刘云
东莞松山湖中心小学 广东东莞 523000
【摘要】小学低年级学生的思维以形象思维为主，科学论证能力处于起步阶段，低年级学生课堂上有他们的行为特点。科学论证是科学探究重要的特征之一，也是教学难点。在课堂上，巧设探究活动，让学生通过获取证据支持自己的猜想，组织开展有效的科学研讨，养成记录证据的习惯，通过基于证据的科学探究，培养和发展学生的科学思维。
【关键词】小学科学 低年级 科学探究 证据意识
小学低年级学生在科学课堂上主要是通过观察、实验等方法获取证据，得出探究结论，并尝试进行科学解释。在实际的教学中发现，尽管低年级学生对事物充满了好奇心，对科学实验非常感兴趣，但由于前概念的顽固性，他们常常以自己的生活经验为中心，盲目而仓促的下结论，或者遇到实验结果和猜测不一致的时候照搬课本的知识点，探究过程没有思维的参与，如同机械的手工制品，实验操作的严谨性和获取证据的意识不足。本文以《气体的热胀冷缩》一课为例，谈谈小学低年级基于科学论证的探究式教学策略。
一、情境中聚焦核心问题，引导科学猜想
情境教学是李吉林老师在教学实践中探索出来的一种成功教学实践，其中一点是以“情”为纽带，以情育人。杜威在“反省的思维的分析”中指出：“从情境中发现疑难；从疑难中提出问题。” 教师根据低年级学生的学情特点，通过创设情境，让学生聚焦核心问题，引导学生提出科学猜想。
教学片断1
师：你有办法让瘪了的乒乓球重新鼓起来吗？
生：把乒乓球放到热水中。
师：这个办法是否可行，要不我们一起来试一试？
（教师准备的材料中，6个组用瘪了了乒乓球，2个组用既瘪又破了一个小洞的乒乓球。）
师：乒乓球出现了什么现象？你们猜测这个现象可能跟什么有关？
生：我猜测是热胀冷缩。
追问：什么的热胀冷缩？
生；可能是乒乓球里边的空气。
创设让瘪了的乒乓球重新鼓起来这一真实的生活现象情景，聚焦核心问题并进行猜想“是什么让瘪了的乒乓球重新鼓起来的？”，小学低年级学生思维容易分散，教师需创设简单直观的情境利于学生聚焦问题。低年级学生前概念与科学概念的认知冲突明显且多发，以形象思维为主导，很难做出逻辑严谨的科学假设。通过创设简单直观的真实情境聚焦问题，引导他们提出可验证的简单科学猜想。
二、实践中获取直接经验，寻找科学证据
直接经验是学生开展探究的基础，针对低年级学生的特点，通过目的性强的科学实验让学生获取直接经验，从而寻找科学证据。教师可以优化实验材料、巧用问题串，提高学生课堂探究的效率与深度。
（一）有效引导，厘清实验目的
教学片断2
师：热水提供了什么？
生：热量。
师：为什么放到热水中就可以重新鼓起来呢？
生：因为热胀冷缩。
师：把球放到热水是热胀还了是冷缩了？
生：热胀。
师：是什么受热让瘪了的乒乓球重新鼓起来？
生：应该是空气吧。
师：哪里的空气？
生：乒乓球里边的空气。
师：气体受热时体积可能会变大，气体也具有热胀冷缩的性质吗？我们能不能设计一个实验来探究？
“做中学”不仅强调做的重要性，更注重学生的思，如果学生的思维只停留在表象的直觉与兴趣上，课堂看起来很热闹，却没思维活动的参与，实验探究的意义也就不大。尤其在低年级，很容易被实验材料吸引，热闹的实验一做完，学生却没有明白这次实验的目的是什么。因此，在现象引入中引导孩子思考：为什么乒乓球瘪了还能重新鼓起来？气体也能热胀冷缩吗？能否设计一个实验来研究？厘清实验目的引发学生的探究欲望。
（二）优化材料，搭建学习支架
教学片断3
师：你们会让这几个材料怎样搭配组合做一个收集空气的装置？
（实验材料：气球、泡泡液、平底烧瓶）
生：把气球套在平底烧瓶上。
师：要让气体受热，我们必须提供一个热环境。如何做？
生：放入热水中，再放入冷水中。
（实验材料：冷水、热水、烧杯）
学生的惯性思维认为先放入热水，然后放入冷水，这样才能看到热胀冷缩的现象，教师不用刻意的打断或置否，顺应学生的思维发展，让他们去尝试，在探究的过程中“做思共生”。
在实验材料的选择上，既要考虑到科学性，还有考虑其典型性和简易性，同时具有启发性。材料与教材、教学目标之间具有紧密的内在联系。实验中的气球装置、泡泡液装置其实就是模拟了乒乓球既密封又有弹性的特点。试想套一个玻璃球还能很清楚的看到瓶子里气体体积的变化吗，显然不能。通过活化实验材料，让学生组合材料使之结构化，做一个收集空气的装置，搭建学习支架，让抽象的思维形象化、可视化。
（三）巧用问题串，挖掘探究深度
教学片段4
提问：你能根据提示，利用这些材料设计出实验方案吗？
1.气体会流动，用什么容器装空气呢？怎样密封容器？
2.如何让空气受热或遇冷呢？
3.气体是看不见的，怎样观察气体有没有膨胀呢？
交流：小组讨论，设计、交流实验方案。
师：在材料的选择中，哪些小组选择了热水和冷水？你们选择它们有什么作用？
生：可以看到在热水和冷水里不同的现象。
师：烧瓶是用来干嘛的？
生：装空气。
师：它能不能像乒乓球一样把气体密封起来进行研究呢？
生：不能，它没有盖子。
师：用一个塞子塞住能不能观察到气体膨胀的变化？所以我们需要一个既能密封又具有一定弹性的材料进行辅助。
生：用气球套在烧瓶口。
问题是推动学生思维发展的加速器，是教学过程中的有效载体，围绕某一核心问题，设置2-3个子问题来形成一组问题串帮助学生思考，让学生在亲历探究与协同中建立起建构概念的桥梁。如在利用所给的材料设计实验环节，设置了三个问题串：1、用什么容器装空气？怎样密封容器？2、如何让空气受热或遇冷呢？3、怎样观察气体有没有膨胀？这些问题串可以成为学生思维的抓手，帮助他们更为清晰、深入的探究。
三、观察中准确记录，学会科学表达
实验过程中的观察需要准确的表述出来，小学低年级实验现象的表述往往就是把你观察到的事实直接表达出来，站在老师的角度往往觉得简单，学生却说不出来，学生可能把问题复杂化或是跑偏了，所以，实验记录显得尤为重要，是进行科学交流的重要依据，是达成科学共识的重要途径。
图1 图2
从图1、图2学生的记录表我们看到，记录单的设计要简洁完整，导向功能。让学生清楚的明白“记录什么、如何记录”。材料的选择上可以直接 “√”出需要用到的，记录装置放入热水和冷水后的气球和泡泡膜发生的变化，可以简图或简要文字说明。科学讲究实证，科学记录是对实验探究过程和效果的呈现，思维的可视化。让学生根据记录单来交流自己的发现，学会科学地表达，让思维的过程留下证据的痕迹。
四、研讨中论证解释，建构科学概念
2018年PISA科学素养测评框架中对能力有具体指向和界定：科学地解释现象；评价和设计科学探究；科学地解释数据和证据。
如何科学的解释这个实验中的现象和证据？实验探究后的交流研讨非常关键，在实际教学中交流研讨有时形式重于实质，组员参与度不高，或是由于时间的原因让研讨只是走个“过场”，有些教师在研讨环节过于开放，讨论的问题宽泛且缺乏实证支撑，失去了交流的价值，因此，让学生在充裕的时间和空间内交流，在交流中学会对具体问题进行分析，加深对科学本质的理解。
教学片断5
汇报交流
生：把气球装置放入热水中，我们数了60个数，气球慢慢变大了，把它放入冷水中，气球就变小了。
生：我还发现，从热水放入冷水的时候，缩的特别快，我们组的气球缩到瓶子里面去了。
生：我们组是用的泡泡水，放入热水的时候，我们停留的时间很长，泡泡慢慢变大，最后破了。
师：能解释一下泡泡破了这个现象吗？
生：泡泡水是液体，瓶子里边的热气把泡泡膜胀破了。
研讨让学生将观察到的信息转化为证据，初步培养学生自主分析实验现象，得出结论的习惯，促进学生主动学习和思考，从而增加思维的深刻性。实验过程中学生发现泡泡膜装置放入热水后慢慢变大，最后“破”了，为什么会“破”呢？如何解释这个现象？实验中出现的共同变化的条件和原因是什么？抓住课堂中的动态生成，引导学生将探究的现象和结果进行思维的加工，找出自己的新认知并表达出来。培养学生基于证据的科学思维和表达能力，形成语流。
科学探究就是寻找证据解决科学问题的过程。课堂上，教师既是学生学习的促进者也是帮助者。教师可以巧设一些实验探究活动，让低年级学生开始学习获取证据支持自己的猜想，组织开展有效的科学研讨，养成记录证据的习惯，通过基于证据的科学探究，培养和发展学生的科学思维。
【参考文献】
[1]［美］国家研究理事会编写；罗星凯等译.科学探究与国家科学教育标准［M］.北京：科学普及出版社，2004.
[2] 义务教育小学科学课程标准修订组编写.义务教育小学科学课程标准解读［M］.北京：高等教育出版社，2017.
[3] 竺红波. 让思维在科学论证中前行[J]. 湖北教育·科学课.2017（05）
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