以問題為導向發展學生科學思維

謝婷婷

〔摘? ? 要〕? 在小學科學教學中，學生科學思維能力的培養是至關重要的。為了提升學生的思維品質，使學生的科學核心素養培養落地，本文以《用沉的材料造船》一課為例，探討以問題為導向，通過在教學實踐中創設有思維含量的問題，不斷關注學生的思維發展，以培養學生思維的主動性，發展學生的科學思維。

〔關鍵詞〕? 小學科學；問題導向；科學思維

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? 〔文章編號〕? 1674-6317? （2023）? 14-0010-03

2022年版《義務教育科學課程標準》第一次明確地把科學思維作為核心素養之一，科學思維是四個核心素養的核心。科學課并不是單純地做實驗，而是重在有思維含量的有效探究。學生思維的發展是課堂的靈魂，那么如何在探究中激發學生的科學思維呢？作為科學教師，我們應該基于教學目標和教學內容，精心創設問題，用問題牽引學生的思維，并留給學生充足的時間，通過獨立思考或者小組合作的方式探索解疑。當學生產生自己的想法后，就會有表達和展示的欲望，此時教師就是課堂的引導者，通過多樣化的方式促進學生相互交流，形成思維碰撞。

《用沉的材料造船》是教科版五年級下冊第二單元“船的研究”中的第3課，原計劃借著項目式學習的熱潮，把整個單元做成一個大項目，把每課做成一個微項目。然而，用工程流程開展這一課的教學時，發現整個課堂容量太大，學生的思維也沒有實質性發展，故將這一課重新定位。縱觀整個單元，第1課是了解船的歷史，第3～5課學習與船相關的科學知識，直至第6～7課才是完成造船項目。因此，我將《用沉的材料造船》這一課定位在探究，讓學生在探究中學習科學知識，發展科學思維。本文以這一課的教學實踐為例，以精心設計的問題為導向，在教學的各個環節有層次地呈現，旨在發展學生的科學思維，提高思維的主動性，構建具有深度的課堂。

一、聚焦時引入問題，思維開道

基于上節課用浮的材料造船以及生活經驗，學生對浮力有了初步的感知。課前學生把泡沫板壓入水中，感受水對泡沫板有一個向上托的力，這個力就是“浮力”，為課堂上浮力概念的繼續建構做了鋪墊。聚焦時開門見山，進入課堂，通過追問的方式，從“能否造”到“怎么造”這一連串的問題，引發學生思考，造船前的設計也有了方向。

問題1：用浮的材料能造船，那用沉的材料能造船嗎？

問題2：鐵是沉的材料，能用來造船，那石頭能用來造船嗎？

問題3：鋁箔紙和橡皮泥能用來造船嗎？

問題4：你們準備怎么用鋁箔紙和橡皮泥造船？

問題5：能看懂造船日志嗎？有什么不明白的地方？

教學片段：

“用浮的材料能造船，那用沉的材料能造船嗎？”學生結合生活經驗，舉例鐵船是用鐵造的，而鐵就是沉的材料。教師追問：石頭能用來造船嗎？思考片刻，學生有了自己的判斷——不能，因為石頭太堅硬了。教師出示橡皮泥和鋁箔紙：它們在水中是怎樣的？通過演示實驗，學生觀察到它們在水中都是沉的，糾正了“鋁箔紙是浮的”這個錯誤的前概念。那這兩種沉的材料能用來造船嗎？學生一致認為“可以”。教師繼續引導：怎么用它們造船？有的學生說，造成船型；有的說，造成碗形；有的說，邊緣造得高一點。也就是通過改變材料的形狀來造船。在造船前，教師出示造船日志：“能看懂嗎？有什么不明白的地方？”引導學生明確任務、交流疑惑，為接下來的探究活動做準備。

思考：有效的提問可以快速聚焦教學目標，引發學生的學習動機。本課以浮的材料能夠造船引入，聚焦“沉的材料能否造船？”引發新課學習，喚醒學生的生活經驗。鋼鐵能用來造船，但并不是所有沉的材料都能用來造船，滲透“材料具有一定的特性與功能”的觀念。鋁箔紙和橡皮泥能用來造船，該怎么造呢？問題層層遞進，學生的思維從“能否造”到“怎么造”轉變，思考并提出造船的辦法。造船前引導學生先動腦，主動從造船日志中獲取信息并提出疑惑，體現課堂上學生的主體地位。

二、探究時結合問題，思維輔助

本課的任務是挑戰制作一艘平穩浮在水面上且可以承載一定重量的船。在造船過程中，學生會不斷遇到問題，如何改進？無論挑戰成功與否，學生都會有很多收獲。這時需要一些時間來回顧整理、反思總結。以下3個問題指向造船過程，輔助學生整理自己的思維，同時也有利于后面的交流研討。

問題1：我們用了什么方法，讓橡皮泥船或鋁箔船浮在水面上？

問題2：我們用了什么方法，來防止橡皮泥船或鋁箔船側翻？

問題3：我們用了什么方法，來增加橡皮泥船或鋁箔船的載重量？

思考：在做中學，整個造船過程培養了學生解決問題的能力，學生的思維也不斷發展。但是如果沒有對造船過程的及時整理，學生可能只關注結果，而忘記了最重要的過程，因此造船后的思維整理很重要。借助上述問題，學生整理的過程中，其實也就是反思造船時遇到的問題，歸納影響船穩定性和載重量的因素，提出可行的提高船穩定性和載重量的方法，初步建立結構與功能相適應的觀念。

三、觀摩時依托問題，思維卷入

試教時采取畫廊漫步的形式進行展示觀摩，結果學生沒有目的，只是走走過場，互評時也只是停留在“美觀、承重量大、容易漏水”等這些表面評價上。如此，整個觀摩過程就顯得毫無意義。反思之后，我根據材料對船進行分類展示，并將兩類船分別根據載重量大小排列。學生觀摩時需帶著以下問題，邊觀摩邊思考，有所發現就及時記錄。

問題1：相同質量的橡皮泥、相同大小的鋁箔紙，大家造的橡皮泥船、鋁箔船載重量一樣嗎？這是為什么呢？

問題2：你對哪組的船有什么疑惑或者質疑，把它記錄下來。

問題3：比較橡皮泥船和鋁箔船，你有什么發現？

思考：觀摩環節預設4分鐘時間，相比之前沒有問題的觀摩，帶著問題后，學生有方向了，時間到了還意猶未盡。“原來船有這么多造法！”“為什么這個船承重量這么大？是不是因為……”“我的船可以怎么改進？”“我對這艘船有疑惑。”……學生的思路更加開闊了。通過觀摩對比各組的船，學生不但發現了影響船載重量的因素，還記錄了很多自己的想法，培養了敢于質疑的科學品質。

四、研討時發現問題，思維碰撞

造船和觀摩后怎么交流，利用問題1～3，教師采用“成果分享會”的形式給學生提供交流的平臺。通過對前面造船和觀摩過程的再次梳理，研討環節學生就有話說了。此外，浮力是本課的難點，為了突破這個難點，在學生交流的基礎上，教師適時追問，引發學生思考，促進浮力概念的繼續建構。

問題1：在造船過程中，大家有什么想說的嗎？

問題2：在觀摩過程中，大家有什么想說的嗎？

問題3：其他造船師，你們有什么疑惑或者補充？

問題4：橡皮泥和鋁箔紙原先是沉的，造成船后竟然能浮在水面上，這是怎么回事呢？

問題5：大家造的船在水中受到的浮力大小一樣嗎？哪艘船受到的浮力最大？你有什么證據？

教學片段：

（一）橡皮泥船研討

一位橡皮泥船造船師展示了自己造的橡皮泥船，并分享了自己的造船過程，即通過把船做大的方法完成挑戰。有學生提出意見：這艘船高低不平，底部也不夠平。同時又有學生建議：放重物時要均勻擺放，船才能更穩定地承重。此外，還有學生指出這個船的面積不夠大，以自身經驗說明面積越大載重量越大。教師追問：“如果把船做成像第7組那樣，完全攤平，面積最大，可以嗎？”學生一致認為不行，必須把四周加高。教師順勢引導：船不但要底部面積大，還要有船舷，也就是船所占據的空間要大。引出數學中的“容積”概念。最后教師引導：怎樣的橡皮泥船穩定性和載重量比較好？學生總結：“容積大、質量均勻、均勻擺放重物……就像第12組的船那樣。怪不得它的承重量最大。”

（二）鋁箔船研討

一位鋁箔船造船師展示了自己造的鋁箔船，并分享了自己的造船過程，發現：船如果造得太大，四周就會很低，容易漏水；造得太小也不行，載重量反而會降低。部分學生表示贊同，指出恰當的比例是最好的。教師順勢指出：恰當的比例其實就是剛剛我們說的容積。容積越大，載重量越大。其他學生也相繼提出“平整、質量均勻、均勻擺放重物……”等建議。還有學生分享了自己在觀摩過程中的發現，并對一些小組的船（如第4組）質疑，覺得這艘船不可能承重這么多。于是當場進行復測，最后第4組的造船師對結果進行解釋，其他造船師對這艘船提出改進建議。

（三）浮力概念的繼續建構

基于以上交流，教師提問：“橡皮泥和鋁箔紙這兩種沉的材料，造成船后竟然能浮在水面上，這是怎么回事呢？”引發學生思考，原來沉的材料和浮的材料一樣，在水中也會受到水的浮力。“大家造的船在水中受到的浮力大小一樣嗎？”學生一致認為不一樣。教師繼續追問：“哪艘船受到的浮力最大？你有什么證據？”學生通過分析比較不同船的載重量數據，反推出第3組造的鋁箔船受到的浮力最大。

思考：相比于傳統的知識灌輸，交流時以學生為主體，通過教師引導、生生交流和質疑，不斷地引發思維碰撞。漢斯-格奧爾奧·迦達默爾曾說，質疑意味著攤開、公開。只有善于質疑的人，才能獲得真正的理解。學生在質疑的過程中，打破原有的認知，建立新的解釋，促進思維提升。這節課浮力是難點，為了突破這個難點，教師呈現了各組的造船作品，學生通過船載重量的不同，反推出船受到的浮力不同。載重量越大，船受到的浮力越大。一系列有思維層次的問題，再結合浮力的視頻講解，促進學生“浮力”概念的構建。

啟示：在平時教學時，科學教師應該將發展學生的科學思維作為長期的教學目標。根據學生的認知特點和思維發展水平，教師在課堂上要以問題為導向，找準學生思維的切入點，用問題貫穿課堂教學的每個環節，循序漸進地引領學生自主學習，持續不斷地提升學生的科學思維，以期實現預設的教學目標。同時，教師需要敏銳地察覺到學生的思維狀況，并及時進行調整。如此循環往復，學生的科學思維能力定會逐步發展，科學素養的培養定會真正落地。

參考文獻

［1］中華人民共和國教育部.義務教育科學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2022.