例談“做思共生的具身科學”教學范式

科學學科中基于動手的“做”與基于動腦的“思”是不可缺少的。科學課程標準提出，教師要用探究式學習來統領學生的科學學習方式，在這種學習方式下，學生可以在參與活動中體驗科學、經歷科學，在探究中獲得科學知識，習得科學技能，悟得科學思想，融得科學精神。做思共生下的小學科學，其核心要義是“做”與“思”的共存、互利、合作、互補、和諧與共進。然而，在科學教學課堂和學生實踐中，仍存在一些問題。

一、主要問題

一是“動手感性活動有余，動腦理性思考不足”問題。科學場館建成后，通過學科文化、學科知識、學科裝備改變了學生的學習環境，為場館學習、項目學習等綜合性學習提供了物理空間和裝備支持，一定程度上促進了教學變革，豐富了學習樣態。學生進入各場館后，對裝備材料產生興趣，對動手操作迸發激情，模擬實驗、飼養種植、觀察參觀等感性活動也熱鬧非凡，但假設與猜想、分析與歸納、反思與提煉等動腦思考環節明顯不足。這一問題制約著深度學習的發生，亟須尋求破解之道與化解之策。

二是“表層操作活動較多，深層分析理解不夠”問題。教學中，有教師將科學探究等同于動手操作，設計了一些盲目性、無序性、被動性和淺表性的操作活動并讓它們充斥課堂，沖淡了學習主題，擠占了學生動腦思考、分析理解的時間，導致學生沉湎于熱鬧的表層操作活動中，缺少由“做”到“思”的深層次分析理解過程，很難在活動中獲得知識的提高、經驗的積累、素養的提升。對于這一問題，教師迫切需要探索一條讓“做”“思”相融、對接、轉化、共生的路徑來促進學生的科學理解、發展學生的科學思維、提升學生的科學素養。

三是“外在離身表征明顯，內在具身體驗不深”問題。兒童的完整學習需要經歷一個由外而內“操作體驗—理解內化—意義建構”的過程，而他們的深度學習需要經歷一個“發生了什么—怎樣發生的—為什么發生”的過程。但在具體的學習過程中，有些師生過多關注科學日記是否完成、科學實驗是否會做、科學操作是否得當等離身活動，忽視了對科學觀察、科學實驗、科學游戲、科學操作等探究性學習等具身體驗的強化。對此，教師需要重塑學生的學習歷程，豐滿他們的學習過程，讓學習真正發生。

二、教學范式

根據具身認知理論、兒童經驗理論與實踐活動理論，連云港小學科學團隊通過觀察課堂與分析典型課例，圍繞“問題與導向、猜想與假設、操作與體悟、合作與分享、拓展與踐行”五個環節，不斷嘗試、實踐、反思與行動，建構了以思導做、以做促思、做思共生的科學教學范式（如圖1）。

“做思共生”小學科學課堂讓學生在具體的問題情境中，經歷“問題與導向—猜想與假設—操作與體悟—合作與分享—拓展與實踐”的學習過程，強化體驗，豐富經驗，建構知識、發展素養。根據不同的教學內容，我們建構了驗證型、探索型兩種“做思共生”的科學教學范式。

1.驗證型具身科學學習

驗證型具身科學學習一般是從科學結論（或猜想）出發，讓學生通過動手操作、觀察模型、實驗分析等手段，對結論或猜想進行證實或證偽的一種科學學習形態，具有操作簡單、直觀明了、思維起點低等特點，其一般結構如圖2所示。

2.探索型具身科學學習

探索型具身科學學習一般是讓學生在教師設置的問題情境中，通過動手操作、觀察、驗證、類比、歸納等方式，發現全新科學結論的科學學習形態，其特點是過程開放、探索性強、生成度高，其一般結構如圖3所示。

三、教學案例《撬重物的竅門》

1.問題情境，激發學生學習主體

此環節重在激活經驗，在類比中解構。

教師先出示一塊木板，讓學生以手指為支撐點找平衡，然后給木板左側加個重物，讓他們再找平衡。這樣，利用有層次的、找平衡的挑戰，讓學生歸納影響木板平衡的因素。在此基礎上，教師利用蹺蹺板游戲，提出“孩童如何撬起成人”的問題。為了解決這一問題，學生需要在模擬實驗中解構撬棍與蹺蹺板，分析它們結構的共性，建立杠桿平衡與撬重物之間的聯系。

2.操作探索，加強學生學習體驗

此環節重在親歷體驗，在實踐中建構。

為了幫助學生建構平衡尺模型，教師將木板掛在支架上讓他們找平衡，之后掛上重物再找平衡。在學生思考如何快速準確地發現質量和距離的聯系時，教師引出平衡尺，為后續利用平衡尺研究打通認知障礙。從“如何在剛好撬起杠桿尺左側的鉤碼后保持平衡”這個問題出發，教師通過讓學生解決多種形式的問題來加深他們對杠桿平衡原理的認知。學生通過整理與分析數據，找到支點、阻力點和動力點三者的關系，歸納杠桿原理。教師接著提出“平衡尺左側刻度10的位置掛了兩個鉤碼，右側怎樣掛才能平衡”的問題，讓學生預測，再通過圖示展示，促進他們思維碰撞，深化對杠桿原理的認知，通過數形結合發展其思維能力。

3.新知建構，提倡學生發現學習

此環節重在引發認知沖突，在變式中重構。

教師出示支點在一側的杠桿，讓學生預測是否符合杠桿平衡規律。對此，學生往往會產生分歧。于是，教師組織學生進行分組實驗來驗證猜想，結果發現只要杠桿平衡，支點在一側的杠桿也符合歸納的規律。此時，教師再出示兩端不在一條直線上的變形杠桿，隨機選取一組平衡數據掛在變形杠桿上，讓學生分析，尺子的不平衡再次讓他們產生認知沖突。這一次，教師通過演示實驗，幫助學生意識到所謂的距離其實是力到支點的垂直距離，從而完成了對杠桿平衡原理認知上的迭代。

整節課中，學生既經歷了模擬、分組、演示等多種形式的“做”，又有意識地運用了類比、設計、預測、歸納等“思”，利用已有知識建構了未知的概念，找到了撬重物的竅門。通過體驗和體悟，學生讓思維經歷了從具體到抽象、從直覺到邏輯、從具象思維向抽象思維的進階發展。

（作者單位：江蘇省連云港市海頭中心小學）