搭建多元支架 促進深度探究

科學課程標準指出，倡導以探究和實踐為主的多樣化學習方式，讓學生主動參與、動手動腦、積極體驗，經歷科學探究以及技術與工程實踐的過程；要基于學生的認知水平和知識經驗，科學安排學習進階，設計并開展有序遞進的課程結構。在《溫度不同的物體相互接觸》一課教學中，我們嘗試基于最近發展區理論開展支架式教學，引導學生在課堂上進行深度探究，促進他們思維的發展。

教師圍繞教學內容，以最近發展區理論為指導建立概念框架，需要對課程標準、教材、學情進行分析，將復雜的學習內容分解，為學生搭建多元支架。

本課是五年級“熱”單元中的內容，該單元屬于13個科學核心概念之一“能的轉化與能量守恒”中“能的形式、轉移與轉化”相關學習內容，指向學生形成物質與能量、穩定與變化等跨學科概念。“熱”單元以“熱是怎樣傳遞的”為學習線索，引導學生循序漸進地經歷一系列探究活動，分別指向學習內容“熱可以改變物質的狀態”“熱以不同的方式傳遞”。這兩塊內容共同支撐起該單元的核心概念“熱是一種能量形式”。作為單元的第3課，本課起著承上啟下的作用，上節課通過給燒杯里的水加熱，學生觀察了單一物體吸收熱量帶來的變化，本節課他們進一步觀察熱在溫度不同的物體間的傳遞，從而建構“熱通常從溫度高的物體傳向溫度低的物體，并趨于熱平衡”的科學概念（如圖1）。

學生在學習本課前，除了已有的知識基礎，還有日常經驗形成的對事物、現象的看法和思維方式。許多學生都有過加熱牛奶的經歷，他們知道冷的物體和熱的物體接觸后，可以使冷的物體變熱、熱的物體變冷。但是，很多學生不知道溫度變化的背后實質是熱的傳遞過程，不清楚兩者的溫度是否交叉、后續的溫度變化是怎樣的。對于驗證方法，學生可以設計粗略的實驗方案，并與同伴達成共識。

依據以上分析，我們確定了本節課的教學目標及教學重難點：

科學觀念：通過測量不同溫度的水相互接觸后溫度的變化，知道熱通常從溫度高的物體傳向溫度低的物體，并趨于熱平衡。

科學思維：通過觀察折線圖，運用分析、比較、概括等方法理解熱傳遞。

探究實踐：通過設計實驗，開展完整的探究，收集準確數據。

態度責任：親歷探究活動，維持對熱傳遞的研究興趣；通過熱成像儀，知道觀察工具的精密化能使研究更接近于事物的本質。

教學重點：認識熱通常從溫度高的物體傳向溫度低的物體，并趨向平衡。

教學難點：通過完整的探究，收集準確數據，并基于數據進行分析。

結合最近發展區理論，我們對本課的學習進行分解，將真實情境中抽象的大問題分解為一個個小任務，并在學生需要的時候給予合適的支架，幫助他們全身心投入學習，實現深度探究。

一、搭建情境支架，引起認知沖突

課程標準要求，為學生創設良好的學習情境，設計適宜的探究問題，引發他們的認知沖突，激發積極思維。創設情境時，教師要從學生的已有經驗出發，引導他們提出有價值的問題。

本課一開始，教師出示早餐店加熱牛奶的圖片，聚焦問題：冷牛奶和熱水的溫度變化過程是怎樣的？學生快速進入學習情境，用畫圖的方式展示想法（如圖2），并對圖表進行解釋分析，充分暴露前概念。圖表支架的搭建，將學生的前概念可視化，對比展示不同類型的預測圖，引起他們強烈的認知沖突，促進他們萌生探究欲望。

二、搭建探究支架，促進獲取證據

探究實踐是小學科學教學活動的主要方式，教師要加強對探究實踐活動的研究和指導，設計并實施能夠促進學生深度學習的思維型探究和實踐，切實突破本課的難點——通過完整的探究收集準確數據。

1.同伴討論，設計方案

學生明確探究任務，自主設計方案。本課中，學生討論如何實驗、如何合理分工、收集哪些數據，這個環節比較開放，教師不出示實驗裝置限制他們的思維，讓他們基于已有經驗設計方案，并通過交流進行批判、補充與完善。

2.教師指導，同伴協助

學生設計的實驗方案比較粗糙，還需要教師進行指導完善，尤其是糾正不規范操作，如測量初始溫度時用手拿著試管、計時1分鐘選擇暫停、相互之間無法很好地合作等。教師用微課視頻展示操作步驟，和學生一起梳理實驗過程以及一些注意事項，并請一組學生演練。

3.優化材料，助力探究

優化后的實驗材料，可以降低學生的操作難度，讓實驗數據更加精準。本課的實驗材料經過多次改進，我們最終用電子溫度計，解決學生讀數的困難。電子溫度計的探測頭不容易控制，總會碰到燒杯和試管，造成數據的不科學，于是教師加入了一根吸管，用來固定溫度計的探測頭（如圖3）。

三、搭建交流支架，促進協作學習

交流分享環節，重在啟發學生動腦思考，幫助他們強化對實驗現象更加全面的分析、解釋與理解，最終提升思維能力。

1.呈現發現

教師引入“平板+Excel”支架，將數據自動轉化成溫度變化折線圖，學生觀察折線圖進行小組分析、班級討論，發現變化規律：熱水溫度下降先快后慢，冷牛奶溫度上升先快后慢；冷牛奶溫度上升快，熱水下降慢；兩者溫度不斷接近，趨于穩定后，冷牛奶溫度反超熱水，兩者溫度再一起下降。

2.解釋現象

教師引導學生記錄實驗過程中產生的問題，基于數據解釋現象，讓他們在交流環節有話可說，實現思維的深度發展。學生利用已有經驗解釋熱水溫度下降先快后慢、冷牛奶溫度上升先快后慢，逐步建構熱傳遞概念。

師：什么原因導致熱水溫度上升，冷牛奶溫度下降？

生：熱水的熱傳給了冷牛奶。

師：這個熱就是熱量，熱水的熱量傳給了冷牛奶，我們把這個過程叫作熱傳遞。

師：為什么溫度變化會先快后慢呢？

生：一開始它們的溫度相差大，熱傳遞速度快，后來溫度越來越接近，熱傳遞速度就變慢了。

師：所以熱傳遞要具備什么條件？

生：要有溫度差。

師：是的，有溫度差，熱量從溫度高的物體傳給溫度低的物體。

熱傳遞概念的建構基于學生的實驗發現與對折線圖的觀察，教師適時的點撥與引導，激發他們的思維活動，促進他們形成科學概念。

3.解決疑惑

在實驗中，學生產生了新疑問，如何幫助他們解決疑惑，此時需要教師提供技術支架。

師：（播放熱成像儀拍攝的實驗視頻，如圖4）冷牛奶溫度為什么會反超熱水？仔細觀察視頻中溫度的變化，試著解釋我們的疑問。

生：空氣的顏色變紫了，熱水的熱傳給了空氣。

師：燒杯里的熱水的熱量要傳給冷牛奶，還要傳給空氣，冷牛奶只與熱水接觸，所以才會出現冷水溫度反超熱水的現象。

通過熱成像儀這一支架，將不可見的熱傳遞過程轉化為可見的顏色變化的過程，實現熱傳遞的可視化，加深學生對熱傳遞的理解。至此，學生基本達成熱傳遞的共識，初步形成熱是一種能量形式的科學觀念。

四、搭建遷移支架，促進拓展延伸

教師組織學生運用所學知識和方法解決真實情境中的問題，實現應用遷移，做到融會貫通，讓知識從真實情境中來，回到真實情境去。

師：請同學們預測一下，再過1小時、2小時，冷牛奶和熱水的溫度還會怎么變？老師這里有一張同學們記錄的折線圖，請你把自己的想法畫在后面。

（學生將預測結果畫出來，如圖5。）

生：冷牛奶和熱水把熱量傳給空氣，溫度下降。

師：一直下降嗎？

生：最后和周圍空氣的溫度一樣。

師：溫度真的會這么變化嗎？大家課后去完成這個實驗，自己來揭秘吧！

通過對實驗后續現象的再次預測，學生完成對熱傳遞概念的應用遷移，他們帶著問題進入課堂，帶著新問題離開課堂。這實現了將學習延伸到課外，學生完善了認知結構，真正實現了自主學習和深度學習。

（作者單位：卓銀兒，浙江省杭州市余杭區大禹小學；任忠華，浙江省杭州市余杭區教育發展研究學院）