巧用支架培養(yǎng)中年級(jí)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力

吳文婷

摘要：小學(xué)科學(xué)課程倡導(dǎo)以探究式學(xué)習(xí)為主的學(xué)習(xí)方式。在實(shí)驗(yàn)探究課型中，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是探究的依據(jù)，它直接影響著探究結(jié)果的科學(xué)性和可靠性?；趯W(xué)生思維特點(diǎn)，巧用支架策略，可視化學(xué)生設(shè)計(jì)思維，清晰設(shè)計(jì)思路，評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)效果，從而培養(yǎng)他們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。

關(guān)鍵詞：支架;設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn);小學(xué)科學(xué)

2017版的小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)提到：“小學(xué)科學(xué)課程倡導(dǎo)以探究式學(xué)習(xí)為主的多樣化學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)探究” 。探究活動(dòng)一般包括提出問題、猜想假設(shè)、制定計(jì)劃、搜集證據(jù)、得出結(jié)論、交流評(píng)估、拓展遷移等環(huán)節(jié)。其中，制定計(jì)劃是探究的依據(jù)，它直接影響著探究結(jié)果的科學(xué)性和可靠性。在中年級(jí)的實(shí)驗(yàn)探究課中，制定計(jì)劃則具體為在教師的引導(dǎo)下，基于所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)簡單的實(shí)驗(yàn)。但三年級(jí)的學(xué)生還處于具體運(yùn)算階段，邏輯思維不強(qiáng)，所以教師在引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以運(yùn)用不同的支架策略，可視化設(shè)計(jì)思維，清晰設(shè)計(jì)思路，評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)效果，從而培養(yǎng)他們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。

下面就以《加快溶解》一課為例，談?wù)勅绾瓮ㄟ^圖示、問題、表格三種支架策略，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。

創(chuàng)設(shè)圖示支架，設(shè)計(jì)思維可視化

《加快溶解》是三年級(jí)《水》單元的第6課。本課利用真實(shí)情景導(dǎo)入探究問題“怎么加快食鹽在水中的溶解？”后，學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)提出攪拌、用熱水的方法。但怎么設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去證明呢，這對(duì)三年級(jí)的學(xué)生來說是有一定難度的。所以，在教學(xué)中采取由“扶”到“放”的遞進(jìn)策略來開展活動(dòng)：首先引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)攪拌能否加快鹽溶解的實(shí)驗(yàn)，了解對(duì)比實(shí)驗(yàn)的概念;再遷移認(rèn)知，小組討論設(shè)計(jì)熱水能否加快鹽溶解的實(shí)驗(yàn)，再次完成實(shí)驗(yàn)探究，從而解決本課的探究問題。因此，攪拌實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中顯得尤為重要，它關(guān)系到學(xué)生對(duì)比實(shí)驗(yàn)方法的認(rèn)識(shí)，以及后面水溫實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的遷移應(yīng)用。

三年級(jí)的學(xué)生，科學(xué)思維不強(qiáng)，思維活動(dòng)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(shí)驗(yàn)，采用了圖示選擇的支架策略來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)。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(xué)生立刻反應(yīng)到還需要一杯不攪拌的水。這里教師沒有通過設(shè)問的形式引導(dǎo)學(xué)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(gè)大小、水溫、水量各不相同的杯子圖片，讓學(xué)生思考“選擇哪杯水來做實(shí)驗(yàn)？”并說說選擇的理由，最后通過師生、生生互評(píng)的方式來完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

這樣安排，一方面是考慮到三年級(jí)的學(xué)生還沒有接觸過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，圖示選擇可以降低實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的難度，增強(qiáng)他們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的信心;另一方面是圖示具有直觀、形象的特點(diǎn)，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)材料一目了然，教師可以根據(jù)學(xué)生的選擇了解他們的前概念和思維情況，后續(xù)做更有針對(duì)性的設(shè)計(jì)引導(dǎo)。從學(xué)生認(rèn)知出發(fā)，創(chuàng)設(shè)圖示支架，可視化學(xué)生思維，為實(shí)驗(yàn)方案的進(jìn)一步完善做鋪墊。

設(shè)置問題支架，設(shè)計(jì)思路清晰化

三年級(jí)的學(xué)生在生活中可能已經(jīng)具有公平實(shí)驗(yàn)的意識(shí)，但對(duì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)這個(gè)方法他們是模糊的，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過程中，容易出現(xiàn)思考不夠全面的情況。因此，在設(shè)計(jì)攪拌是否可以加快鹽溶解的實(shí)驗(yàn)時(shí)，除了圖示支架以外，還借助問題支架，幫助學(xué)生逐步認(rèn)識(shí)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)？

（3）為什么不選4號(hào)杯（80ml）？2號(hào)杯（大杯子）？5號(hào)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(shí)放鹽？

其中，問題1指向?qū)Ρ葘?shí)驗(yàn)中的不同條件——兩個(gè)杯子，一個(gè)攪拌、一個(gè)不攪拌。問題2、3、4、5指向?qū)Ρ葘?shí)驗(yàn)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(shí)放進(jìn)同樣多的鹽。這里問題2-5是此次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，因?yàn)閷W(xué)生一開始已經(jīng)找出實(shí)驗(yàn)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(huì)怎樣影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果呢？三年級(jí)的學(xué)生未必能想到。因此，通過問題討論，學(xué)生認(rèn)識(shí)到杯子大小、水溫、水量的不同，會(huì)影響到鹽溶解的快慢;鹽量的不同、放鹽的先后順序不同，會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的判斷。通過這些問題的思考，學(xué)生清晰了在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，哪些條件需要改變、哪些條件需要相同，保證實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的合理、可行，從而保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠。

提供表格支架，設(shè)計(jì)效果可測化

教學(xué)和評(píng)價(jià)是課程實(shí)施的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)，評(píng)價(jià)對(duì)教學(xué)的效果進(jìn)行了監(jiān)測，也與教學(xué)過程相互交融，從而促進(jìn)與保證學(xué)生的發(fā)展 。因此在教學(xué)中除了教師對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)以外，學(xué)生之間的互評(píng)也是發(fā)展學(xué)習(xí)能力、提升教學(xué)效果的重要方式。

在完成了攪拌能加快鹽溶解的實(shí)驗(yàn)探究后，熱水能否加快鹽溶解的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，除了沿用圖示選擇策略以外，為了助力學(xué)生思維的發(fā)展、檢測學(xué)習(xí)效果，教師還增加了另外的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表格。這個(gè)表格可以檢測學(xué)生是否清晰實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的不同條件和相同條件;另外可以作為評(píng)價(jià)導(dǎo)向，幫助學(xué)生在互評(píng)中完善實(shí)驗(yàn)方案，達(dá)成自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

具體教學(xué)過程如下：邀請(qǐng)一個(gè)小組上臺(tái)在電子白板上選擇實(shí)驗(yàn)方法并說說選擇的理由（如圖2）;其他小組則根據(jù)教師另外發(fā)放的設(shè)計(jì)表格進(jìn)行勾選（如表1）。在留有充足時(shí)間給學(xué)生思考、完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)后，臺(tái)上的小組介紹方案，其他同學(xué)細(xì)心聆聽并進(jìn)行評(píng)價(jià)。最后通過“哪個(gè)實(shí)驗(yàn)方法更可行？”的問題，師生互評(píng)分析得出攪拌的速度、次數(shù)不容易做到相同，為了減低實(shí)驗(yàn)難度，統(tǒng)一采用2號(hào)杯、5號(hào)杯同時(shí)放鹽而且不攪拌的實(shí)驗(yàn)方法。

相似的圖示選擇，學(xué)生容易發(fā)生認(rèn)知遷移、設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)方案。增加設(shè)計(jì)表格，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)形式，檢測學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力;同時(shí)作為評(píng)價(jià)導(dǎo)向，讓學(xué)生在課堂上不僅僅是學(xué)習(xí)者還是評(píng)價(jià)者，學(xué)、評(píng)融合，發(fā)展他們的分析思維。

執(zhí)教過程中，為了培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，關(guān)于支架的選用，教師注意到以下幾個(gè)方面：

1.基于思維特點(diǎn)，巧選圖示支架。中年級(jí)尤其是三年級(jí)的學(xué)生邏輯思維不強(qiáng)、動(dòng)作較慢。因此，簡單、直觀的圖示，更適合他們使用。那設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師是提供圖示選擇還是讓學(xué)生自畫圖示呢？圖示選擇，給學(xué)生提供思考支架，但對(duì)學(xué)生的思維有一定限制，也需要教師在課前清晰學(xué)生的想法，做好選項(xiàng)準(zhǔn)備;自畫圖示，可以展示學(xué)生的思維和前概念，但耗時(shí)長，也容易出現(xiàn)因指引不到位、學(xué)生掌握不了設(shè)計(jì)要點(diǎn)。所以，中年級(jí)的學(xué)生剛開始設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以采用圖示選擇的方式，降低設(shè)計(jì)難度，隨著學(xué)生思維的發(fā)展、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶嵘?，再慢慢改為自畫圖示的方式。

2.明確方法內(nèi)涵，完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。對(duì)比實(shí)驗(yàn)是學(xué)生探究式學(xué)習(xí)的一個(gè)重要方法，也是小學(xué)科學(xué)教學(xué)的難點(diǎn)。因此，基于“只改變一個(gè)條件，其他條件不變”的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以問題鏈的形式幫助學(xué)生思考，明確控制變量的內(nèi)涵，完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

3.轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)形式，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。布魯姆的認(rèn)知領(lǐng)域目標(biāo)共分為識(shí)記、領(lǐng)會(huì)、運(yùn)用、分析、綜合、評(píng)價(jià)六個(gè)層次，其中，評(píng)價(jià)屬于高階思維。學(xué)生初步認(rèn)識(shí)對(duì)比實(shí)驗(yàn)方法后，教師通過相似的支架策略，幫助學(xué)生遷移認(rèn)知，鞏固學(xué)習(xí)效果。另外，增加設(shè)計(jì)表格進(jìn)行測評(píng)，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)、互評(píng)優(yōu)化，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ耐瑫r(shí)，發(fā)展學(xué)生的設(shè)計(jì)思維。

總而言之，在實(shí)驗(yàn)探究課堂中，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的支架和方式還有很多。但從學(xué)生認(rèn)知出發(fā)，巧用支架，提供思考支持，融合評(píng)價(jià)，才能不斷促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展，提升設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。