其了解阿基米德在解釋杠桿原理方面所做的貢獻(xiàn)。為了更好地達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，教師應(yīng)對遞進(jìn)式的內(nèi)容安排進(jìn)行重組加工，基于結(jié)構(gòu)化視角，以平衡組織邏輯，建立多樣聯(lián)結(jié)，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)有序遞進(jìn)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)提升。

一、材料應(yīng)用結(jié)構(gòu)化，層次有序

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，學(xué)習(xí)材料的選擇、應(yīng)用必不可少。教師在上課伊始應(yīng)以學(xué)生生活中熟悉的素材引入，巧妙地使材料資源結(jié)構(gòu)化，設(shè)境激趣，為本堂課的自主探究活動(dòng)奠定基礎(chǔ)。

【教學(xué)片段1】課前互動(dòng)，滲透問題

師：（課件出示）同學(xué)們，請往前看，你們認(rèn)識圖片（見下頁圖1）中的人嗎？

生：阿基米德。

師：你們還知道什么？

生：他是一位物理學(xué)家、科學(xué)家。

生：他曾說過一句話，“給我一個(gè)支點(diǎn)，我就能撬動(dòng)地球?！?/p>

師：很好！大家知道得挺多。他把地球比喻成很重很重的物體。不管能不能撬起來，都說明他掌握了撬重物的竅門，那到底是什么竅門呢？這節(jié)課我們就來說說這個(gè)話題。

【教學(xué)片段2】游戲?qū)?，引發(fā)矛盾沖突

師：這是一根30厘米長的直尺，誰能用一根手指從中間托住，讓它保持平衡？

生：我來試試。（挑戰(zhàn)成功）

師：你能給大家講講，有什么秘訣嗎？

生：直接找到直尺的中間。

師：那么，你認(rèn)為平衡與什么有關(guān)？

生：我認(rèn)為平衡與長度有關(guān)。

師：大家怎么看？看來，大家基本都同意平衡與長度有關(guān)。好，這是一把螺絲刀，誰再來試一試，用手指從中間托住，讓它保持平衡？

生：我來試試。（試了兩次，也取得了成功）

師：你認(rèn)為平衡與什么有關(guān)系？

生：我認(rèn)為與重量有關(guān)系。

師：大家又是怎么認(rèn)為的？

（大部分學(xué)生認(rèn)為平衡與重量有關(guān)，少數(shù)學(xué)生猶疑不定）

師：出示平衡尺（支點(diǎn)左側(cè)10厘米處掛三個(gè)砝碼，右側(cè)15厘米處掛2個(gè)砝碼）（見圖2）現(xiàn)在長度不相等，重量也不相等，但是平衡了。平衡到底有什么秘密呢？你想不想自己動(dòng)手研究研究？

從這兩個(gè)課堂教學(xué)開始的片段中我們不難看出，普通的材料資源也可以體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)化。教師利用靜態(tài)的圖片展開課題，直接導(dǎo)入，巧妙地利用阿基米德的名言引出“撬重物的竅門”；學(xué)生展開思考與想象，分析了“撬起地球”的可行性，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生的回答各有不同，教師有依據(jù)地質(zhì)疑學(xué)生的觀點(diǎn)，循序善誘，使學(xué)生樂于嘗試運(yùn)用多種思路、方法大膽探究。

從靜態(tài)圖片到實(shí)實(shí)在在的塑料尺，學(xué)生剛形成質(zhì)感的觀點(diǎn)時(shí)，教師就拋出了螺絲刀這一材料，打破了學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)，促使其重新思考。在學(xué)生困惑的眼神中，教師又拿出了長度、重量都不同的平衡尺，并在結(jié)尾處又回歸到阿基米德的圖片。這些資源的呈現(xiàn)，不但實(shí)現(xiàn)了材料的首尾呼應(yīng)，更凸顯了本節(jié)課的知識結(jié)構(gòu)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中利用材料資源建立起合理的結(jié)構(gòu)體系。層次有序的結(jié)構(gòu)化材料呈現(xiàn)，更使學(xué)生的思維發(fā)展呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)化特點(diǎn)。

二、教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，由淺入深

在本課的教學(xué)設(shè)計(jì)中，契合了“用教材教”的理念。教學(xué)內(nèi)容源于教材，并基于教材進(jìn)行了重組和創(chuàng)新，由阿基米德的故事引入，直接用平衡尺的研究作為課堂的主要內(nèi)容。教師通過三個(gè)小游戲來層層推進(jìn)：一是玩轉(zhuǎn)平衡，二是挑戰(zhàn)自我，三是突破極限。通過十分鐘的時(shí)間讓學(xué)生充分進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與探索，然后分析大量的數(shù)據(jù)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)兩邊重量與長度數(shù)值的積相等就能平衡，這就是典型的跨學(xué)科思維?？梢哉f，教師在結(jié)構(gòu)化處理教材的同時(shí)，也融入了跨學(xué)科整合的理念。

【教學(xué)片段3】玩轉(zhuǎn)平衡

師：接下來，我們用平衡尺來研究這個(gè)問題，給大家1分鐘時(shí)間，先自己組裝、調(diào)試平衡尺，然后按照實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行操作。（讓學(xué)生看課件中的要求）

師：我們每組4個(gè)人，可以一人扶住平衡尺，一人掛鉤碼，一人負(fù)責(zé)拖住掛完的鉤碼，一人負(fù)責(zé)記錄?，F(xiàn)在開始吧。

（學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)）

師：好了，同學(xué)們，還有一分鐘時(shí)間，請大家將鉤碼放回盒里，平衡尺擺好不動(dòng)，整理記錄單（見表1）。

【教學(xué)片段4】挑戰(zhàn)自我

師：同學(xué)們做得非常好，通過實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了平衡尺平衡的秘密，你們想不想根據(jù)剛才實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行一個(gè)挑戰(zhàn)，看看哪一組同學(xué)能將這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)論應(yīng)用得更好？請同學(xué)們看要求。（課件出示）

師：在剛才的實(shí)驗(yàn)中，同學(xué)們操作非常規(guī)范，在這個(gè)活動(dòng)中，大家可以交換分工。

（學(xué)生分組活動(dòng)）

師：大家說一說，你們組用1個(gè)鉤碼撬起了幾個(gè)鉤碼？

師：最多能撬起幾個(gè)鉤碼？

師：大家看看，平衡尺這時(shí)是什么狀態(tài)？要求的是什么？

【教學(xué)片段5】突破極限

師：在剛才的比賽中，大部分組的同學(xué)都用1個(gè)砝碼撬起了3個(gè)鉤碼，不分勝負(fù)呀！最多只能撬起3個(gè)嗎？還能撬起更多嗎？想不想再進(jìn)行一場比賽？

生：想。

師：請同學(xué)們看要求。（課件出示）

（學(xué)生分組活動(dòng)）

師：最多能撬起幾個(gè)？

師：請冠軍組的同學(xué)到前面來給大家進(jìn)行講解展示。

師：你們有什么收獲？

從這三個(gè)教學(xué)片段中我們不難看出，教師對教材內(nèi)容做了大膽、創(chuàng)新的處理嘗試，使教學(xué)內(nèi)容更趨于結(jié)構(gòu)化。先由10分鐘時(shí)間的“玩轉(zhuǎn)平衡”，中規(guī)中矩地通過平衡尺研究得到平衡的原理；然后進(jìn)階到不改變平衡尺，但撬起更多；最后演變到改變平衡尺，撬起最多，徹底完成由平衡尺向杠桿的過渡，進(jìn)而延伸到生活中杠桿原理的普遍應(yīng)用，使學(xué)生不得不一次一次地跳出思維圈子，一次一次地進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，不斷地促使自己的思維向深度發(fā)展，并呈現(xiàn)出邏輯化、結(jié)構(gòu)化。

三、活動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化，由單一到多元

本節(jié)課的活動(dòng)設(shè)計(jì)其實(shí)很簡單，就是按照下面流程進(jìn)行的：

其中，不管是大篇幅探究活動(dòng)還是小環(huán)節(jié)引入過渡，都呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)化。

一是總分總、首尾呼應(yīng)：先由討論阿基米德圖片切入，經(jīng)過整節(jié)課的實(shí)驗(yàn)探究，最后再以討論阿基米德圖片結(jié)束，符合總分總、首尾呼應(yīng)的結(jié)構(gòu)。

二是由定性到定量、由感性到理性：挑戰(zhàn)塑料尺和螺絲刀屬于感性判斷，是定性；而玩轉(zhuǎn)平衡，找到平衡尺平衡的秘密需要數(shù)據(jù)支撐，屬于理性判斷，是定量。

三是由簡單到復(fù)雜、由單一到多元：討論圖片只是已有記憶、經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)用；挑戰(zhàn)直尺和螺絲刀也只是單一變量（或長度或重量）的思考；玩轉(zhuǎn)平衡則需要將長度和重量一起考慮，不過這時(shí)平衡尺支點(diǎn)沒有變化；然而等到挑戰(zhàn)自我時(shí)，雖然支點(diǎn)沒有變化，還是長度和重量兩個(gè)因素，但卻不能僅從簡單的公式關(guān)系考慮，不是實(shí)現(xiàn)平衡，而是需要打破平衡，探索如何能撬起更多重物；到最后“突破極限”環(huán)節(jié)時(shí)，學(xué)生不僅要打破平衡，就連平衡尺的支點(diǎn)都要改變；不僅需要科學(xué)思維，還要有工程思維。

也就是說，基于學(xué)生的認(rèn)知水平和知識經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化進(jìn)階，教師設(shè)計(jì)出由簡單到復(fù)雜、由單一到多元的梯度有序的結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)活動(dòng)，極大地促進(jìn)了學(xué)生核心素養(yǎng)和科學(xué)思維發(fā)展的螺旋上升。

四、問題設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化，環(huán)環(huán)相扣

問題是課堂教學(xué)的紐帶，是思維發(fā)展的基礎(chǔ)。問題的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)是提高科學(xué)課堂教學(xué)質(zhì)量的有效途徑之一。積極的、有結(jié)構(gòu)性的問題，既能引發(fā)學(xué)生真思考，也能使其更好地把握課堂節(jié)奏，使課堂效率事半功倍。

本節(jié)課中，教師能夠巧用結(jié)構(gòu)化的問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究。比如，在導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師拿出一根30厘米長的直尺，讓學(xué)生用一根手指從中間托起它，使直尺保持平衡，在學(xué)生成功之后，教師順勢提出問題：

【問題1】你認(rèn)為直尺平衡與什么有關(guān)？

在學(xué)生認(rèn)為與長度有關(guān)之后，教師又拿出螺絲刀讓學(xué)生用手指從中間托住，接著，又提出問題：

【問題2】現(xiàn)在你認(rèn)為平衡與什么有關(guān)？

當(dāng)學(xué)生意識到與重量有關(guān)時(shí)，教師又拿出提前準(zhǔn)備好的左面掛三個(gè)，右面掛兩個(gè)鉤碼的平衡尺，再次提出問題：

【問題3】平衡到底與什么有關(guān)系呢？

在新課探究環(huán)節(jié)，同樣提出了三個(gè)有結(jié)構(gòu)化的問題：

【問題4】你能通過玩平衡尺發(fā)現(xiàn)其中的秘密嗎？

【問題5】在不改變支點(diǎn)的前提下，1個(gè)鉤碼最多能撬起幾個(gè)鉤碼？

【問題6】怎樣能撬起更多鉤碼？

這些問題環(huán)環(huán)相扣，層層遞進(jìn)，學(xué)生的思維從開頭的否定，否定，再否定，到后來的不斷建構(gòu)，不斷深入，不斷突破，一步步激發(fā)了探究興趣，點(diǎn)燃了思維火花。學(xué)生在有結(jié)構(gòu)的問題鏈中不斷地解決問題、發(fā)現(xiàn)問題、再解決問題、再發(fā)現(xiàn)新的問題，其認(rèn)知建構(gòu)和思維發(fā)展逐漸形成梯度結(jié)構(gòu)和螺旋上升。

總之，在本節(jié)課中，教師能夠基于核心素養(yǎng)目標(biāo)，在已有教材內(nèi)容橫、縱結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行多方面、多維度的加工、處理，使教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)活動(dòng)呈現(xiàn)多元結(jié)構(gòu)化。教師在學(xué)科核心概念及跨學(xué)科概念的統(tǒng)領(lǐng)下，通過對材料應(yīng)用、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)活動(dòng)、問題提出等多層面的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生形成具有層級性、網(wǎng)絡(luò)化、邏輯性、梯度式的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，最終形成學(xué)生核心素養(yǎng)和思維發(fā)展的螺旋上升結(jié)構(gòu)。

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