實施小學科學課程內容結構化策略探究

杜百順　史萬輝

摘要：課程內容結構化是教材編寫和一線教學必須遵循的基本原則，也是實現核心素養目標、發揮課程育人作用的有效措施和強力保障。在小學科學課堂教學中，教師要從材料應用、教學內容、活動設計、問題設計等方面進行結構化設計，提升課堂效率，最大化地發揮課程育人的作用。

關鍵詞：小學科學；結構化；核心素養；課程育人

“撬重物的竅門”是蘇教版科學教材五年級下冊第4單元“簡單機械”第一課時內容。教材以撬動重物為導引，遞進式地安排了五個部分的學習內容。第一部分，通過抬重物的生活實際問題，引發學生思考，使其探索既省力又可行的方法，從中發現用硬物支撐木棒能更省力地抬起重物，進而認識杠桿和杠桿上的結構要素。第二部分，通過觀察、分析和介紹，讓學生先認識平衡尺，再自主設計實驗方案，并完善實驗方案。第三部分，讓學生列舉出杠桿在生產生活中的應用，分析杠桿的類別，并討論費力杠桿的優點。第四部分，先通過學生經常見到的蹺蹺板進行本課內容的鞏固應用，再讓學生了解我國古代的稱重工具“桿秤”，鼓勵指導學生自制小稱。第五部分，對學生進行學科歷史性知識學習，使其了解阿基米德在解釋杠桿原理方面所做的貢獻。為了更好地達成教學目標，培養學生的核心素養，教師應對遞進式的內容安排進行重組加工，基于結構化視角，以平衡組織邏輯，建立多樣聯結，使課程內容結構有序遞進，促進學生核心素養提升。

一、材料應用結構化，層次有序

在小學科學教學中，學習材料的選擇、應用必不可少。教師在上課伊始應以學生生活中熟悉的素材引入，巧妙地使材料資源結構化，設境激趣，為本堂課的自主探究活動奠定基礎。

【教學片段1】課前互動，滲透問題

師：（課件出示）同學們，請往前看，你們認識圖片（見下頁圖1）中的人嗎？

生：阿基米德。

師：你們還知道什么？

生：他是一位物理學家、科學家。

生：他曾說過一句話，“給我一個支點，我就能撬動地球。”

師：很好！大家知道得挺多。他把地球比喻成很重很重的物體。不管能不能撬起來，都說明他掌握了撬重物的竅門，那到底是什么竅門呢？這節課我們就來說說這個話題。

【教學片段2】游戲導入，引發矛盾沖突

師：這是一根30厘米長的直尺，誰能用一根手指從中間托住，讓它保持平衡？

生：我來試試。（挑戰成功）

師：你能給大家講講，有什么秘訣嗎？

生：直接找到直尺的中間。

師：那么，你認為平衡與什么有關？

生：我認為平衡與長度有關。

師：大家怎么看？看來，大家基本都同意平衡與長度有關。好，這是一把螺絲刀，誰再來試一試，用手指從中間托住，讓它保持平衡？

生：我來試試。（試了兩次，也取得了成功）

師：你認為平衡與什么有關系？

生：我認為與重量有關系。

師：大家又是怎么認為的？

（大部分學生認為平衡與重量有關，少數學生猶疑不定）

師：出示平衡尺（支點左側10厘米處掛三個砝碼，右側15厘米處掛2個砝碼）（見圖2）現在長度不相等，重量也不相等，但是平衡了。平衡到底有什么秘密呢？你想不想自己動手研究研究？

從這兩個課堂教學開始的片段中我們不難看出，普通的材料資源也可以體現出結構化。教師利用靜態的圖片展開課題，直接導入，巧妙地利用阿基米德的名言引出“撬重物的竅門”；學生展開思考與想象，分析了“撬起地球”的可行性，增強了學習興趣。學生的回答各有不同，教師有依據地質疑學生的觀點，循序善誘，使學生樂于嘗試運用多種思路、方法大膽探究。

從靜態圖片到實實在在的塑料尺，學生剛形成質感的觀點時，教師就拋出了螺絲刀這一材料，打破了學生已有的經驗，促使其重新思考。在學生困惑的眼神中，教師又拿出了長度、重量都不同的平衡尺，并在結尾處又回歸到阿基米德的圖片。這些資源的呈現，不但實現了材料的首尾呼應，更凸顯了本節課的知識結構，使學生在學習過程中利用材料資源建立起合理的結構體系。層次有序的結構化材料呈現，更使學生的思維發展呈現結構化特點。

二、教學內容結構化，由淺入深

在本課的教學設計中，契合了“用教材教”的理念。教學內容源于教材，并基于教材進行了重組和創新，由阿基米德的故事引入，直接用平衡尺的研究作為課堂的主要內容。教師通過三個小游戲來層層推進：一是玩轉平衡，二是挑戰自我，三是突破極限。通過十分鐘的時間讓學生充分進行實驗與探索，然后分析大量的數據，學生發現兩邊重量與長度數值的積相等就能平衡，這就是典型的跨學科思維。可以說，教師在結構化處理教材的同時，也融入了跨學科整合的理念。

【教學片段3】玩轉平衡

師：接下來，我們用平衡尺來研究這個問題，給大家1分鐘時間，先自己組裝、調試平衡尺，然后按照實驗要求進行操作。（讓學生看課件中的要求）

師：我們每組4個人，可以一人扶住平衡尺，一人掛鉤碼，一人負責拖住掛完的鉤碼，一人負責記錄。現在開始吧。

（學生分組實驗）

師：好了，同學們，還有一分鐘時間，請大家將鉤碼放回盒里，平衡尺擺好不動，整理記錄單（見表1）。

【教學片段4】挑戰自我

師：同學們做得非常好，通過實驗，發現了平衡尺平衡的秘密，你們想不想根據剛才實驗的經驗，進行一個挑戰，看看哪一組同學能將這個實驗結論應用得更好？請同學們看要求。（課件出示）

師：在剛才的實驗中，同學們操作非常規范，在這個活動中，大家可以交換分工。

（學生分組活動）

師：大家說一說，你們組用1個鉤碼撬起了幾個鉤碼？

師：最多能撬起幾個鉤碼？

師：大家看看，平衡尺這時是什么狀態？要求的是什么？

【教學片段5】突破極限

師：在剛才的比賽中，大部分組的同學都用1個砝碼撬起了3個鉤碼，不分勝負呀！最多只能撬起3個嗎？還能撬起更多嗎？想不想再進行一場比賽？

生：想。

師：請同學們看要求。（課件出示）

（學生分組活動）

師：最多能撬起幾個？

師：請冠軍組的同學到前面來給大家進行講解展示。

師：你們有什么收獲？

從這三個教學片段中我們不難看出，教師對教材內容做了大膽、創新的處理嘗試，使教學內容更趨于結構化。先由10分鐘時間的“玩轉平衡”，中規中矩地通過平衡尺研究得到平衡的原理；然后進階到不改變平衡尺，但撬起更多；最后演變到改變平衡尺，撬起最多，徹底完成由平衡尺向杠桿的過渡，進而延伸到生活中杠桿原理的普遍應用，使學生不得不一次一次地跳出思維圈子，一次一次地進行頭腦風暴，不斷地促使自己的思維向深度發展，并呈現出邏輯化、結構化。

三、活動設計結構化，由單一到多元

本節課的活動設計其實很簡單，就是按照下面流程進行的：

其中，不管是大篇幅探究活動還是小環節引入過渡，都呈現出結構化。

一是總分總、首尾呼應：先由討論阿基米德圖片切入，經過整節課的實驗探究，最后再以討論阿基米德圖片結束，符合總分總、首尾呼應的結構。

二是由定性到定量、由感性到理性：挑戰塑料尺和螺絲刀屬于感性判斷，是定性；而玩轉平衡，找到平衡尺平衡的秘密需要數據支撐，屬于理性判斷，是定量。

三是由簡單到復雜、由單一到多元：討論圖片只是已有記憶、經驗的運用；挑戰直尺和螺絲刀也只是單一變量（或長度或重量）的思考；玩轉平衡則需要將長度和重量一起考慮，不過這時平衡尺支點沒有變化；然而等到挑戰自我時，雖然支點沒有變化，還是長度和重量兩個因素，但卻不能僅從簡單的公式關系考慮，不是實現平衡，而是需要打破平衡，探索如何能撬起更多重物；到最后“突破極限”環節時，學生不僅要打破平衡，就連平衡尺的支點都要改變；不僅需要科學思維，還要有工程思維。

也就是說，基于學生的認知水平和知識經驗，結合教學內容的結構化進階，教師設計出由簡單到復雜、由單一到多元的梯度有序的結構化學習活動，極大地促進了學生核心素養和科學思維發展的螺旋上升。

四、問題設計結構化，環環相扣

問題是課堂教學的紐帶，是思維發展的基礎。問題的結構化設計是提高科學課堂教學質量的有效途徑之一。積極的、有結構性的問題，既能引發學生真思考，也能使其更好地把握課堂節奏，使課堂效率事半功倍。

本節課中，教師能夠巧用結構化的問題，引導學生進行探究。比如，在導入環節，教師拿出一根30厘米長的直尺，讓學生用一根手指從中間托起它，使直尺保持平衡，在學生成功之后，教師順勢提出問題：

【問題1】你認為直尺平衡與什么有關？

在學生認為與長度有關之后，教師又拿出螺絲刀讓學生用手指從中間托住，接著，又提出問題：

【問題2】現在你認為平衡與什么有關？

當學生意識到與重量有關時，教師又拿出提前準備好的左面掛三個，右面掛兩個鉤碼的平衡尺，再次提出問題：

【問題3】平衡到底與什么有關系呢？

在新課探究環節，同樣提出了三個有結構化的問題：

【問題4】你能通過玩平衡尺發現其中的秘密嗎？

【問題5】在不改變支點的前提下，1個鉤碼最多能撬起幾個鉤碼？

【問題6】怎樣能撬起更多鉤碼？

這些問題環環相扣，層層遞進，學生的思維從開頭的否定，否定，再否定，到后來的不斷建構，不斷深入，不斷突破，一步步激發了探究興趣，點燃了思維火花。學生在有結構的問題鏈中不斷地解決問題、發現問題、再解決問題、再發現新的問題，其認知建構和思維發展逐漸形成梯度結構和螺旋上升。

總之，在本節課中，教師能夠基于核心素養目標，在已有教材內容橫、縱結構的基礎上進行多方面、多維度的加工、處理，使教學內容和教學活動呈現多元結構化。教師在學科核心概念及跨學科概念的統領下，通過對材料應用、教學內容、教學活動、問題提出等多層面的結構化設計，幫助學生形成具有層級性、網絡化、邏輯性、梯度式的認知結構，最終形成學生核心素養和思維發展的螺旋上升結構。

參考文獻：

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