小學科學在線翻轉教學模型的構建與實踐研究

王智明

(河南省南陽市宛城區教體局教學研究室 河南南陽 473000)

小學科學課程以培養學生科學素養為宗旨，課程定位是基礎性、實踐性、綜合性課程，倡導以探究式學習為主的多樣化學習方式，面向全體學生，突出學生主體地位，保護學生的好奇心和求知欲[1]。課程重在培養學生對科學的興趣、正確的科學思維方式和科學學習習慣。思維活動是科學教學的核心活動，科學思維是科學學科最本質的特征，科學教學應實施基于思維的科學探究，圍繞核心素養的培養，創設良好的教學情境，設置恰當的問題情境，引發學生認知沖突，激發學生主動思維，在深入有效的師生互動、生生互動中進行科學探究，引導學生在做中學、在學中思，培養和發展學生的科學思維，提升思維品質。

一、小學科學在線教學的困境和機遇

2020年春期，在全國防控新冠疫情階段，在線教學因不受時空限制的優勢被推向風口，學校教師變身“主播”，給學生上網課。雖然在線教育在我國教育領域已經發展多年，但更多是以社會培訓機構的市場開發和推廣的形式呈現，由中小學校主導的、面向全部中小學生的在線教學尚屬初次嘗試，并無太多的理論指導和現成的經驗可以學習借鑒。具體到小學科學課來講，科學課程的實踐性強，課程標準倡導學生“像科學家一樣去進行科學探究”，教材編寫也是以學生的探究活動為主要組織形式，學生需親身經歷和體驗科學探究的過程。在線課堂的優勢在于，能突破時空所限，縮短師生的物理距離，實現遠程教學。同時，在線課堂的弊端也很明顯，如多數網課只是把縮短時間版的線下課堂搬到了線上，且隔屏教學的交互性非常差，基本上是教師的“自言自語”，實際上是用網絡設備“滿堂灌”，缺少了師生面對面交流的在線課堂，使很多教師失去了對課堂和處于“客戶端”的學生掌控的底氣和自信，學生的“在線”與“在學”之間也無法準確衡量。這樣的科學在線課堂，一是難以保證學生準備充足的材料進行科學探究；二是難以獲得學生探究過程的即時信息和有效反饋；三是學生居家狀態下，無法進行小組合作學習；四是探究數據的收集和處理、論證的過程等不易組織；五是師生互動、生生互動等研討環節不易進行；六是觀摩式的課堂，學生的注意力極易分散。事實上，由線下轉為線上，教學形式發生了改變，相應的教學方法、教學資源、教學評價體系等都要有相應的創新，形成適應在線教學的實踐經驗和理論體系。我們要善于從困難和挑戰中尋找機遇，揚長避短，結合學科特點，尋求新的突破。比如，線下的科學課堂，經常遇到課堂探究時間不夠的問題，40分鐘的時間總是感覺太短，學生往往下課鈴響時還意猶未盡，科學思維的連貫性、深刻性等被迫中斷，探究深度也因時間不充分而打折扣。而居家學習可以彌補這一缺憾，學生在家進行科學探究活動，不受課堂40分鐘時間的約束，更有利于學生的自主探究，有利于發展學生的科學思維。

二、小學科學在線翻轉教學模型的構建和實踐

結合小學科學課程性質和培養目標，為設計和實施促進學生科學思維發展的在線科學課堂，我們在課堂實踐中總結提煉出在線翻轉教學模型（如圖）。傳統課堂是課上傳授、課后強化，翻轉課堂是課前傳授、課中強化，即課前通過錄播小視頻推送學習任務，學生居家進行科學探究，課中師生線上見面課，進行在線研討。

小學科學在線翻轉課堂模型

此模型對促進學生科學思維的優勢在于：

第一，符合科學思維活動的開放性特征。科學思維活動是學生在探究過程中不斷發現、思考、證實或證偽，和觀點不一致的內容也可以研究，得出與預測不同的結果更要分析原因、再次探究……這些開放性的探究活動都需要時間的保證。課前錄播階段，是學生居家進行科學探究的環節，相比較線下課堂，此環節沒有了課堂時間的制約，學生按照教師推送的錄播視頻的示范，準備探究材料進行探究，有較充足的探究和思考時間，活動是連貫的，思維也是連貫的。需要重復多次的實驗、長期的觀察記錄、可能出錯的探究過程等科學課上常見的方法和問題，都有了進行和解決的條件。如一年級上冊“植物”單元，學生對植物的科學觀察，需要從整體到局部，不但觀察莖和葉等主要器官的形態，還要觀察植物在一段時期內的生長變化，從“有生命”的視角認識植物的生命特征。單憑在課堂上短暫的觀察，無法很好地達到教學目標，也無法促進學生分析、評價等科學思維的發展。教師在課前錄播階段，教給學生科學觀察和記錄的方法，由學生長期觀察家里或小區的任意一株植物，用拍照、繪圖或文字的方式記錄，根據實際情況還可以測量和記錄莖的長度、莖的直徑、葉的大小等數據，搜集證據，上傳記錄單。課中直播階段，教師引導學生分析記錄單上的信息，幫助學生初步構建“植物是有生命的”這一核心概念。課后點播階段，教師為學生布置種植自己喜歡的植物的任務，并推送給學生關于植物生長各個階段的短視頻，供學生根據自己的興趣和需要觀看，這樣不但能拓展學生的視野，而且能加深學生對植物多樣性的認識，引發學生對植物與環境關系、與人類關系的思考。

第二，符合科學思維活動的獨特性特征。認知主義學習理論認為兒童是刺激的主動尋求者和環境的主動探索者，任何一個年齡階段的兒童在與外界相互作用的過程中，都有一套獨特的表征及解釋世界的方法和原則[2]。純線下的科學課堂中，教師經常對學生的探究活動有較多干預，在一定程度上會把學生的思維帶入成年人的模式，妨礙學生科學思維的獨特性。如課堂上過于簡單的無思維含量的問題設計，教師憑主觀經驗評價學生活動等，不給學生反思評價的機會，教師直接給出結論而不是引導學生分析推理得出結論等。這些設計暴露出教師“不相信學生”心理基礎上的焦慮和迫切，用“教知識”代替“教聰明”。而學生居家期間的線下探究，可排除背景干擾，真正“卷入”事件，進行深入的、個性化的思考。如二年級上冊“材料”單元第6課“做一頂帽子”，學生通過用不同材料制作同種物品（帽子），體會物品的功能和用途可能不同，從而加深學生對材料的理解。學生在單元學習中，從研究辨別各種材料到利用材料所具有的功能來設計產品，思維方式也隨之發生轉變，設計和制作是極具個人色彩的創造性思維，學生需要根據產品的功能需求選擇材料、設計樣式、交流評價等。學生根據教師的線上指導示范和要求居家進行制作，能避免線下課堂教師可能過多干預的同時，可以最大程度保證自己設計、創造活動的獨特性。

第三，符合科學思維活動的挑戰性特征。科學思維活動中的分析活動過程是：收集數據→匯總數據→分解數據→分析各部分數據間的關系→確定數據間的關系；評價活動的過程是：明確評價的對象、標準、形式→核查或評論評價對象→交流評價結果→提出改進建議；創造活動的過程是：產生創新需求→進行創新→交流評價→改進創新。這些思維活動均具有挑戰性，在課前學生充分探究并上傳探究結果的基礎上，課中直播階段，教師參與的分析、評價更易于實施，而且學生有了前期的做中學、學中思的基礎，分析和評價有較充分的素材，線上直播研討的形式為師生互動、生生互動提供了可能。如五年級上冊“光”單元第8課“評價我們的太陽能熱水器”，在課前“做個太陽能熱水器”的基礎上，明確評價的對象、評價的標準、評價的形式，根據設計要求制定熱水器評價標準，即熱水器內的200毫升冷水放在陽光下，15分鐘內溫度上升的數據，每5分鐘監測一次溫度。雖然各組制作的太陽能熱水器都有不同，但檢驗的標準應相同，遵守共同的檢驗規則，才能準確評價熱水器的效能。學生對這種形式的“比賽”很感興趣，經歷評價活動的完整過程，發展科學思維的效益，較之比賽結果更有價值。

綜上，疫情背景下和后疫情時代的研究和教學實踐證明，小學科學在線翻轉課堂模型以學生的主題探究學習為主，教師對在線翻轉課堂的設計和引領、介入和干預、管理和評價有更深刻的理解，更理想的實踐效果，學生的興趣激發、探究投入積極性、采集證據和整理證據的認真和規范程度、探究活動結果的表達和展示水平等均有所提升，是培養學生科學思維的有效途徑。