〔摘 要〕 在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，我們可以更便利地獲取各類信息和問題的答案，這在給人們帶來方便的同時(shí)，也在一定程度上削弱了人們尤其是青少年、兒童獨(dú)立思考和探索的能力。作為科學(xué)教育工作者，我認(rèn)為可以充分發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢(shì)以體現(xiàn)科學(xué)課程學(xué)習(xí)的本質(zhì)，通過小學(xué)科學(xué)課堂培養(yǎng)學(xué)生理性思考的本領(lǐng)，并讓這樣的思維習(xí)慣延伸到更多的學(xué)習(xí)和生活場(chǎng)景中。

〔關(guān)鍵詞〕 小學(xué)科學(xué)；理性精神；思維型課堂

〔中圖分類號(hào)〕 G424 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕 A 〔文章編號(hào)〕 1674-6317 （2024） 23 055-057

2022年版科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中指出，義務(wù)教育科學(xué)課程是一門體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的綜合性基礎(chǔ)課程，具有實(shí)踐性。相較于前期的課程標(biāo)準(zhǔn)，新課標(biāo)突出了“科學(xué)本質(zhì)”。何為“科學(xué)本質(zhì)”？從其釋義分析可以知道，科學(xué)本質(zhì)在于求真，在于發(fā)現(xiàn)客觀事實(shí)?？茖W(xué)課程的學(xué)習(xí)，就是讓學(xué)生體驗(yàn)發(fā)現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的過程和掌握探索科學(xué)本質(zhì)的方法。從課標(biāo)的修訂，我們可以感受到，新課標(biāo)更加關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)課程過程中的思維成長。

作為一門綜合類的自然學(xué)科，科學(xué)課的學(xué)習(xí)需要我們以更加理性的思維，求取真知。在哲學(xué)中，理性是指人類能夠運(yùn)用理智的能力。相對(duì)于感性的概念，它通常指人類在審慎思考后，以推理方式推導(dǎo)出結(jié)論的思考方式。由此可見，理性思維的培養(yǎng)和科學(xué)學(xué)習(xí)思維的培養(yǎng)是不謀而合的。而指向理性精神的思維型課堂，則是在課程中，以理性思維的標(biāo)準(zhǔn)激發(fā)學(xué)生的思維發(fā)展。理性精神大致包括問題精神、尊重事實(shí)精神、合理的猜想、基于邏輯或證據(jù)的推理等。如何將這些目標(biāo)落實(shí)在具體的課程中？我在三次執(zhí)教《桿秤的學(xué)問》一課的過程中，借助教學(xué)策略和思維腳手架，讓學(xué)生在真實(shí)的問題情境中，實(shí)現(xiàn)了思維發(fā)生的可視化，從而促進(jìn)學(xué)生理性精神的生長。

一、第一次教學(xué)

（一）情境導(dǎo)入

提問：老師這里有一袋蘋果，你們有什么辦法知道它的重量？（用秤）

認(rèn)識(shí)秤的結(jié)構(gòu)：老師這里有一桿秤，怎么使用呢？我們先來觀察一下它的結(jié)構(gòu)。（提繩、秤桿、秤砣、秤鉤）

實(shí)際稱重：誰來試試，當(dāng)我們?cè)诜Q重讀數(shù)時(shí)，桿秤處于什么樣的狀態(tài)？（平衡）

揭示課題：你們知道桿秤為什么可以稱重？課題引入——桿秤的學(xué)問。

（二）探究平衡尺

講述：為了讓同學(xué)們能夠更好地探究桿秤的秘密，我們提供了一個(gè)結(jié)構(gòu)與桿秤類似，但比較簡化的科學(xué)裝置——平衡尺。先比一比，它與桿秤有什么類似的結(jié)構(gòu)？

尺子（有刻度）——秤桿（有刻度）；

可掛鉤碼——重物、秤砣；

支點(diǎn)——提繩。

強(qiáng)調(diào)：除了結(jié)構(gòu)上的相似，在使用時(shí)，平衡尺和桿秤一樣，也可以通過鉤碼的調(diào)節(jié)，使其兩端平衡。

活動(dòng)探究：平衡尺在什么情況下能保持平衡？

活動(dòng)要求：在支點(diǎn)左側(cè)10厘米處，分別掛1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)鉤碼模擬重物，用2個(gè)鉤碼在支點(diǎn)右側(cè)模擬秤砣。試一試，稱量不同重量的物品時(shí)，鉤碼處于什么位置才能使平衡尺保持平衡？（活動(dòng)時(shí)注意在表格里做好記錄）

提示：懸掛鉤碼前，先調(diào)節(jié)兩端螺母，使其平衡。

通過剛才的活動(dòng)，你有什么發(fā)現(xiàn)？

發(fā)現(xiàn)：當(dāng)右側(cè)鉤碼比左側(cè)鉤碼多時(shí)，用力點(diǎn)距離支點(diǎn)比阻力點(diǎn)距離支點(diǎn)近；當(dāng)右側(cè)鉤碼比左側(cè)鉤碼少時(shí)，用力點(diǎn)距離支點(diǎn)比阻力點(diǎn)距離支點(diǎn)遠(yuǎn)；當(dāng)右側(cè)鉤碼與左側(cè)鉤碼數(shù)量相同時(shí)，用力點(diǎn)距離支點(diǎn)距離與阻力點(diǎn)距離支點(diǎn)距離相同。

小結(jié)：像桿秤、平衡尺這樣，包括一個(gè)支點(diǎn)和一個(gè)能繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒的裝置叫作杠桿。杠桿有省力杠桿、費(fèi)力杠桿和既不省力也不費(fèi)力杠桿。

提問：如有更多的蘋果，還是這把桿秤，可以稱得出它們的重量嗎？仔細(xì)觀察桿秤的結(jié)構(gòu)，結(jié)合剛才的活動(dòng)，想一想，有什么辦法？——換一根提繩。

思考：換了一根提繩以后，什么發(fā)生了變化？

重物離提繩的距離更近了。

活動(dòng)探究：平衡尺左側(cè)需要掛6個(gè)鉤碼，模擬稱量更多的蘋果，依然用2個(gè)鉤碼模擬秤砣，你有辦法讓平衡尺平衡嗎？

學(xué)生活動(dòng)。

師生交流：你們有什么發(fā)現(xiàn)？

俗語有云，“秤砣雖小，能壓千斤”。你覺得這句話有道理嗎？嘗試解釋一下其中的奧秘。

小結(jié)：我們可以調(diào)整秤砣與支點(diǎn)的距離，秤砣與支點(diǎn)距離越遠(yuǎn)，就可以稱量越重的物體。

（三）生活中的杠桿

講述：像桿秤這樣一個(gè)小小的秤砣，就能稱起重量很重的物品的杠桿，我們把它稱為省力杠桿。你能找到桿秤上的動(dòng)力點(diǎn)和阻力點(diǎn)嗎？動(dòng)力點(diǎn)到支點(diǎn)的距離和阻力點(diǎn)到支點(diǎn)的距離如何？——?jiǎng)恿c(diǎn)到支點(diǎn)的距離遠(yuǎn)，阻力點(diǎn)到支點(diǎn)的距離近。

觀看視頻，找一找動(dòng)畫場(chǎng)景中有沒有杠桿類工具？——船槳。

思考：找一找船槳上的支點(diǎn)、動(dòng)力點(diǎn)和阻力點(diǎn)，比較動(dòng)力點(diǎn)到支點(diǎn)的距離和阻力點(diǎn)到支點(diǎn)的距離與省力杠桿有什么不同？

講述：動(dòng)力點(diǎn)到支點(diǎn)的距離近，阻力點(diǎn)到支點(diǎn)的距離遠(yuǎn)?！M(fèi)力杠桿。

提問：費(fèi)力杠桿不省力，為什么還要用它？——用它可以省距離。

嘗試分辨一下，下列杠桿類工具，哪些是省力的？哪些是費(fèi)力的？

生活中還有一些是等臂杠桿，既不省力，也不費(fèi)力，例如天平、蹺蹺板。

（四）拓展延伸

嘗試自己制作一把桿秤，試一試能否準(zhǔn)確稱量物體的重量。

二、第二次教學(xué)

經(jīng)過第一次教學(xué)，我回顧了教學(xué)過程中學(xué)生思維出現(xiàn)卡殼的地方，對(duì)導(dǎo)入部分和第二次探究活動(dòng)進(jìn)行了修改。

在初次的教學(xué)設(shè)計(jì)中，我讓學(xué)生嘗試稱蘋果，并提出問題：“為什么桿秤可以稱蘋果的重量？”但經(jīng)過課程教學(xué)，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生難以通過課程學(xué)習(xí)回答這個(gè)問題，于是做了調(diào)整。我給學(xué)生提供了一大袋米，讓學(xué)生為我做助手，稱量一袋大米的重量，并提示學(xué)生注意觀察，當(dāng)桿秤處于什么樣的狀態(tài)時(shí)可以讀數(shù)。學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)，應(yīng)該借助秤砣把桿秤調(diào)至平衡狀態(tài)后才能進(jìn)行讀數(shù)。此時(shí)，我趁機(jī)讓學(xué)生體驗(yàn)了一下大米的重量和秤砣的重量，并提出問題：“小小的秤砣為什么能使重物與其在秤桿上保持平衡？”將此作為本節(jié)課研究聚焦的方向，同時(shí)“小秤砣”與“大重物”的對(duì)比也足以引發(fā)學(xué)生的思維沖突，激發(fā)學(xué)生的探究欲，體現(xiàn)理性精神培養(yǎng)中的“問題精神”，而最終對(duì)這個(gè)問題的解答也正是學(xué)生通過這節(jié)課對(duì)“杠桿”相關(guān)知識(shí)的成功建構(gòu)與理解。

在原先的教學(xué)設(shè)計(jì)中，我的兩次探究活動(dòng)其實(shí)都是以“試錯(cuò)”的形式，讓學(xué)生嘗試在左側(cè)掛不同數(shù)量的鉤碼，探究右側(cè)兩個(gè)鉤碼掛在什么位置可以使平衡尺平衡。這樣的兩次活動(dòng)處理缺乏遞進(jìn)層次。經(jīng)過調(diào)整，我第一次的探究活動(dòng)依然是：讓學(xué)生在左側(cè)固定位置分別掛1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)鉤碼，在右側(cè)掛2個(gè)鉤碼，如何調(diào)整使其平衡。在完成第一個(gè)探究活動(dòng)后，學(xué)生對(duì)于省力杠桿、費(fèi)力杠桿、既不省力也不費(fèi)力杠桿有了一定的認(rèn)知，但是這樣的認(rèn)知感受還是比較模糊的，不能應(yīng)用于實(shí)際。因此在第二次探究活動(dòng)中，我設(shè)計(jì)了“秤砣雖小，能壓千斤”的情境，引導(dǎo)學(xué)生嘗試在右側(cè)鉤碼數(shù)量不變的情況下，于左側(cè)掛盡可能多的鉤碼。不同于簡單的“試錯(cuò)”，在學(xué)生進(jìn)行第二次探究活動(dòng)之前，首先讓他們進(jìn)行思考，然后預(yù)測(cè)，最后再動(dòng)手。通過學(xué)生的預(yù)測(cè)不難看出，他們?cè)趪L試運(yùn)用平衡尺省力的規(guī)律，即阻力點(diǎn)盡量離支點(diǎn)更近，用力點(diǎn)盡量離支點(diǎn)更遠(yuǎn)。

三、第三次教學(xué)

第三次教學(xué)，我對(duì)課程的細(xì)節(jié)再次進(jìn)行了打磨，著力讓學(xué)生的思維發(fā)展更加順暢。

我發(fā)現(xiàn)在第一次探究活動(dòng)后處理數(shù)據(jù)的環(huán)節(jié)，由于表格展示數(shù)據(jù)的局限性，學(xué)生在比較數(shù)據(jù)時(shí)很難直觀地發(fā)現(xiàn)：當(dāng)右側(cè)鉤碼比左側(cè)鉤碼多時(shí)（即費(fèi)力時(shí)），用力點(diǎn)距離支點(diǎn)比阻力點(diǎn)距離支點(diǎn)近；當(dāng)右側(cè)鉤碼比左側(cè)鉤碼少時(shí)（即省力時(shí)），用力點(diǎn)距離支點(diǎn)比阻力點(diǎn)距離支點(diǎn)遠(yuǎn)；當(dāng)右側(cè)鉤碼與左側(cè)鉤碼數(shù)量相同時(shí)，用力點(diǎn)與支點(diǎn)的距離與阻力點(diǎn)與支點(diǎn)的距離相同。這些規(guī)律的獲得，也是揭示不同類型杠桿原理的關(guān)鍵所在。

于是我換成圖樣的形式進(jìn)行展示：在學(xué)生活動(dòng)單上提前畫好三個(gè)平衡尺，平衡尺左側(cè)的相同位置分別掛1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)鉤碼，讓學(xué)生將實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到的右側(cè)鉤碼的懸掛位置直接畫在平衡尺上。同時(shí)，設(shè)計(jì)了問題作為思維的腳手架，即：觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果你有什么發(fā)現(xiàn)？你覺得這些杠桿中哪個(gè)費(fèi)力？哪個(gè)省力？哪個(gè)既不省力，也不費(fèi)力？三個(gè)杠桿用力點(diǎn)距離支點(diǎn)的距離與阻力點(diǎn)距離支點(diǎn)的距離如何？通過結(jié)構(gòu)性的問題，引導(dǎo)學(xué)生有目標(biāo)地觀察、有序地思考，得出合理的科學(xué)結(jié)論，從而培養(yǎng)學(xué)生尊重事實(shí)的科學(xué)品質(zhì)。

四、教學(xué)思考

經(jīng)過《桿秤的學(xué)問》一課的三次教學(xué)，我認(rèn)為助力學(xué)生的理性精神在思維型科學(xué)課堂上生長可以從三個(gè)方面入手。第一，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，提出引發(fā)學(xué)生思考的課堂大問題。將問題解決作為課程的主線，引導(dǎo)學(xué)生展開思考和探究，最終利用課程的學(xué)習(xí)解答問題，滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感，讓學(xué)生體會(huì)到科學(xué)學(xué)習(xí)與實(shí)際生活緊密相關(guān)。第二，幫助學(xué)生形成基于證據(jù)推理的思維習(xí)慣?？茖W(xué)探究中的預(yù)測(cè)環(huán)節(jié)，是對(duì)理性精神中“合理的猜想、基于邏輯或證據(jù)的推理”關(guān)鍵能力的有意促進(jìn)。教師可以通過設(shè)計(jì)，讓學(xué)生在探究過程中，調(diào)動(dòng)剛剛獲得的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，嘗試進(jìn)行自主建構(gòu)，將其應(yīng)用到實(shí)踐中，并通過后續(xù)的動(dòng)手操作進(jìn)行驗(yàn)證，鞏固認(rèn)知，再建構(gòu)、再完善、再獲得，以完成自主建構(gòu)新知的過程。第三，培養(yǎng)學(xué)生尊重事實(shí)的科學(xué)品質(zhì)?？茖W(xué)結(jié)論的獲得應(yīng)該來源于學(xué)生探究過程中的發(fā)現(xiàn)，而非教師再三提示下的“生拉硬拽”。因此，教師可以通過調(diào)整數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)形式、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)性的問題等教學(xué)策略，促進(jìn)學(xué)生獲得結(jié)論。只有從學(xué)生的視角審視自己的教學(xué)設(shè)計(jì)，順應(yīng)學(xué)生的思維發(fā)展，才能讓科學(xué)課程成為培養(yǎng)學(xué)生理性精神的有力陣地。

【本文系江蘇省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2022年度重點(diǎn)課題“指向理性精神的小學(xué)科學(xué)思維型課堂構(gòu)建的實(shí)踐研究”階段性研究成果，課題編號(hào)：B/2022/03/30】

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