科學課堂促進學生深度探究的策略

探究教學是符合兒童天性的學習方式，強調(diào)讓他們在探究實踐中積累認知世界的經(jīng)驗，提高科學能力。深度探究是學生在科學課上圍繞探究任務(wù)進行的積極主動且具有批判性的探究。在三年級《物體在斜面上運動》一課的教學中，我嘗試從活動設(shè)計、材料準備和實驗指導(dǎo)三個方面促進學生深度探究，在有限的課堂時間里讓他們的探究活動更有成效和價值。

一、深研教材，整體設(shè)計探究活動

教師只有了解科學課程標準，理解教材意圖，從整個單元考量，掌握各部分內(nèi)容的教學目標和重難點，才能把握本課的教學目標和要求。教師開展整體單元教學時，一定要清楚目標定位，讓每一課銜接得更緊密。同時，在梳理教學內(nèi)容的過程中，教師要精準把握探究的問題，用問題鏈將整個探究活動有效貫穿起來。

1.解讀單元，明晰目標

本課是三年級“物體的運動”單元第四課的內(nèi)容。本單元圍繞學科核心概念“物質(zhì)的運動與相互作用”開展教學活動。通過分析單元結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，本課既涉及物體的運動方式，又包含物體運動快慢的學習內(nèi)容（見表1）。通過前面幾課的學習，學生知道了物體會出現(xiàn)靜止和運動兩種狀態(tài)，意識到運動狀態(tài)是絕對的，運動的方式是多種多樣的。本課借助斜面來驅(qū)動物體，過渡到滑動、滾動、靜止等具體運動方式，讓學生觀察不同物體在斜面上運動的快慢，從而引出對運動快慢的探究，也為學習本單元最后一課《測試“過山車”》奠定了基礎(chǔ)。在這個過程中，學生不斷經(jīng)歷“預(yù)測、實驗、觀察、反思、討論、發(fā)現(xiàn)”的思維碰撞過程。

教師以學生的認知情況為基礎(chǔ)，通過研讀教材，并分析整個單元，確定了本課的學習目標：能搭建斜面，并了解物體在斜面上有滑動、滾動和靜止三種運動方式；知道改變斜面坡度、物體形狀、放置方式等實驗條件會影響物體在斜面上的運動方式。

2.貫穿問題鏈，凸顯思維

課堂上，有層次的問題指引是發(fā)展學生科學思維的關(guān)鍵。教師要引導(dǎo)學生了解探究的目的，讓他們在實驗觀察的基礎(chǔ)上，以現(xiàn)象為依據(jù)提出觀點。因此，教師設(shè)計的問題情境要直接指向研究目標，只有讓學生明白具體要研究的問題，才能有針對性地圍繞問題展開后續(xù)的實驗探究。

在本課中，教師出示小球、立方體、長方體和三棱柱，讓學生猜測：它們在斜面上會怎樣運動？當學生做出判斷后，再進行實踐操作。學生經(jīng)歷了結(jié)果和猜測的對比后，再思考：什么樣的物體在斜面上會靜止？什么樣的物體容易滑動或滾動？通過分析，學生能推測出越接近球形的物體越容易滾動。然后，教師讓學生觀察更多不同形狀的物體在斜面上的運動情況，進一步論證假設(shè)，增強他們的科學推理能力。如果教師在探究中激發(fā)學生自主提出“為什么同一物體在同一斜面上有不同的運動方式”的質(zhì)疑，可以發(fā)展他們的批判性思維。最后，教師為了讓學生在解決問題的過程中完成對概念的內(nèi)化和升華，繼續(xù)提問：“如果我們逐漸增加疊加的小積木的數(shù)量（或增加斜面的坡度），斜面上物體的運動情況會發(fā)生變化嗎？會有怎樣的變化呢？”問題鏈為學生搭建了解決問題的支架，幫助他們激活相關(guān)概念，鍛煉了他們的科學思維。

二、深挖材料，有序推進探究活動

在科學課堂上，材料是學生親身經(jīng)歷科學探究活動的關(guān)鍵。材料的呈現(xiàn)次序顯示了思維的層次性，材料的典型性能體現(xiàn)它和科學概念之間的關(guān)聯(lián)性。因此，教師要把握好材料的呈現(xiàn)方式和時機，使探究活動有序推進、層層深入。

1.一次呈現(xiàn)，關(guān)聯(lián)目標

在課堂導(dǎo)入部分，教師以學生熟悉的滑滑梯場景引入，讓他們意識到斜面在生活中普遍存在，并能歸納斜面的特點，順勢引出斜面概念。本課中，基于學生的生活經(jīng)驗，搭建斜面的材料選用塑料積木和帶卡槽的木板。積木具有牢固性、穩(wěn)定性，而且容易搭建成斜面。此外，該斜面還可以靈活調(diào)整坡度的大小，讓學生把更多的精力放在探究物體的運動上。教師選擇具有代表性的三棱柱、立方體和小球，讓學生研究其靜止、滑動和滾動的運動情況。三棱柱在斜面上是靜止的，立方體在斜面上滑動，小球在斜面上滾動，三種物體在斜面上呈現(xiàn)出完全不同的運動情況，有助于學生理解和建構(gòu)新知。同時，學生在《各種各樣的運動》中學習過定點圖示法，即先在研究的物體上貼一個紅點，再進行觀察。描述一個物體的位置比較困難，但描述一個點的位置就比較容易了。為了方便描述，在滿足一定條件的情況下，學生可以把物體簡化、抽象為一個有質(zhì)量的點，稱為“質(zhì)點”，這讓研究的問題得到簡化。[1]教師指導(dǎo)學生將貼有紅點的物體放置在斜面最高處，從側(cè)面進行觀察，這一方面能讓他們的探究更具有指向性，使他們專注于觀察物體滑動或滾動的運動軌跡；另一方面能讓他們的實驗記錄更清晰，使他們能描述出不同物體的運動特征，也能更好地區(qū)分滑動和滾動。

2.二次呈現(xiàn)，多維體驗

在教學過程中，教師可以將資源合理分區(qū)（材料區(qū)、學習區(qū)等），這些相對獨立又相互關(guān)聯(lián)的區(qū)域，能為學生提供“自助餐式”的材料支持。學生為了觀察更多物體的運動，會選擇長方體、圓柱體、十二面體、二十面體這四種物體。一方面，長方體和圓柱體的放置方式既可以是橫向的，也可以是直立的；另一方面，隨著物體的形狀越來越接近球形，它們在斜面上也越容易滾動。同時，學生除了觀察這些物體在斜面上的運動情況，還可以挑選身邊的物體進行觀察和記錄，充分體驗，從而觀察到不同的實驗現(xiàn)象，進行思維的碰撞。

3.三次呈現(xiàn)，拓展延伸

本單元的學習依托學生的親身實踐，教師要提供有結(jié)構(gòu)的材料，組織全體學生參與實踐活動，讓他們在實踐中有所感悟。在本課的拓展部分，教師給學生提供更多積木塊，讓他們嘗試把積木從5塊依次疊加到8塊，使斜面坡度不斷增大，再觀察物體運動情況的變化。學生發(fā)現(xiàn)：當斜面坡度增大后，部分物體的運動情況會改變，原本運動的物體在斜面上的運動速度會變快。當學生發(fā)現(xiàn)斜面上物體的運動速度發(fā)生了變化時，知識就延伸到了后面兩節(jié)課《比較相同距離內(nèi)運動的快慢》和《比較相同時間內(nèi)運動的快慢》中關(guān)于物體運動速度的研究了。

三、深耕過程，有效指導(dǎo)探究活動

在實驗探究活動中，教師要讓學生經(jīng)歷有目標的系統(tǒng)觀察，這有利于提升他們的科學素養(yǎng)。這不僅需要教師指導(dǎo)學生規(guī)范操作，發(fā)現(xiàn)滾動和滑動之間的不同，也需要教師積極搭建技術(shù)支架，比如利用慢鏡頭或動圖強化運動的特點，讓學生如實記錄現(xiàn)象，深入?yún)⑴c研討。

1.規(guī)范操作過程，發(fā)現(xiàn)運動規(guī)律

學生在搭建斜面時，要注意操作細節(jié)：積木的形狀決定了疊加是否順利，疊加的方式?jīng)Q定了斜面的高度和穩(wěn)定性，長木條與積木卡槽的接觸點決定了斜面的穩(wěn)定性等。由此可見，看似簡單的搭建斜面活動，實際上是一個值得探究的工程問題。

學生通過動手實驗，觀察立方體和小球在斜面上的運動情況，將模糊的前概念逐漸轉(zhuǎn)換成了科學詞匯：滑動、滾動、靜止。教師對學生進行實驗指導(dǎo)：每一次要在斜面的頂部放置物體，輕輕松手，不能推物體，從側(cè)面進行觀察，多次重復(fù)實驗。學生為了改變斜面的高度，嘗試把積木從5塊依次疊加到8塊時，教師也要強調(diào)以上實驗注意事項。在這樣的操作過程中，學生對物體運動情況的觀察更加深入，對科學概念的建構(gòu)也更加牢固。

在“改變斜面高度，觀察物體運動情況”的實驗中，教師需要統(tǒng)一斜面搭建的位置和高度。由于木板斜面長度都是一樣的，下面疊加的積木數(shù)量和積木放置的位置不同，都會導(dǎo)致斜面坡度的不同。因此，教師需要統(tǒng)一積木的疊加方式，讓學生一層一層地往上加，從小到大改變斜面的坡度，最終發(fā)現(xiàn)隨著斜面坡度的變大，有的物體從靜止變成滑動，有的物體從滑動變成了滾動，有的物體滾動的速度更快了。這樣形象化展現(xiàn)物體運動變化的過程，既激發(fā)了學生的學習興趣，也發(fā)展了他們的科學思維。

2.搭建技術(shù)支架，動圖強化特點

在實驗過程中，由于立方體和小球的運動速度過快，不利于學生觀察它們與斜面的接觸面是否改變，所以教師借助慢鏡頭視頻拍攝技術(shù)，將整個過程制作成GIF動圖。在動圖中，學生清晰地觀察到立方體始終只有一個面和斜面接觸，而小球和斜面的接觸面是不斷變化的。這樣通過動圖使物體的運動軌跡形象化，使抽象的科學知識能夠被直觀地展示的做法，能啟發(fā)學生觀察和思考。物體的運動方式有平動（物體上任意兩點運動前后的連線保持平行）和轉(zhuǎn)動（運動的物體上除轉(zhuǎn)動軸上各點外，其他各點都繞同一轉(zhuǎn)動軸線作大小不同的圓周運動），本課中涉及的滾動則是平動和轉(zhuǎn)動的結(jié)合（如圖1）。根據(jù)學生的認知特征，教師讓他們用線條和箭頭畫出物體的運動路線，這正是幫助他們從實物模型抽象為心智模型的過程。

3.如實記錄現(xiàn)象，深入?yún)⑴c研討

在科學觀察中，學生只有如實記錄觀察到的實驗現(xiàn)象，才能對實驗的結(jié)果進行有效探討。在本課中，學生先猜測不同物體在斜面上的運動情況，再在小組內(nèi)分工合作進行實驗驗證，最后進行班級交流。教師循序漸進地引導(dǎo)學生發(fā)現(xiàn)不同形狀的物體在斜面上的運動情況是不同的。教學中，教師不對放置方式做統(tǒng)一規(guī)定，學生通過觀察多個不同形狀的物體在斜面上的運動就能有所發(fā)現(xiàn)。例如，圓柱體在斜面上有滾動和靜止兩種不同的狀態(tài)，十二面體在斜面上有滾動和滑動兩種狀態(tài)（見表2）。

通過全班研討，學生發(fā)現(xiàn)了物體在斜面上運動的規(guī)律并嘗試對實驗現(xiàn)象進行總結(jié)：在相同的斜面上，圓柱體和十二面體不同的放置方式也會影響其運動情況。在觀察更多不同形狀的物體在斜面上的運動情況時，學生發(fā)現(xiàn)了更多的實驗現(xiàn)象，他們的思維不斷碰撞，推理能力得到了鍛煉。同時，教師引導(dǎo)學生關(guān)聯(lián)生活中物體的運動情況，發(fā)現(xiàn)并歸納這些運動的特點，為后續(xù)學習作鋪墊。

參考文獻

[1]徐春建.《物體的運動》單元分析與教學建議[J].湖北教育（科學課），2020（01）.