試述小學(xué)科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂操作要點(diǎn)

李菲

【摘要】思維活動(dòng)是科學(xué)探究教與學(xué)的核心。小學(xué)科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂是以“探究實(shí)踐”和“科學(xué)思維”兩條螺旋為主線，通過“問題”和“證據(jù)”進(jìn)行貫連，構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的科學(xué)學(xué)習(xí)課堂。本文結(jié)合具體的教學(xué)案例，試述小學(xué)科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂操作要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)科學(xué)? 雙螺旋結(jié)構(gòu)? 探究實(shí)踐? 科學(xué)思維

【課題項(xiàng)目】本文系江蘇省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年度重點(diǎn)課題“小學(xué)科學(xué)‘雙螺旋結(jié)構(gòu)課題構(gòu)建與實(shí)施的研究”（編號(hào)：B/2021/02/174）的階段性成果。

【中圖分類號(hào)】G623 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2023）12-0088-03

在科學(xué)探究的過程中，學(xué)生要保持強(qiáng)烈的好奇心，通過思維活動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和解釋，完成完整的科學(xué)探究過程。同時(shí)，學(xué)生還要提升科學(xué)探究能力，而科學(xué)思維能促進(jìn)科學(xué)探究能力的發(fā)展。例如，學(xué)生在分析證據(jù)時(shí)要進(jìn)行科學(xué)推理、模型建構(gòu)等思維活動(dòng)，表達(dá)交流時(shí)要進(jìn)行科學(xué)論證。因此，思維活動(dòng)是科學(xué)探究教與學(xué)的核心。為此，探究實(shí)踐與科學(xué)思維的緊密結(jié)合、共同發(fā)展就顯得尤為重要。

小學(xué)科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂中的“探究實(shí)踐”，是以實(shí)踐為特征的科學(xué)探究活動(dòng)，包括動(dòng)手操作、實(shí)驗(yàn)?zāi)M、信息搜集、觀察考察等。“科學(xué)思維”是以心智為特征的各種思維活動(dòng)，表現(xiàn)為演繹與歸納、分析與綜合、分類與比較，以及概念、判斷、推理等邏輯思維的過程和形式，用以感受、提取、理解、判斷、選擇、記憶、想象、假設(shè)、推理，并以此指導(dǎo)科學(xué)探究活動(dòng)。兩條螺旋主線在“問題”和“證據(jù)”的貫連中關(guān)聯(lián)共生、螺旋發(fā)展。筆者將結(jié)合具體的教學(xué)案例，試述小學(xué)科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂操作要點(diǎn)。

一、創(chuàng)設(shè)隱含上位概念的學(xué)習(xí)情境——情境問題

科學(xué)課程設(shè)置了13個(gè)學(xué)科核心概念，是學(xué)生應(yīng)該掌握的科學(xué)課程的核心內(nèi)容。依據(jù)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)理論、良好的情境，能有效地激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、引起認(rèn)知沖突、啟發(fā)思維等。因而，教師創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)情境，有利于幫助學(xué)生建構(gòu)核心概念。

學(xué)習(xí)情境若想要推進(jìn)學(xué)生概念的建構(gòu)，就必須要隱含著上位概念。同時(shí)，學(xué)生要能在情境中暴露前概念，而暴露前概念的方式通常是提問。指向核心概念的問題，能夠引發(fā)學(xué)生思考，呈現(xiàn)學(xué)生的已有認(rèn)知或下位概念。教師以此來設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)活動(dòng)和策略，幫助學(xué)生建構(gòu)核心概念?；谝陨戏治?，小學(xué)科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)隱含上位概念的學(xué)習(xí)情境，其關(guān)鍵操作就是圍繞核心概念設(shè)計(jì)情境問題。例如蘇教版小學(xué)科學(xué)二年級(jí)上冊(cè)《形狀改變了》一課，學(xué)科核心概念是“物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)與相互作用”，學(xué)習(xí)內(nèi)容是“力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”，內(nèi)容要求是“知道力可以使物體的形狀發(fā)生改變”?；谶@樣的核心概念和學(xué)習(xí)要求，教師創(chuàng)設(shè)的學(xué)習(xí)情境不僅要有趣，還要體現(xiàn)力與形狀的關(guān)系。由此，教師創(chuàng)設(shè)的學(xué)習(xí)情境是：玩變臉游戲，要求用手把臉變成不同的樣子。這個(gè)情境很好地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。學(xué)生會(huì)興高采烈地玩游戲，將臉變出多種多樣的形狀。此時(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)情境問題尤為重要。若情境問題僅僅是“你的臉變成了什么樣子？”，學(xué)生就只會(huì)關(guān)注形狀的變化，無法將力與形狀產(chǎn)生聯(lián)系，不利于建構(gòu)核心概念。因此，教師需要圍繞核心概念設(shè)計(jì)情境問題。既然學(xué)生需要認(rèn)識(shí)力可以使物體的形狀發(fā)生改變，那么在玩游戲的過程中，不僅要關(guān)注形狀變化，還要關(guān)注如何用力。因而，可以將情境問題設(shè)計(jì)為：“你是怎么做的？你的臉發(fā)生了什么變化？”

創(chuàng)設(shè)隱含上位概念的學(xué)習(xí)情境，需圍繞核心概念設(shè)計(jì)情境問題，能有效暴露學(xué)生的前概念。教師可以以此來設(shè)計(jì)后續(xù)教學(xué)活動(dòng)。這個(gè)過程能為探究實(shí)踐與科學(xué)思維的螺旋發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)，為小學(xué)科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂提供較好的開端。

二、貫連“探究實(shí)踐”與“科學(xué)思維”螺旋上升的紐帶——問題與證據(jù)

學(xué)習(xí)進(jìn)階是對(duì)學(xué)生在一個(gè)時(shí)間跨度內(nèi)學(xué)習(xí)和研究某一概念或主題時(shí)，連貫且逐漸深入的思維方式的描述。學(xué)習(xí)進(jìn)階理論認(rèn)為，學(xué)生對(duì)某一主題或核心概念的理解不是一蹴而就的，而是不斷積累和發(fā)展的過程。那么學(xué)習(xí)的路徑也應(yīng)該是一個(gè)逐漸積累、日臻完善的過程。教師應(yīng)該設(shè)計(jì)“少而精”的學(xué)習(xí)內(nèi)容，通過層層遞進(jìn)的探究活動(dòng)來幫助學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)和思維的縱深發(fā)展。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為學(xué)習(xí)是一個(gè)主動(dòng)建構(gòu)的過程。在探究活動(dòng)中，教師可以通過適當(dāng)?shù)膯栴}，激發(fā)學(xué)生的積極思維，讓新舊知識(shí)發(fā)生作用，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)新的認(rèn)知。

小學(xué)科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂中的“探究實(shí)踐”和“科學(xué)思維”需要相互關(guān)聯(lián)、螺旋上升。而貫連它們的紐帶就是問題與證據(jù)。問題在探究實(shí)踐中客觀存在，能激發(fā)學(xué)生思考，推進(jìn)探究的層層遞進(jìn)，促進(jìn)學(xué)生探究能力的逐步提升。而在探究實(shí)踐中獲得的證據(jù)能為學(xué)生的思維提供支撐，促進(jìn)學(xué)生思維能力的螺旋發(fā)展。具體操作要點(diǎn)如下：

1.依據(jù)概念的建構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)環(huán)相扣的關(guān)鍵問題。小學(xué)科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂中的“問題”指的是圍繞探究目標(biāo)在探究活動(dòng)中精心設(shè)計(jì)又指向明確的關(guān)鍵問題。這些具有一定邏輯關(guān)系的關(guān)鍵問題組成問題鏈，環(huán)環(huán)相扣，共同指向核心概念。也就是說，這些關(guān)鍵問題是在一個(gè)個(gè)層層遞進(jìn)的探究活動(dòng)中產(chǎn)生的，是為達(dá)成探究目標(biāo)而設(shè)定的。同時(shí)，這些問題又都指向同一個(gè)核心概念的建構(gòu)。因此，在設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題時(shí)，先要明確核心概念，依據(jù)概念的建構(gòu)，定位好每一個(gè)活動(dòng)的目標(biāo)，再圍繞活動(dòng)目標(biāo)設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題。蘇教版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)上冊(cè)《點(diǎn)亮小燈泡》一課，指向課標(biāo)中“物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)與相互作用”的核心概念。其內(nèi)容要求是知道構(gòu)成電路的必要元件，說明形成電路的條件?；谝陨戏治觯骄炕顒?dòng)的目標(biāo)為：經(jīng)歷點(diǎn)亮小燈泡的探究活動(dòng)，通過分類、比較、分析等思維方法，對(duì)點(diǎn)亮小燈泡的連接方法進(jìn)行歸納，了解電流的通路。依據(jù)概念的建構(gòu)，從學(xué)生的前概念入手，依據(jù)活動(dòng)目標(biāo)設(shè)計(jì)環(huán)環(huán)相扣的關(guān)鍵問題。為了了解學(xué)生的前概念，設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題：利用電池、燈泡和導(dǎo)線，你能想辦法讓小燈泡亮起來嗎？為了引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)觀察結(jié)果進(jìn)行有依據(jù)的預(yù)測(cè)，設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題：仔細(xì)觀察多種電池以及小燈泡的外部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，你現(xiàn)在認(rèn)為哪些連接方法能讓小燈泡亮起來？為了幫助學(xué)生進(jìn)行分類、比較、分析、歸納等思維活動(dòng)，并逐步建構(gòu)科學(xué)概念，設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題：根據(jù)實(shí)測(cè)的結(jié)果，歸納能點(diǎn)亮小燈泡的連接方法有什么共同點(diǎn)？不能點(diǎn)亮小燈泡的連接方法又有什么共同點(diǎn)？比較不亮的和亮的連接方法，有什么不同？以上環(huán)環(huán)相扣的關(guān)鍵問題，全部指向電流通路的概念建構(gòu)。在探究活動(dòng)中，學(xué)生不僅提升了探究能力，還在分類、比較、分析、歸納等思維活動(dòng)中促進(jìn)了思維的發(fā)展。

2.圍繞思維的發(fā)展提供具有內(nèi)在邏輯的證據(jù)。小學(xué)科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂中的“證據(jù)”指的是學(xué)生在科學(xué)探究活動(dòng)中通過觀察、實(shí)驗(yàn)、調(diào)查等多種途徑來獲得事實(shí)和證據(jù)，通過對(duì)證據(jù)的提取、整理、組合形成具有內(nèi)在邏輯關(guān)系、能夠證實(shí)（證偽）科學(xué)問題的證明鏈條。蘇教版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)《撬重物的竅門》，學(xué)生需要通過大量數(shù)據(jù)和思維活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)省力、費(fèi)力和不省力也不費(fèi)力的杠桿。在教學(xué)時(shí)，教師可以通過兩次探究活動(dòng)，讓證據(jù)之間形成內(nèi)在邏輯，以此促進(jìn)學(xué)生思維的提升。例如，第一次活動(dòng)，學(xué)生只用平衡尺探究：在什么情況下，輕的物體能把重的物體撬平衡？學(xué)生得到的證據(jù)都是支點(diǎn)左側(cè)重右側(cè)輕的數(shù)據(jù)。此時(shí)，學(xué)生只需要對(duì)證據(jù)經(jīng)歷比較、歸納的思維方法，得出初步的結(jié)論。第二次活動(dòng)，學(xué)生完成挑戰(zhàn)性的任務(wù)：如果在支點(diǎn)左側(cè)10厘米處掛3個(gè)鉤碼，那么在右側(cè)怎么掛才能平衡呢？面對(duì)這個(gè)問題，學(xué)生首先要進(jìn)行猜測(cè)，而這個(gè)猜測(cè)的過程實(shí)際是利用上一個(gè)活動(dòng)的結(jié)論進(jìn)行推理。究竟推理的是否正確，學(xué)生要搜集第二次證據(jù)進(jìn)行論證。對(duì)搜集到的新證據(jù)再次進(jìn)行比較、分析和歸納，建立證據(jù)與解釋之間的關(guān)系。學(xué)生的思維在具有邏輯關(guān)系的證據(jù)中，經(jīng)歷多次推理論證，得到不斷發(fā)展。

總之，設(shè)計(jì)螺旋遞進(jìn)的探究活動(dòng)，需要依據(jù)核心概念的建構(gòu)，定位好每一個(gè)活動(dòng)的探究目標(biāo)并設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題。創(chuàng)設(shè)思維發(fā)展的有利條件，需要依據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)階，提供具有內(nèi)在邏輯的證據(jù)。由此，小學(xué)科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂通過問題與證據(jù)貫連探究實(shí)踐與科學(xué)思維，并促進(jìn)其螺旋發(fā)展。

三、關(guān)注科學(xué)思維顯性化的方法——轉(zhuǎn)變?cè)捳Z方式

小學(xué)科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”科學(xué)課堂通過問題與證據(jù)貫連探究實(shí)踐與科學(xué)思維時(shí)，不僅需要關(guān)注學(xué)生的探究實(shí)踐能力，還要關(guān)注其科學(xué)思維能力。探究實(shí)踐是以實(shí)踐為特征的科學(xué)探究活動(dòng)，學(xué)生在動(dòng)手操作、實(shí)驗(yàn)?zāi)M、信息搜集、觀察考察等過程中，探究實(shí)踐能力很容易顯現(xiàn)。但是，科學(xué)思維是以心智為特征的各種思維活動(dòng)，很難顯現(xiàn)出來。因此，科學(xué)思維的顯性化就顯得尤為重要。讓科學(xué)思維顯性化的方法有很多，小學(xué)科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂更加突出話語方式的轉(zhuǎn)變。在問題與證據(jù)中學(xué)生不斷地進(jìn)行科學(xué)思維活動(dòng)。課堂中，學(xué)生需要充足的時(shí)間思考和充分的機(jī)會(huì)表達(dá)。因此，學(xué)生的話語方式應(yīng)該轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬W(xué)多說。相反，教師的主要任務(wù)不是教，而是引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)，所以教師的話語方式應(yīng)該轉(zhuǎn)變?yōu)樯俳躺僬f。課堂中的對(duì)話與互動(dòng)是主體間的平等交流，在師生之間、生生之間的對(duì)話互動(dòng)中，學(xué)生的科學(xué)思維得以顯性化。具體的操作要點(diǎn)如下：

1.改變對(duì)話的形式，呈現(xiàn)每個(gè)學(xué)生的思維。傳統(tǒng)的科學(xué)課堂，最常見的師生互動(dòng)是教師與學(xué)生之間的對(duì)話與交流，缺少學(xué)生與學(xué)生之間的有效互動(dòng)。即使在小組討論中，真正參與的學(xué)生也很少。這使得學(xué)生之間的互動(dòng)流于形式。高效的生生互動(dòng)可以調(diào)動(dòng)來自不同學(xué)生、不同維度的學(xué)習(xí)資源，觸發(fā)學(xué)生之間思維地碰撞，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，促進(jìn)每個(gè)學(xué)生探究實(shí)踐能力與科學(xué)思維能力的發(fā)展。因此，當(dāng)提出一個(gè)探究問題后，教師需要留給學(xué)生充足的時(shí)間獨(dú)立思考。之后，讓小組內(nèi)的每個(gè)學(xué)生都發(fā)表見解，充分表達(dá)自己的想法，認(rèn)真聽取他人觀點(diǎn)，在組內(nèi)形成一致想法。最后，學(xué)生在組間進(jìn)行交流，生生互動(dòng)，分享和表達(dá)各自小組的想法。在這個(gè)過程中，學(xué)生多學(xué)多說，教師少教少說，讓每一個(gè)學(xué)生的思維都得以顯性化。

2.借助對(duì)話的載體，展現(xiàn)思維的過程。在探究實(shí)踐活動(dòng)中，小組內(nèi)的每個(gè)學(xué)生都要圍繞探究的問題尋找有效的證據(jù)，并對(duì)證據(jù)進(jìn)行思維加工。要使每個(gè)學(xué)生都參與到探究活動(dòng)中，并將自己的思維顯性化，就需要給他們展示和表達(dá)的機(jī)會(huì)。而小組的學(xué)習(xí)記錄單就是很好的對(duì)話載體。常見的學(xué)習(xí)記錄單是小組內(nèi)的一位同學(xué)負(fù)責(zé)記錄，這就會(huì)導(dǎo)致其余學(xué)生無法參與。教師可以對(duì)學(xué)習(xí)記錄單做一些改變，使之能展現(xiàn)出每個(gè)學(xué)生的想法，給他們提供展示和交流的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生的獨(dú)立思考與小組討論相結(jié)合。例如，每個(gè)學(xué)生可以將自己的想法寫在便利貼上，然后將便利貼粘到小組的記錄單上，之后再與小組內(nèi)的同學(xué)進(jìn)行解釋與交流；學(xué)生還可以將顯性的文字或圖畫記錄在大的展示板上，方便與全班進(jìn)行展示交流。此外，學(xué)生在交流時(shí)，利用話語表達(dá)的框架也利于學(xué)生思維顯性化。例如，讓學(xué)生按照這樣的語言進(jìn)行表達(dá)：我們的觀點(diǎn)是什么，我們的證據(jù)是什么，我們的結(jié)論是什么等。學(xué)生在用這樣的話語框架表達(dá)時(shí)，就已經(jīng)將思維過程展現(xiàn)出來了。

四、創(chuàng)設(shè)利于遷移應(yīng)用的新情境——新問題與新證據(jù)

小學(xué)科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂強(qiáng)調(diào)探究實(shí)踐和科學(xué)思維的螺旋發(fā)展，課堂的結(jié)束并不是發(fā)展的結(jié)束，學(xué)生還需要對(duì)核心概念進(jìn)行深化理解。思維需要遷移應(yīng)用，以解決實(shí)際問題。所以，教師需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)新的情境，此情境也必須是指向核心概念的。其關(guān)鍵操作與前文一致，仍然是圍繞核心概念設(shè)計(jì)新的情境。而后經(jīng)歷與上文一樣的過程，圍繞核心概念、探究目標(biāo)與思維發(fā)展，再次通過新問題與新證據(jù)將探究實(shí)踐與科學(xué)思維關(guān)聯(lián)共生、螺旋發(fā)展。蘇教版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)下冊(cè)《熱脹冷縮》一課，學(xué)生通過遞進(jìn)的探究活動(dòng)，依據(jù)觀察到的現(xiàn)象，通過分析、歸納等思維方法，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)液體都具有熱脹冷縮的現(xiàn)象。最后，老師創(chuàng)設(shè)新的情境問題：生活中瓶裝的醬油、飲料、純凈水等，都沒有灌滿，而是留有一段空隙，這是為什么呢？這個(gè)問題指向了概念的應(yīng)用。學(xué)生在思考這個(gè)問題時(shí)，需要將概念進(jìn)行遷移應(yīng)用并解釋實(shí)際問題。除此之外，教師可以繼續(xù)創(chuàng)設(shè)新的情境問題，幫助學(xué)生將本課學(xué)到的探究方法與思維方法進(jìn)行遷移，去研究新的問題。例如：固體有沒有熱脹冷縮的現(xiàn)象呢？用我們這節(jié)課中學(xué)到的方法想一想，該怎么研究？此時(shí)，學(xué)生在新的情境問題中需要將方法進(jìn)行遷移，再次經(jīng)歷探究活動(dòng)與思維活動(dòng)，以此實(shí)現(xiàn)探究實(shí)踐與科學(xué)思維的螺旋上升。

綜上所述，小學(xué)科學(xué)“雙螺旋結(jié)構(gòu)”課堂需要圍繞核心概念設(shè)計(jì)情境問題，以此來創(chuàng)設(shè)隱含上位概念的學(xué)習(xí)情境；設(shè)計(jì)環(huán)環(huán)相扣的關(guān)鍵問題和提供具有內(nèi)在邏輯的證據(jù)，以此貫連“探究實(shí)踐”與“科學(xué)思維”，并促其關(guān)聯(lián)共生、螺旋發(fā)展；利用話語方式的轉(zhuǎn)變，將科學(xué)思維顯性化；圍繞核心概念、探究目標(biāo)與思維發(fā)展創(chuàng)設(shè)新的情境，通過新問題和新證據(jù)將探究實(shí)踐與科學(xué)思維再次關(guān)聯(lián)共生、螺旋發(fā)展。

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