有序開展科學探究培養學生科學素養

◎李偉明

有序開展科學探究培養學生科學素養

◎李偉明

小學科學課程包含物質科學、生物科學、地球與宇宙科學和技術與工程四大領域。由于受到時間、空間以及模擬實驗條件的限制，學生在學習地球與宇宙領域相關知識時，無法對研究對象進行直接的探究，對于科學知識的理解浮于表面。因此，在地球與宇宙領域的教學中，教師需要必須認識學生已有的生活經驗和心理特點，清晰其核心科學概念，通過有效的教學方法，引導學生進行科學探究，從而完善和建構科學概念。

那么，如何有效開展教學，促進學生對地球與宇宙科學領域科學概念的掌握呢？本文以《小學科學（科教版）》（五年級下）《誰先迎來黎明》一課為例，談談具體做法。

一、創設有效情境，糾正錯誤概念

首先，在科學概念建構過程中，教師可以利用談話、問題等方式，充分發現學生的科學前概念。然后，教師從學生的前概念出發創設問題或情境，引發學生的認知沖突，找出學生的思維困境。最后，教師以探究活動為載體，引導學生在親身探究的過程中領悟已有的科學事實。

如筆者執教《誰先迎來黎明》時，發現學生對于黎明的概念，表達得不準確。所以，在教授本節課的內容之前，我需要糾正學生對于“黎明”的錯誤前概念。我以霧靈山日出的視頻作為情景導入，讓學生談論日出前后的景象；接下來，出示晝夜交替分界線圖，讓學生初步感受晝夜交替時的現象為黎明，為接下來的模擬實驗觀察點選擇提供基礎。學生基于有效的情境，在一次次的交流和討論中，不斷地修正科學前概念，從而為下一步的學習提供保障。

二、創設結構材料，進行模擬實驗

《小學科學課程標準（2017版）》指出：“地球與宇宙中的有關現象、事物和規律，具有時間和空間的復雜性，需要對它們運用實地觀察、長期觀測、建構模型、模擬實驗、邏輯推理等方法進行研究。”由此可見，因受時間、空間的限制，學生無法對地球與宇宙的相關知識進行直接探究，所以，教師需要通過模擬實驗，讓學生對其有著清晰的認識。有目的的模擬實驗具有一定的思維空間，能使學生獲得反映事物本質屬性和共同特征的感性認知。教師要為學生提供有結構的模擬實驗材料，減低模擬實驗的難度，減少不可控因素的影響，促進學生完善抽象的科學概念。

課堂上，有學生提出問題“北京和烏魯木齊誰先迎來黎明？”教師需要通過實驗，引導學生完成認知。在以往的教學實驗中，會有許多細節需要特別注意，如手電筒保持不動；地球儀要緩慢轉動；燈光和地球儀之間的距離需要調節；地球儀上的兩個城市先處于背光處；學生要站在晝夜分界線上觀察，等等。以往許多學生因操作難度較大，沒有規范觀察，得出的實驗結果多以猜測為主。因此，在模擬實驗材料的選擇上，我以科技創新產品作為模擬實驗的材料，很大程度上降低了操作的難度。這樣，每個小組的成員都充分參與實驗中，加深對模擬實驗的認識，有利于學生形成抽象的科學概念，進而達到教學目標的目的。

三、運用推理能力，拓寬思維空間

科學概念的學習需要學習者通過新舊經驗間的相互作用進行建構。在這個過程中，學生需要發揮推理能力，從而對建構起來的新概念進行遷移運用。推理能力彌補學生抽象思維能力的不足。因此，培養學生的推理能力，有助于擴寬學生的思維空間。

教師利用學生已有的生活經驗，通過四段視頻，即向前行駛的汽車、向后行駛的汽車、向上升的電梯和順時針旋轉的旋轉木馬，引導學生建立“相對運動”的概念。在學生理解相對運動的基礎上，教師通過已有的四段視頻，引發學生思考“如何借助太陽的運動方向來反推地球的自轉方向”，讓學生學會從太陽的東升西落推出地球的自轉方向，使“自西向東”概念浮出水面。抽象概念的建構需要給予學生充足的時間觀察、思考、討論，從而內化為學生的信息，使其獲得相應的科學知識。

四、借助現代設備，加強思維訓練

在小學科學課堂教學中，教師如果只是向學生提供形成科學概念的感性材料，而沒有引導學生充分參與思維加工活動，那么就會使學生已有的生活經驗和科學概念處于“分離狀態”，造成學生對科學概念認識的片面性。在地球與宇宙領域的科學概念中，許多天體運動無法通過常規操作來展示與描述，因此，需要教師提供直觀形象的材料，比如微課。微課教學讓學生身臨其境地感受科學現象，彌補課堂教學的不足。微課教學等現代設備的教學方式，不僅培養學生自學能力，還能夠幫助完善科學概念。

學生通過模擬實驗，驗證北京比烏魯木齊先迎來黎明。然而，這個結論是不完整的。教師需要增加英國倫敦和美國紐約兩座城市，讓學生通過旋轉地球儀感受倫敦和紐約的方位，引發學生進一步討論和分析。在這個過程中，教師培養學生嚴密的邏輯思維，完善學生的認知結構，構建并完善“地球在不停地自西向東自轉，所以越靠東邊越先迎來黎明”的科學概念。

學生的年齡和認知水平決定了本節課科學概念的學習不可能是一次性完成的，而是要經過一系列反復的過程。因此，教師借助現代技術，可以直觀呈現學生的思維盲點，更好地突破和完善教學難點。

綜上所述，教師需要認識學生已有的生活經驗和心理特點，清晰其核心科學概念，才能更好地通過有效的教學方法引導學生進行科學探究，從而完善和建構科學概念。

（作者單位：福建省晉江市第二實驗小學）

（責任編輯：楊寧）