在《彈簧測力計》課堂探索以探究能力為導向的教學模式

◇謝靜林（安徽：安慶市德寬路第二小學）

科學技術的迅猛發展極大地改變了人類社會生活諸領域。科學作為義務教育階段一門重要的基礎學科，對培養當下以及未來適應智能化時代的合格公民具有重要作用。科技對于提升國家戰略地位的作用越發凸顯。科技人才的培養靠教育，而科學學科正是培養未來科技人才的重要途徑。

如何在核心素養時代培養學生的科學探究能力，是廣大一線科學教師亟待解決的重要問題。本文以《彈簧測力計》為例，探索學玩思行“四位一體”的課堂教學模式，即以預學激活學生自主學習儲能、以游戲激發學生自主探究興趣、以糾錯重建學生探究思維圖譜、以實踐塑造學生科學探究品格。

21世紀科學技術的飛速發展，極大影響與變革著人類的生活方式、生產方式及思維方式。科學已經不僅僅作為一種推動社會進步的重要驅動力，而且是代表著一種實事求是、追求真理的思維方式和生活態度，更是當代公民一種必備的素質。

《義務教育小學科學課程標準》在前言部分就明確指出：“小學科學課程旨在通過探究式學習，保護學生對自然的好奇心，激發他們對科學的興趣，幫助學生建立一些基本的科學概念，培養科學探究能力和科學態度，初步形成對科學的認識，從而有效地培養學生的科學素養。”21世紀是核心素養時代，核心素養時代下如何將科學學科核心素養融入日常課堂教學，緊緊圍繞科學學科核心素養，培養具有良好科學知識、敢于探究質疑、勤于動手實踐能力的學生？這是引領當下小學科學學科走向深度改革之路的重要議題。而這一切都依托科學學科核心素養這一根本框架。

一、科學學科核心素養概念

所謂科學學科核心素養，是指“學生在接受科學教育過程中，逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力”。它主要由四個維度構成，即科學觀念與應用、科學思維與創新、科學探究與交流、科學態度與責任。

在這四個維度中，科學觀念、科學思維和科學態度都是思維觀念層面的素養，唯有科學探究屬于實踐層面的素養。因此可以這樣理解：科學探究既是一種過程，也是一種學習方式和科學研究方式，還是一種學習科學觀念、發展科學思維、形成科學態度和責任的手段與途徑。

著力培養學生的科學探究能力，是有效培育科學學科核心素養的重要路徑。以下結合小學四年級科學課《彈簧測力計》，簡要闡述如何立足于學科核心素養框架，結合科學教學實際，著力培養小學生的科學探究能力。

二、教學內容簡介

《彈簧測力計》是教科版科學四年級上冊第三單元“運動和力”單元的第四課的教學內容。本單元前三節課主要讓學生了解小車動力的大小與小車之間的關系，逐漸轉向對重力、反沖力、彈力等一些重要物理概念的理解。本課教學內容從日常體育活動——拔河比賽入手，讓學生在富有生活情境的活動場景中，體會拔河比賽時雙方所展開的力的較量，從而引入研究主題——力的大小測量。

本課時主要安排了兩個學習活動，一是學生認識彈簧測力計。學生通過觀察，認識彈簧測力計的結構、計量單位、刻度標識及如何讀數。這是彈簧測力計使用的前提。二是學生能正確使用彈簧測力計測量力的大小。在學生使用彈簧測力計測量力的大小時，一方面要有效引導學生切身感受不同力的大小，另一方面讓學生學會先估計后測量物體的方法。

三、以探究能力為導向的小學科學“四位一體”教學模式

以探究能力為導向的小學科學“四位一體”教學模式，是指以培養學生對科學理論與實踐的探究能力為主，形成學玩思行“四位一體”的課堂教學模式。所謂“學”，即課前學生的自主預學，讓學生明白知識重點；“玩”，即課堂上教師設計的科學游戲活動；“思”則是依托錯題，通過讓學生主動思考錯誤成因，幫助學生重新建立正確的知識體系；“行”是指動手實踐，通過親自動手進行科學小實驗，掌握實驗方法，形成科學思維鏈。學、玩、思、行四個元素相互作用、相互影響，共同幫助學生形成自主探究這一核心能力。

（一）以預學激活學生自主學習潛能

教材是知識呈現的重要文本載體。教材中的文字、圖片等都是可學習的資源。教材是架在教師和學生之間的一座隱形橋梁，一頭連著教師的教學，一頭連著學生的學習。因此，教師要以教材為藍本，巧妙設計預習問題，幫助學生有效學習教材。

學生與教材的互動，其實就是學生知識體系重新整合的過程，就是學生思維水平不斷發展的過程，更是學生自主探究問題與解決問題的過程。

這個過程從某種程度上說，即學生自主學習能力儲存的過程。預學作為自主學習的一種重要學習活動，是學生主動嘗試發現問題、思考問題、尋著問題解決方法以及動手實踐等寶貴學習品質與能力發展的重要途徑。

為此，教師要善于設計預學問題，以問題為引領，有效引導學生自主學習能力的不斷增長。結合本節課學習內容，設計了“是否能說出彈簧測力計的各部分結構名稱與其作用？”這個重要預學問題。課堂上再讓學生匯報預學結果，并提出檢驗性學習任務，要求正確拼裝一支彈簧測力計。預學+檢驗的課前自主學習活動讓學習變得更加高效。

（二）以游戲激發學生自主探究興趣

小學生由于身心發展特點，樂于在富有生活化的游戲活動中學習知識。小學科學知識豐富有趣，其中不乏一些非常令學生產生高度興趣的小實驗。

因此，教師可以緊緊抓住學生這一身心特點，根據教學內容，巧妙設計情境活動，將游戲引入課堂，讓學生在各種游戲活動中回顧科學知識、梳理知識體系、豐富科學體驗，從而以游戲充分激發學生自主探究的興趣。本節課在導入部分，通過情境拋出問題，詢問學生：平時在比力氣大小時有什么好的辦法？學生紛紛發言，頓時調動起學習情緒。隨后教師化身為魔術師，隨即引出拉力器，并請兩位學生到前面展示自己強大的肌肉力量，看看誰的力氣大。

在導入部分就將學生的注意力與積極性集中在問題上，最大限度地發揮了游戲對于科學教學之功效。通過這個小小的肌肉力量對抗游戲，一方面學生發現拉力器被拉得越長，表明該學生的力氣越大；另一方面，拉力器在放松后，彈簧會恢復原狀。由此得出結論：彈簧像橡皮筋一樣具有彈性。

（三）以糾錯重建學生探究思維圖譜

學生在學習過程中出現各種錯誤，乃是學習之必然現象。以錯誤為師，引導學生主動反思錯誤成因，形成有效的改正策略與方法，這對學生而言至關重要。尤其是小學科學學科，實驗操作是教學的重頭戲，而掌握正確的實驗方法則是重中之重。正確的實驗方法是點燃科學探究思維與實踐能量的火石。正確的實驗方法建立于一系列嚴謹的科學知識和概念、積極主動的科學實驗態度以及精準的科學思維譜系等基礎之上。

實驗操作的本質就是揭示科學本質規律，而這離不開正確的知識體系、科學精神、思維譜系的共同作用。失去任何一方，都會造成實驗錯誤。而錯誤實驗從另一個層面如實反映出學生對于教學內容理解的偏頗。這種偏頗正是學生探究思維圖譜整體框架的失衡與錯誤聯結。

面對這種情形，教師借糾錯以幫助學生重新梳理錯亂的思維圖譜。教學之前，先找一位學生使用傳統的方法，用彈簧測力計測量物體重力，并將此錄制為教學視頻。課上讓學生觀看本段視頻，找一找實驗操作的錯誤之處。糾錯是學生最感興趣的事，但要快速找出錯誤之處，必須形成科學準確的知識與思維體系。讓學生糾正實驗之錯，的確是一種行之有效的重建學生探究思維體系的途徑。

（四）以實踐塑造學生科學探究品格

科學學習的最終目標是幫助學生建立良好的科學思維與知識體系，在知識學習中滲透科學思維品質的培育，在思維品質的發展過程中夯實知識應用基礎。這是相輔相成的。因此，小學科學教學的最終指向是教會學生具有嚴謹的科學精神與求真、求實的科學品格。這種科學探究之品格體現為在認識科學本質、理解科學與社會環境之間的互動基礎上進而形成的正確態度與責任擔當，體現在實事求是、敢于質疑、善于思考的基礎上，此乃科學學科的最終目標。本節課學生實際動手操作的環節很多，其中了解彈簧測力計的結構并正確組裝一支彈簧測力計是主要操作實驗任務。

學生通過小組合作，在實際操作過程中，嘗試使用彈簧測力計牽拉1N、2N、5N 不同大小的力，同時觀察指針和彈簧的變化，形成實驗過程與結果。基于此，學生還測量了自己身邊的物體，如書包、桌子、椅子等，了解測量物體前先進行物體重量估測的必要性，進行估測能力的培養。學生在不斷地實踐中逐步理解科學實驗的嚴謹、科學態度的嚴肅、科學精神的敬畏，進而逐漸形成科學品格。

綜上所述，以科學探究能力為導向的科學學科實踐是落實立德樹人、培育科學學科核心素養的重要路徑。教師要以科學學科核心素養為學科指導總體框架，通過學玩思行“四位一體”課堂教學模式的改革實踐，探尋行之有效的教學與學習活動。通過課前設計有效的預學問題引導學生高效自主學習，課上以豐富的科學小游戲為手段，激發學生學習科學知識的興趣，讓學生在科學實驗錯誤中重建思維知識譜系，從而形成科學嚴謹的精神與態度，為形成科學學科核心素養奠定堅實基礎。■