摘要:文章从课前准备下功夫,谱写教学前奏曲;课中教学激思维,还原生活入问题;拓展课后活动,与生活相 结合;开展多元评价,实现阶段连续统一四个方面阐述了小学科学课程教学中提高学生科学素养的策略。
关键词:科学素养;科学课程教学;小学
科技兴则民族兴,科技强则国家强。纵观国际大势, 大国之间的竞争,本质上是生产力之争,其核心是科技 创新能力之争。科学素质是国民素质的重要组成部分, 是社会文明进步的基础。科学教育作为增强国民科学素 养的基础性教育,是国家立德树人工作的重要组成部 分。在当前的学校教育中,教学活动是学生获得科学知 识、发展科学思维、培养科学态度的主要形式。
《义务教育小学科学课程标准》(以下简称《标准》) 指岀,该学科的性质是基础性、实践性、综合性,体现在 利用科学知识和科学技能理解身边的科学现象并解决 实际问题上,且一切与学生的生活密不可分。如何在有 限的时空,最大化地提升学生的科学素养呢?笔者简要 论述如下。
一、课前准备下功夫,谱写教学前奏曲
“磨刀不误砍柴工。”著名数学家、教育家苏步青曾 说过:“如果你用一份力量备课,两份力量上课,你就用 三份力量批改作业;反之如果你用三份力量备课,两份 力量上课,你就可以只用一份力量批改作业。”可见新的 教学生活要从课前准备开始。
第一,开展单元教学设计,突破缺乏整体性的困境。 当下已进入学科核心素养时代(关键能力、必备品格、正 确价值观念),且未来一段时间还将持续下去,对此,教师 作为课程产品的研究者、课程的开发者、教学活动的顶层 设计者、“双减”政策下的作业布置者、课后活动的安排 者,要站到课程的高度(目标、评价、活动、开发、结果等), 从教书育人需要出发,厘清单元内容与学段学习主题的 联系,把握单元学习目标指向的关键要素,从单元整体教 学设计入手,突破学科教学实际中缺乏整体性的困境。
教师首先要有问题意识,针对司空见惯的科学常 识,要能够有一定好奇心,对每一点可疑和不解之处提 出问题、分析问题,形成探究过程田。另外,针对问题釆用 什么样的手段来解决,有的需要逻辑论证和数学计算, 有的需要实地观察和对比分析,还有的需要设计实验进 行验证,这些都是科学思维和方法,也是科学领域长期 以来形成的传统。具体而言,教师可从借助学前调查,找 准学习起点;经历科学实践,建构核心理念;依托后测评 价,检验学习成效等方面入手,进行单元整体设计与实 施,实现由零散走向关联,由浅表走向深入,由低阶思维 走向高级思维,由远离生活需要走向解决真实情境下实 际问题的单元整体设计,从而更好地落实学科理念和核 心素养培养,以满足学生未来发展需求。
第二,做好实验准备,铺好探究之路。实验教学是小 学素质教育的重要组成部分,是培养学生科学素养、综合 能力的重要手段。实验室是开展科学学习的重要场所。 《标准》在课程性质部分提出:“通过小学科学课程的学 习,能够使学生体验科学探究的过程,初步了解与小学生 认知水平相适应的一些基本的科学知识;培养提问的习 惯;初步学习观察、调查、比较、分类、分析资料、得出结论 等方法;能够利用科学方法和科学知识初步理解身边自 然现象和解决某些简单的实际问题。”故教师要提前精心 准备好结构性的实验器材、物品,精心设计好实验记录 单;如果有户外实验学习需求,要对所需器材、场地进行 预先考察,对参加人员进行安全防范教育,制定安全预 案,精心准备,确保万无一失%
第三,制作精美课件,创造优美教学环境。美国教育 心理学家罗伯特•加涅认为学习的典型模式是学习与记 忆的信息加工模式。在这一模式中,外界环境的刺激通过 感受器转变为神经信息到达感觉记录器,其中部分被感 觉登记了的信息进入短时记忆。现代教学媒体及技术具 有许多优势:能将抽象的科学概念具象化,有助于学生理 解;可以创设虚拟的问题情境,支持学生的探究活动;可 以利用电子探测仪和图像软件包,使信息的釆集和处理 更加便利、直观叫教师应充分利用互联网及手头资料,制 作内容丰富且实用性强的精美课件,激发学生科学思维, 调动学生学习的积极性。
第四,搜索信息资源,拓展科学生活宽度。教师应调 动学生学习的积极性,提前布置科学信息收集任务,鼓励 学生从图书馆、纸媒体、电脑等多渠道搜集获取科学信息 资源,通过思考筛选出紧密结合教学内容的信息,去粗 取精,并通过整理、创新,升华信息资源。此外,可借助社 会帮扶、家长支持,小组协作进行收集。
二、课中教学激思维,还原生活入问题
科学家将科学问题的发现视为科学发展和革命的 “引擎”,学习科学的基础就是让学生主动发现科学问 题,而科学问题恰恰处在丰富的现象中。
第一,创设生活情境,让学生沉浸在由生活现象引 发的问题中。“良好的开端是成功的一半。”教学情境是 指在教学环境中作用于学习主体,引起学生有意注意, 使其产生积极学习情感的客观环境。教师要创设生活情 境,引导学生观察情境中的现象,让学生沉浸在对由现 象引发的科学问题的思考中%例如,在“热是怎样传递” 的教学中,教师可利用冬天“吃火锅”这一现象,让学生 提出问题。学生可能会提出“白气是如何生成的?鸳鸯锅 中为什么荤的锅先沸腾呢?火锅里的铁勺为什么会变热 呢? ”等问题,这样就把教学情境还原为生活情境,能让 学生感觉科学就在身边。然后教师可以教授学生方法: 聚焦"火锅里的铁勺为什么会变热”这个现象,利用各种 感官(这里有触觉)进行具有针对性的比较,从而提炼铁 的特质,猜测铁的传热性(通过观察现象的方法进行引 领,然后聚焦研究问题,并用基本的科学逻辑对估计、假 设进行修正,从而使猜测更具科学性、合理性,这样也有 利于之后研究方案的制定)。教学情境可以贯穿全课,也 可以是在课程的开始、中间或结束,而引入的方式可以 选择游戏、魔术、实验、描述情境等形式。科学的发现离 不开思考,但教师应注意情境的引入要有思维含量,没 有思维含量的情境充其量只是为了表演组装的布景。
第二,搭建实验平台,让学生陶醉在探究生活活动 中。小学科学是以实验为基础、探究为核心的学科。教师 应积极搭建实验平台让学生主动探究,引导学生基于真 实有效数据进行分析、综合、抽象与概括,在探索的过程 中找到自己想要的答案,激发探索求知的积极性。例如, 在“我的水钟”一课中,教师可先提出问题,然后让学生 设计水钟,并把学生设计的水钟用图影仪进行展示,让学 生通过比较、实验进行思考,然后教师可以提问学生是 否有所发现(由于学生积极动手,关注度极高,问题能很 快得到有效解决。通过让学生参与实验设计,能增强学 生的分析能力和预见能力。但动手不应是纯粹的操作性 活动,还应与动脑相结合)。教师进一步提出问题:“前面 滴得很快,后面越滴越慢了,得出刻度应该是变化的…… 古人一开始也像我们一样,的确按照这个滴速,刻度是 变化的,但是随着时间的推移,他们最终却选择这种均 匀的刻度,大家想想看这是为什么?古人选择均匀的刻 度,均匀有哪些优点? ”最后让学生将自己做的水钟跟秒 表进行比较,观察两者时间的准确性。如此环环相扣的 提问会引发头脑风暴,使学生产生有深度的思考。同时, 基于实验平台搭设“脚手架”,对学生思考和应答的问题 及时反馈,又再次生成更多有效问题,如此能让实验探 究成为学生生活的一部分。
第三,借用“实物模型”,让学生进行比较和分析。埃 里克森的理论表明小学阶段学生的认知特点是由形象 思维向抽象思维过渡。小学生的认知能力有限,故教师 要借助实物、图片、挂图、动画多媒体等直观演示建立模 型,这样可以化抽象为直观凱例如,在''撬杠的学问”教 学中,教师可带领学生用木棍撬起平躺的鞍马;在“斜 坡”教学中,教师可用装满沙子的塑料管代替实木;“地 球与宇宙”是小学科学课程的四大领域之一,教师可用 地球仪或世界地图简要说明地球上的海陆分布状况,以 及陆地上不同类型的水体;开展与地球水循环有关的成 云致雨模拟实验时,教师可利用图片和视频资料,使学 生初步了解地震和火山喷发形成的原因等。用相似的或 简化的模型反映原型本质,较为直观形象,有利于学生 对知识的理解和内化。到高年级时,教师则可对相关原 型进行抽象概括,得到抽象模型,再具体化后得出实物 模型,由实物模型类比推理出实物%
又如,在“呼吸与消化”教学中,教师可用图片展示生 活情境:随着温度的下降,疫情出现反扑形势,在这关键 时刻,医护人员身着防护服,化身“大白”,冲在社区和街 头一线,日夜开展核酸检测,全力守护群众安全。同时, 教师可出示新冠肺炎病人治疗的视频,以此引出问题: “新冠肺炎病人为什么会呼吸困难?呼吸是什么?如何呼 吸?怎样算困难?为何困难?持续困难会怎样? ”之后让 学生进行活动。教师可设置两个活动,活动一:用力呼吸 感觉胸廓变化;活动二:尝试憋气控制不呼吸(让学生理 解人无法控制自己不呼吸)o由此产生问题:“人如何呼 吸? ”并再次构建肺部模型,形成对应关系,应用实体模 型解释原型。应用肺部模型推理呼吸过程,可推理得出 “膈肌向下运动时吸气,膈肌向上运动时呼气”的结论。 基于此,教师进一步更改模型:①堵住吸管口(气管受 损);②扎破气球(肺部受损);③扎破塑料瓶(胸廓受损), 归纳总结得出“呼吸系统能够多器官协同工作”的结论, 最后组织学生研讨总结呼吸困难的原因(某个呼吸器官 受损),随后研讨新冠肺炎病人呼吸困难,出现器官衰竭 等病症的表现。
第四,强化小组合作学习,促使学生对生活问题进 行深度思考。美国罗杰斯提倡的人本主义心理学教育观 认为:人均具有先天的优良潜能,教育的作用在于使之 实现;个体经验的获得构成了认识的基础;情感活动为 心理过程之基础与动力。合作是人类相互作用的基本形 式,小组合作是目前科学课公认的一种学习方式,即教 师要强化学生的小组合作学习,使其进行深度思考。例 如,在“研究影响摆的快慢因素”的教学中,教师可让学 生说出自己的想法。但由于学生说不清楚,故教师可进 行一定程度的引导,如“老师没听清不妨再说一遍”"如 果说不明白,也可用笔罗列出来”,引导学生积极思考。 学生猜想罗列出单因素和多因素两类,对此,教师可继 续提问:"你怎么得到这个答案的? ”学生合作得出结论: 单因素主要是摆绳长度、摆锤重量、摆幅大小等。教师接 着问:“你的证据是什么? ”学生合作进行了单因素(摆绳 长度)的实验设计,交流得出“摆得快慢跟摆锤重量无 关,跟摆绳长度有关,摆绳越长,摆得越慢,反之则摆得 快”的结论。教师继续提问:"这个答案,哪里让你犹豫? ” 而对于“摆角和摆重”等综合问题,教师可引导提出多因 素问题,让学生设计有多因素(摆角和摆重)的对比实验, 并在实验设计完成以后进行交流。教师还可追问:“所用 的方法都是这样吗? ”在合作学习中,为达到良好的学习 效果,教师应让学生表达自己的想法,并帮助学生归纳要 点。具体可釆用的办法是让其他学生复述该生的想法,并 让小组长再次确认该生的想法。如果学生脑子记不住,教 师不妨在学生复述时让其他学生用笔记下,并进行必要 总结。科学不仅是一种知识体系,还是一种思维方式。叶 圣陶先生曾说过:"教师之教,不在于全盘讲授,而在于相 机诱导。”概言之,教师是学生思考的“服务员”,而学习小 组则是一个“小家庭”。
三、拓展课后活动,与生活相结合
罗杰斯指出,意义学习包括学习的“个人参与”和 “自我发起”两个要素。学习的“个人参与”囊括情感和认 知两个方面的内容,“自我发起”则是学习者的内部动 力。课堂的时间是有限的,科学之路则是永无止境的,故 将科学探究活动延伸到课外,可为学生动手操作提供广 阔的空间。
第一,开展自由辩论,让学生处于新信息的生成活 动中。科学之美的主题是理性之美。18世纪末德国著名 剧作家、诗人席勒曾讲过:“思维啊,幸福! ”这可以看作 是对科学之美的最简洁的赞叹和说明。美国学者埃德 加•戴尔提出了"学习金字塔”的理论,即“教别人”或"马 匕应用”可以记住90%的学习内容。体现在小学科学课 堂中,就是教师有时不妨让学生自由辩论,进行智慧碰 撞。例如,在“衣服能产生热量吗”的教学中,教师可展示 五张生活场景图片,引导学生提出问题:"为什么多穿衣 服会热起来? ”接着教师将学生的问题转化为“衣服会不 会产生热量? ”之后,让学生举手表决。最后全班学生形 成两种不同观点,甲方认为“衣服能产生热量”,乙方认为 “衣服不能产生热量”。简单制定规则后,甲乙双方开始 自由辩论。辩论中,教师要对学生表达的观点进行评判 (如同意XX同学的请举手,同意或不同意都请说明观 点),在学生统一观点后,进一步引导学生思考(这些想法 中,哪个值得进•步思考)。等学生回答后,教师应给予 学生适当激励,并在帮助学生理解、评判和改进想法的 过程中,使学生对原因进行解释。辩论可以充分暴露学 生对前概念的明晰程度,锻炼学生的口才,生成更多新 信息,进而提高学生科学思维能力。
第二,让学生自己动手,经历生活实践。《标准》指出: "小学科学课程是一门实践性课程……在实践中体验和 积累认知世界的经验,提高科学能力,培养科学态度,实 践教学所具有的实践性、真实性是提高学生素质、培养 学生创新能力的有力推手。”即教师要让学生亲自动手 实践,而不能只停留在理论学习上,使其积累实践经验, 提升科学素养。例如,围绕一个主线“养蚕”,教师让学生 在家进行养蚕活动,之后在每节科学课上进行观察并讲 解。学生经过差不多50天的养殖,对蚕的一生有了深入 的了解,经历了出生、生长、繁殖、死亡这样一个周期。同 时,教师可在校园农场种植活动中,让学生翻地、施肥,再 播撒种子或栽菜苗、浇水,以及观察菜园子里的植物长 势,从而体验整个种植过程,这样能够很好地与科学课 的目标相契合,不仅能让学生学到知识,还能培养学生 的劳动意识,使其感知生命的有限,最终从知识目标升 华到情感目标:善待生命、珍爱生命。
第三,布置多层次作业,让知识与生活相结合。小学 科学是一个综合性很强的学科,知识面广,与人类活动 联系紧密,包括生产和生活实际。在“双减”政策下,教师 应布置多层次作业,以提升学生科学学习兴趣口。例如, 教师可以设计有关自然现象的多层次作业,具体如下。
作业任务要求:以手抄报或剪报的形式,分组完成 三类作业。
第一组:通过报纸、新闻、广播、网络等方式搜集我国 近20年发生的自然灾害,并查找原因和后果,了解我国 是一个自然灾害频繁发生的国家。
第二组:以本节课本内容为基础,将知识点进行提 炼总结,并展示在手抄报上。
第三组:通过报纸、新闻、网络、视频等方式搜集抗灾 救灾过程中发生的感人事迹、涌现的伟大英雄,并配以 自己的心得体会,之后以剪报和手抄报结合的形式进行 展示。
注:每组12人,每4人划分为一组,选出三位小组长 负责任务的组织分配,要求每一大组上交3份作业。
制作手抄报、宣传海报、单元思维导图等是学科活 动的一种常见形式,它源于教材又不限于教材,生动活 泼,丰富多彩,深受学生的喜爱,在激发学生科学学习兴 趣的同时,能增强学生搜集、阅读、设计、书写等方面的 能力,同时能提高学生知识体系的系统性,达到增强防 灾、减灾、抗灾意识的目的,有效提升其科学素养。
第四,开展科技活动会,让学生对生活充满好奇。伟 大的科学家几乎都是从动手开始的,在发明创造中,并不 是知识越多、越聪明才越会发明创造。爱迪生小时候在教 师的眼里并不是个聪明的孩子,但他从小就对很多事物 感到好奇,而且喜欢亲自试验一下;瓦特连续两年日夜 摆弄旧的蒸汽机,想尽一切办法,失败了无数次,最终发 明了蒸汽机车。陶行知先生说过:“你的教鞭下有瓦特,你 的冷眼里有牛顿,你的讥笑里有爱迪生。”大的发明创造 来源于微末之处,往往也就是隔了一层“窗户纸”。因此, 教师要鼓励学生参与“成为小小发明家”科技活动,把自 己看到的实物进行模拟制作,完成项目的基本过程,体会 科技产品给生活带来的方便和舒适,认同创意设计能够 提高生活质量凯教师也可以组织学生开展科技活动会, 让学生与科技"零距离”接触,如可以开展的科技运动会 项目有平地起高楼、鸡蛋撞地球、嘟嘟赛车、直升机、木制 滑翔机、科幻画、创意竹编、3D打印等。普及力学、光学、电 磁学、声学等科学原理和知识,将课内外所学的知识融入 比赛,可使学生通过咨询、发挥想象、勇于尝试、敢于创新、 亲手操作,多方位感受科学的神奇。一个问题、一次尝试、 -次体验、•次创造,可以让学生心中存有梦想。
第五,走进科技馆,让学生感受生活中的科技之美。 科技馆是我国实施科教兴国战略和人才强国战略、提高 全民科学素质的大型公益性科普教育机构,是校内教育 的延伸和拓展。馆内展品有利于学生对科学知识的直观 理解,可激发学生的创新意识和主动学习的热情。教育 部办公厅、中国科协办公厅发布的《关于利用科普资源助推“双减”工作的通知》指出,各地各校要以“走出去” 的方式,有计划地组织学生就近分期分批到科技馆和各 类科普教育基地(天文馆、科技园、动植物园、农业示范 园、高校、科研院所等)学习,加强场景式、体验式、互动式、探究式科普教育实践活动叫因此,教师要领会文件 精神,有计划、有目的地组织学生进行参观学习,让学生 感受生活中的科技之美。
四、幵展多元评价,实现阶段连续统一
评价是教学的重要元素。评价的目的是什么?从正 面的角度来考虑,就是给学生一个标尺,希望学生朝着 标准努力争取,以满足期望值㈣。对此,学校要建立以学 生发展为本的考评体系和学生自主学习的成长档案,指 导学生参与评价,用评价激发学生的内在驱动力,帮助 学生最大限度地调动学习的积极性,培养学生的主体意 识,激发学生对世界的好奇心和与生俱来的求知欲。开 展方式有学生自评、互评、师评及家评。评价的范围不妨 从方案设计、合作探究、成果展示、认真倾听四个方面进 行考量。评价的手段包括制作评价表,釆用积分制。如每 个学生提出一个问题积一分,对一个现象提出多个问题 的再加几分。特别关注过程性积分,如收集数据、分析数 据、模型制作、学习单、科学解释、思维导图等。其中,教 师要对学生进行肯定并给予殷切期望。从多个维度进行 评价,并持续进行,会使学生的期望值逐步升高,最终像 科学家一样学会思考、探究。在持续多元评价的过程中, 教师既能对教学模式进行解构和再认识,又能引导学生 在对事物的认识与反思下培养创新意识。
总之,学生科学素养的提升,取决于教师和学生双方。 故教师要以《标准》目标为指引,在课前、课中、课后优化教 学资源,以活动作为教学过程的主线,用与生活紧密相连的 任务指引学生探究,让科学教育融入学生的生活,并将持续 性评价贯穿教学全过程,全面提升学生科学素养。
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