情境·循證·遷移 指向探究實踐的《發現變化中的新物質》教學策略

〔摘 要〕 2022年版《義務教育科學課程標準》（以下簡稱“新課標”）倡導以探究和實踐為主的多樣化學習方式，讓學生主動參與、動手動腦、積極體驗，經歷科學探究以及技術與工程實踐的過程。因此小學科學教學需要扎實推進科學探究活動。本文以《發現變化中的新物質》一課為例，從情境、循證、遷移等方面闡述探究活動的設計策略，旨在讓學生在深度探究中激活科學思維，建構核心概念，發展核心素養。

〔關鍵詞〕 小學科學；探究實踐；核心素養；推理論證

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻標識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2024） 21 013-015

新課標提出，探究實踐是科學核心素養中學生需要具備的關鍵能力。科學教師要加強對探究和實踐活動的研究與指導，設計并實施能夠促進學生深度學習的思維型探究和實踐。現今小學科學課堂上，仍有學生對探究活動目的不明確、無法建立實驗現象與結論聯系的現象。這樣的探究是淺層的，要解決這一問題，就要重視探究實踐教學。教師應遵循科學認知規律，設計有層次的實驗活動，激活學生的科學思維，建構核心概念，發展核心素養。

一、情境創設，在認知起點中尋找探究切口

新課標提出，教師在創設情境時，要為學生提供貼近生活的學習情境，喚醒他們的認知經驗，讓學生聯系以往的經驗投入實踐探究活動。因此，教師應該充分調查學生的認知起點，緊扣本課核心概念，尋找探究切口，幫助學生在感興趣的、符合學生認知的真實任務驅動下，有序開展探究實踐活動。

《發現變化中的新物質》是教科版小學科學六年級下冊“物質的變化”單元的第三課。學生通過觀察，尋找物質變化的證據，并且通過分析現象、推理新物質，理解物質發生化學變化都有新物質產生，且同一物質在發生化學變化的同時伴隨物理變化的發生，以此建構“物質的變化與化學反應”這一核心概念。

教材的探索環節設計了三個活動：蠟燭燃燒、加熱白糖以及發現更多產生新物質的變化。經課前調查，筆者發現，大部分學生沒有經歷過蠟燭燃燒和白糖加熱，缺乏點燃火柴的經驗，但對火柴的燃燒現象有濃厚的興趣。基于以上兩點，筆者以教材中的探究活動為主線，以學生不會但感興趣的點火柴實驗為探究切口，讓學生在學習點火柴的同時，觀察火柴燃燒產生的現象，為后續深入研究物質的變化做鋪墊，也用這一根火柴點燃學生的探究興趣及思維火花。

二、搜集證據，在探究活動中發展思維能力

以觀察實驗現象、思考實驗問題為主線，用層層推進的問題串及探究活動來拓展思維深度，是培養學生科學思維的重要途徑。本課安排了三個不同層次的探究活動（火柴燃燒、蠟燭燃燒、加熱白糖），旨在讓學生經歷這三個遞進式探究活動，在不同活動中尋找化學變化的證據，通過收集與分析證據，提出觀點，從而發展科學思維。

（一）以“螺旋式”問題串為主線，持續思維進階

采用“實踐—認識—再實踐—再認識”這樣螺旋式的“問題串”，可以使學生在已有實踐經驗的基礎之上，通過學習、認識科學理論，先提高自己的認識和實踐能力，再去更高效地實踐，持續拓展思維深度。本課兩個探究活動的核心問題是：你在觀察中發現物質發生了哪些變化？變化中有沒有產生新物質？這兩個問題由表及里，后者是難點。如何借助三個探究活動幫助學生學會挖掘新物質產生的證據？這就需要用不同層級的問題串來連接探究活動（如下表），以此發展學生的循證能力。

學生通過問題串不斷地經歷“描述現象—現象中尋找新物質”的過程，從分別觀察、描述現象和新物質到建立現象與新物質的聯結，分析、歸納等思維能力得以發展，為后續分析生活中的現象打下基礎。同時，活動之間的問題也要有自然的連接，如引出探究活動蠟燭燃燒，教師問：“火柴燃燒能產生新物質，那蠟燭燃燒是否也會產生新物質？”又如引出探究活動加熱白糖，教師問：“如果用這根點燃的蠟燭去加熱白糖，想不想繼續觀察呢？”連接性的問題使看似分開的三個活動具有了整體性與連貫性，不斷激發學生的探究欲望，使其思維發展得以進階。

（二）以結構性材料為輔助，推進思維深度

在探究活動中，選擇的材料要注重趣味性、連貫性、可操作性，也就是學生要能利用結構化的材料沉浸式地自主探究。在本課引入環節，教師用點火柴作為探究活動的引子，吸引學生的注意力，順利進入第一個探究活動——觀察火柴燃燒。學生一邊嘗試用正確的方式燃燒火柴，同時也在無意中觀察到火柴燃燒的現象，進而分層次探討兩個問題：火柴在燃燒過程中發生了什么變化？從這些變化中你找到了什么新物質？讓學生學會細致觀察實驗現象，隱隱約約地從變化發生的現象中尋找新物質的蹤跡，并嘗試描述新物質的特征。

實驗材料的選擇對實驗成功率的影響至關重要。在物質的變化過程中，很多新物質的產生我們往往不能用肉眼發現。通過自主觀察蠟燭燃燒，學生并沒有觀察到新物質的產生，進而教師提出借助輔助材料來觀察變化中產生的新物質。為幫助學生發現變化中的新物質，教材采用玻璃杯和玻璃片作為觀察蠟燭燃燒的輔助材料。玻璃杯與玻璃片有其弊端，如玻璃杯受熱后會發燙，對玻璃杯底的厚度有一定的要求；又如，要想在玻璃片中觀察到炭黑，火焰必須與玻璃片接觸，時間一長，玻璃片會碎裂，存在安全隱患。為解決以上兩個問題，我們可以選擇帶柄的玻璃杯以及帶柄鐵片作為輔助材料，學生只需手持手柄來觀察，新物質的產生容易被學生發現。

此外，加熱白糖實驗中加熱后的白糖變成黑色的物質，這種黑色物質接觸到火焰后，仍能繼續燃燒，而且燃燒現象是學生從未見過的。為了讓學生更徹底地觀察白糖加熱的全過程，教師選用長柄、口徑較小的金屬勺，等到白糖加熱后期，黑色物質開始膨脹，邊緣部分就會觸及火焰的外焰，黑色物質成功燃燒起來。學生能觀察到白糖已經不再是最初的狀態，而是產生了一種黑色的新物質，進一步揭示了物質發生了化學變化。

（三）以深度研討為支架，提高思維顯性

科學教學中，學生體驗和科學家一樣的論證過程，進而理解科學概念及其本質，是促進科學思維發展的一種有效方式。經過前兩個探究活動，學生已經隱性習得了如何從變化中發現新物質，在腦海中隱約建立了現象與新物質之間的聯系。加熱白糖環節作為探究主活動，實驗時間長、變化復雜、現象多樣，更需要學生細致地觀察變化。為了讓學生能從復雜的變化中找到新物質，建立現象與新物質之間的聯系，教師引導學生間交流，亮觀點、給證據，鼓勵學生進行有效論證，將變化與新物質之間的聯系顯性化。

1.技術輔助，思維可視

交流研討環節圍繞兩個核心問題展開：一是加熱白糖過程中白糖發生了什么變化？你能具體說說這個過程嗎？二是你找到新物質了嗎？你是怎么發現的？學生在匯報過程中描述自己在現象中找到的新物質，并在白板中用箭頭將現象與新物質連接在一起，將學生發現的現象與新物質進行物理連接，讓思維可視。

2.建立關聯，引導互研

教師的引導性語言能觸發生生研討，如“你們可以請其他同學來補充發現”。匯報的小組：你們對于我們小組的發現有補充嗎？有疑問嗎？用這樣的方式使表達者之間建立關聯。在研討中，鼓勵學生對現象或結論提問，同時強調應呈現證據，使現象與證據之間建立聯結。我們可通過實驗場景再現的方式呈現真實的證據，逐步分析證據、辨別對錯，在補充、問題、論證中達成統一意見，最終建立現象與新物質產生的聯系，建構核心概念。

三、學以致用，在拓展延伸中分析生活現象

應用遷移，是將學習過程中所獲得的知識、方法和態度應用于新的探究活動和解決真實情境的問題。教師可以在課堂拓展環節，搭設拓展延伸支架，將學習延伸到課外或者單元的下部分內容，幫助學生在真實情境中實現對科學觀念、科學思維以及態度責任的遷移應用，提升其探究實踐能力。

為激起學生對生活中化學變化的探究興趣，同時能利用在化學變化現象中尋找新物質產生的證據的方法，學以致用地分析生活現象。教師出示貼近生活的幾種化學變化（烤面包、煎雞蛋、水煮蝦、鐵生銹），請學生分析這些變化中產生了哪些新物質。學生通過描述新物質的特征，進一步理解了生活中到處都有化學變化，這些化學變化都有新物質產生。

這些新物質的產生對人類生活有什么影響呢？以鐵銹為例，教師出示生活中常見的生銹的例子，如自行車鏈條生銹、室外水龍頭生銹、工具生銹，讓學生說說這些情況下鐵銹的產生對人類的影響。學生認識到在這些情況下我們并不希望鐵銹生成，進而引出下一節課的內容——如何延緩鐵銹生成。同時也引發了學生對身邊化學變化產生的新物質對人類的影響的思考，從而使學習有了有效遷移。

總之，小學科學教學需要從學生的認知起點出發，有針對性地設計探究實踐活動，重視創設情境、推理論證、應用遷移，讓學生在深度探究中激活科學思維，建構核心概念，發展核心素養。

參考文獻

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