基于兒童立場的學習設計

潘良曉 王曉峰 高青青

在教材編寫組的指導下，我們團隊在浙江省瑞安市安陽實驗小學（城區學校）、瑞安市塘下實驗小學（鄉城學校）對《呼吸與消化》單元進行了三輪試教。試教中，我們力圖基于兒童立場進行學習設計，引導學生有效地開展科學實踐活動。

測查前概念，找準學習起點

我們根據單元核心概念“人體具有進行各種生命活動所需的器官，和外界進行著物質和能量的交換”設置了19個問題，分別對城區、鄉鎮小學的60余名學生做面對面訪談，根據訪談結果設計問卷，對試教班級學生進行前概念調查。訪談與問卷調查結果如下。

1.關于呼吸的調查

（1）對呼吸器官的認識

為了解學生對于呼吸器官的原有認識，我們設計了“哪些器官會參與呼吸活動”的調查問題，大多數學生會說出“口、鼻、肺”等，少數學生會提到心臟、胃等其他器官。學生對于進一步的問題“呼吸器官如何參與呼吸活動”則不能清晰表述，特別是對于“肺”的認識，多數學生不能說出肺是如何參與呼吸的。

（2）對呼吸與生命活動關系的認識

調查顯示，四年級學生對于自己的呼吸已有一定的認識，能明確知道自己呼吸時吸入氣體與呼出氣體存在差異。35%的學生認為“吸入氧氣呼出二氧化碳”，30%的學生認為“吸入氧氣和二氧化碳，呼出二氧化碳”。學生的這些認識主要來自課外閱讀或科普節目。

學生認為影響呼吸速度的因素主要有“運動”（95%）、“情緒波動大”（55%）以及“憋氣”（27.5%）。對運動影響呼吸的原因，大部分學生認為“運動帶動呼吸”（65%），少數學生認為體內氣體代謝加快（35%），他們認為我們身體需要空氣，空氣會被身體“吃”掉、“消耗”掉。這些說明學生對運動與呼吸的關系還存在模糊的認識。

關于肺活量的探查，絕大多數學生（85%）在日常生活學習中已經聽說過肺活量，卻無法準確描述什么是肺活量。這部分聽說過肺活量的學生中，50%的學生明確說明在體測過程中測量過肺活量，35%的學生測量過肺活量，但并不清楚自己測的是肺活量。

2.關于食物與消化的調查

食物是我們人類生存的基礎，是學生非常熟悉的。為了解學生的原有認識，我們分別從食物、消化兩個方面進行探查。

（1）食物方面的探查

探查學生的相關數據見表1，可以看出。

學生對于食物的作用已有一定認識，并聚焦于能量、營養、抵抗力。通過訪談追問，了解到學生的這些認識主要來自與父母的日常交流。

學生對于食物的分類主要是按主食、副食，此外還有按營養和食用方法分類的，這可能與他們的日常生活經歷有關。

對于食物中的營養，很多學生知道食物中含有維生素、蛋白質、礦物質等，但對具體食物中富含的營養及其作用的認識是不完善的。

（2）消化方面的探查

因為學生在日常生活中有非常多的機會對牙齒進行直接觀察，所以學生都能發現我們的牙齒存在明顯的差異。許多學生對于身體內看不見的消化道只能說出（或畫出）胃、腸等經常聽到的器官名稱，部分學生還會將心臟、肺等器官歸為消化器官。

經歷科學實踐，建構核心概念

1.設計適宜的學習活動

呼吸方式可分為胸式呼吸（吸氣時腹凹陷）和腹式呼吸（吸氣時腹鼓起）。無論哪種方式，胸腔都是在變化的。在《感受我們的呼吸》一課教學前的訪談中，我們發現幾乎沒有學生關注到呼吸時胸腔的變化，他們認為肚子（腹部）的變化是最明顯的。基于學生的認識起點，我們設計了如下學習活動。

活動一：雙手分別放在肋骨和腹部，體驗深呼吸時胸部和腹部的變化。

活動二：借助胸腔模擬裝置來觀察呼吸過程。

活動三：回歸到人體，描述參與呼吸的部位（器官）。

在關于食物的探查中，從學生對“選擇以下食物作為你的中餐”問題的回答中，發現學生對于食物的選擇多基于個人的喜好。基于此，我們設計“菜譜初設計—一天的食物記錄—食物營養辨析—基于營養的菜品搭配”學習活動（教材4～6課內容），引導學生在實踐中學習科學概念，邊學習邊實踐，轉變學生已有的食品搭配思維方式。

在《食物在身體里的旅行》一課的教學中，我們讓學生根據自己的想法將食物在體內旅行的過程畫下來，發現學生對體內消化器官的認識存在模糊不清甚至錯誤的問題，集中表現在消化的順序及消化器官的功能上。因此，我們從學生的原有認識出發，引導學生經歷“畫一畫自己的想法—根據自己的推測開展模擬實驗—反思自己的想法—比較人體消化系統圖—再次反思自己的想法”的科學實踐活動，引導他們形成對消化器官的科學認識（如圖1）。

2.用邏輯推進學習活動

科學學習期望學生像科學家那樣通過一系列推理論證過程而獲得科學知識，因此，教師要關注從邏輯角度統觀和分析課堂上的認知活動。

（1）活動與活動之間的邏輯推進

試教過程中，我們嘗試著用邏輯來推進學生的學習活動。比如《呼吸與健康生活》一課，我們將學習活動和科學實踐、兒童認知推進之間的關系進行了梳理，同時對教材內容做了微調。

將閱讀資料部分放在體驗活動之后，讓學生在充分體驗的基礎上對呼吸作用的本質有深入思考。

增加一個體驗環節，在學生完成跳動活動（或原地深蹲）后，挑戰“能否不增加呼吸的次數，保持安靜狀態下的呼吸頻率”。

學生活動后發現，運動后保持運動前的呼吸頻率讓自己的身體很不舒服，從而認識到加快呼吸可以讓我們的身體更加健康。這樣，用邏輯推進活動的進展，建立起學習活動之間的聯系，使學生的科學思維一步步深入，趨于完善與嚴密。

（2）課與課之間的邏輯推進

在課與課之間，我們也用概念逐漸清晰、深化的邏輯來建立聯系。如《一天的食物》《食物中的營養》《營養要均衡》等課的學習，我們以學生“一天的食物記錄”為研究對象，給學生提供塑封紙板和子母貼。學生記錄自己一天的食物并根據一定的標準分類后，進入后兩課的學習，可以根據學習的推進，不斷調整自己的思考與記錄。如學習“食物中的營養”后，讓學生將自己一天的食物調整為根據食物營養來分類，從“吃得豐富”發展為“吃得營養豐富”。在學習“營養要均衡”時，將食物及營養卡與膳食寶塔一一對應，反思自己一天的食物是否吃得科學。與之配套的是設計可動態修正的記錄表（如圖2），記錄學生的學習軌跡，展現學生概念的建構過程。這樣，強化了單元內課與課之間的聯系，將每一課的學習統整于單元核心概念的建構之中。

3.選擇合適的科學實踐活動

教學中，我們既要認識到兒童與科學家的共同之處，如都要經歷一系列的實踐類型，也要認識到兒童與科學家在科學學習中的本質區別，如學習背景、學習特點以及對科學的理解都是有差異的。在試教中，我們正視學生的特點，選擇適合的科學實踐活動。

（1）建立模型

學生科學實踐的過程也是一個建立模型的過程，“實物模型”作為學習過程中的腳手架能幫助學生從“初始模型”向“科學模型”發展。

《感受我們的呼吸》一課，學生基于初始想法，在體驗“呼吸時身體的變化”中對呼吸過程有了進一步的認識，但這種認識仍是模糊的，還屬于基于體驗的推理。于是，教師引導學生開展模擬實驗，在驗證推理的過程中認識呼吸過程。當他們清楚地“看”到各呼吸器官在呼吸過程中的變化與作用后，就能借助模擬實驗，清晰地表述呼吸的過程及各呼吸器官的作用。

在試教《營養要均衡》一課時，我們發現學生根據膳食寶塔設計菜譜時，對營養需求量轉化為具體的菜量存在思維盲點，且因為對食物營養均衡沒有直觀概念而興趣索然。為此，我們設置了一個“選食材搭配快餐”活動：學生4人一小組，根據“膳食寶塔”中各種營養數據，對食物營養量進行計算轉換，確定要選擇的食材，到“食材商鋪”選擇食材（用仿真材料制成的食物模型）進行菜品搭配。各小組完成搭配制作后，將成品集中在展示臺展出，圍繞“營養是否均衡”進行研討與反思。“食物模型”的呈現，使學生在建構營養均衡概念時有具象的思維支架來支撐，激發了他們濃厚的學習興趣，較好地認識了營養量與食量的關系。

（2）數據的獲取、分析與解讀

收集、分析和解讀數據的科學實踐能幫助學生提取有用信息，獲得規律性結論。本單元《呼吸與健康生活》《測量肺活量》及《營養要均衡》等課涉及數據的收集與分析。試教發現，學生的數據收集需要教師精心設計與引導。如《呼吸與健康生活》一課，在測量安靜狀態下每分鐘的呼吸次數的過程中容易出現誤差，需要引導學生多次測量，然后取中間值。如果學生三次測量的數值間差距太大，則建議再次測量。改變運動形式后呼吸次數的測量只用進行一次，可將多個運動形式改變后的數據作為一個整體數據與安靜狀態做對比分析（見表2）。

（3）集體論證，建構解釋

學習的過程是個體認知的過程，也是社會建構的過程。學生在集體論證中既是經歷社會性學習的過程，也是自我建構的過程。在試教過程中，我們強調科學論證要貫穿教學全過程，引導學生在“論”中推理，在“證”中建構。如《呼吸與健康生活》一課，我們在教學中設計了貫穿課堂始終的科學論證鏈（見表3）。其他課亦是如此。

依托后測評價，檢驗學習成效

為檢驗學生單元學習的效果，在單元學習結束后我們進行了學習后測。檢測發現，對于“參與呼吸的器官”，與前測相比，教學后學生的認識準確率有了較大提升，尤其是對“膈肌”作用的認識。部分學生往往會將參與呼吸的“膈肌”歸為“呼吸器官”，這是四年級兒童對人體器官與組織的模糊認識。在吸氣和呼氣時胸腔變化的問題中，學生則從前測的正確率18%上升到92.5%。

在比較吸進去的氣體和呼出去的氣體有什么不一樣時，97.5%的學生認為吸進來的氣體氧氣多二氧化碳少，呼出去的氣體氧氣減少，二氧化碳增多。學生體驗運動前后呼吸次數的變化后，25%的學生充分感知運動后身體需要更多的氧氣。70%的學生認為運動后呼吸加快，能給人提供更多的能量，這也是呼吸的本質，即呼吸的作用是為分解體內有機物提供能量，說明這部分學生能用學習成果解釋身體感受。5%的學生認為運動后呼吸加快則肺活量增加，這部分學生已經能將運動與肺活量建立聯系。所有學生都認為肺活量大，體內含氧量大，呼吸時釋放的能量多，運動的持久性也更長。

在探討肺活量大小與什么有關時，超過50%的學生認為肺活量的大小與身高、體重有關，35%的學生認為與運動、性別有關，還有15%的學生認為與年齡、健康程度及呼吸器官的大小有關，豐富多樣的答案說明學生的思考在逐漸深入。在調查“有什么辦法增大肺活量”時，80%的學生認為應該增大運動量來提高肺活量，原因是性別和呼吸器官無法改變，健康的改善和年齡增長需要更長時間。20%的學生認為多吃飯變重和長時間深呼吸也能提高肺活量。因此，在教學中我們可以組織學生研討健康的呼吸訓練方法，進一步幫助他們認識呼吸訓練與健康的關系。

在探查中我們也發現，在設計食譜的活動中，多數學生能做到葷素搭配和主副食搭配。但在營養與食物的準確對應及營養均衡設計方面，還有許多學生仍存在認識模糊的問題。由此我們反思了《食物中的營養》一課的教學，我們認為，雖然在教學中引導學生用實驗的方法對食物營養成分進行了辨析，但對六大營養成分在各類食物中的分布的梳理不夠。于是，我們在后續試教中，特別留足時間，讓學生針對自己一天的食物記錄做營養標記并根據營養分類，而且將這個活動延續到《營養要均衡》一課，將營養與膳食寶塔中的食物對應起來，再轉化為具體的食物量。

在課堂中，我們還用食物的實物模型，幫助學生將認識的營養成分及其數量轉化為具體的菜譜。我們鼓勵學生課后將自己設計的菜譜付諸行動，將菜譜物化為營養餐，在親子設計、制作營養餐的實踐活動中深化、應用科學概念。