根据学生思维发展的特点精心设计科学课堂教学

摘要：科学课程的重要教学目标之一便是培养学生的科学思维。在新时代的科学课堂中，教师要思索科学课程学习的本质，顺应学生的成长规律，扎扎实实做好课堂时间规划、教学板书设计以及实验导学单设计，以有效培养学生的科学思维。主要对如何合理规划科学课堂时间、灵活设计科学教学板书、合理设计科学实验导学单三个方面的内容进行探讨。关键词：科学课；科学思维；课堂时间；板书；实验导学单“大巧若拙”是先秦老子的美学观点之一，意指真正的巧，不是违背自然规律地卖弄技巧，而是顺应自然规律，呈现天然质朴的美。《义务教育科学课程标准（2022年版）》立足我国义务教育科学教育现状，提炼了包括科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四个方面的核心素养发展要求［1］。科学思维是科学学科四大核心素养之一。在科学课程教学中培养学生的科学思维时，教师需要结合“大巧若拙”的观点，根据学生真正的学习需求以及教学目标，给予学生锻炼思维的机会。具体来说，科学教师在准备40分钟的课堂教学内容时，要顺应学生成长的自然规律，扎扎实实做好时间规划、板书设计以及实验导学单设计。一、合理规划课堂时间，让学生的思维张弛有度注意力是否集中对学生的学习效率、学习质量有重要影响。人的大脑某区域经过一段时间的兴奋后必然会进入抑制状态，因此人的注意力在集中一段时间后，必然会进入不集中的状态。有关研究表明，不同年龄段的人注意力集中的时间不同，一般情况下，7—10岁儿童注意力连续集中的时间约为20分钟，10—12岁儿童注意力连续集中的时间约为25分钟。在小学阶段，一节科学课的时间通常为40分钟。在科学教学中，部分教师会花很多心思去设计课堂的激趣导入环节，延长此环节的时间，但如果导入环节时间过长，就会挤占其他教学环节的时间，占用过多学生注意力集中的时间。还有一些教师在一节课中安排了多个实验环节，但忽视了有价值的思维任务的设置，使得学生在实验操作过程中处于放松状态，这样的课堂虽然气氛很活跃，但教学效果并不理想。小学生注意力连续集中的时间通常达不到40分钟，因此科学教师在进行教学环节设计时，要合理规划课堂时间，做到张弛有度。一些名师认为，小学课堂的前8分钟是学生课堂学习的“黄金8分钟”，这段时间内学生的注意力较为集中，因此教师可以创设学习情境，教学一些知识性较强的内容，以此提高学生的学习质量。以教科版科学三年级下册“影子的秘密”一课的教学为例，本课内容可分为两部分，第一部分是探究影子形成的原因，第二部分是研究影子的变化跟什么有关。在这两部分内容的教学中，教师都可以安排动手操作活动，但如果一节课中学生活动的时间过长，那么学生深入思考问题的时间就会变短，这样会导致研究深度或广度不足。对此，教师应合理安排课堂时间。本课课堂时间可进行如下安排。1—8分钟：引入生活现象，激发学生探究兴趣，并请学生尝试解释生活中的一些常见现象，一步步引出影子产生的三个条件——光源、阻挡物和屏。9—11分钟：开展3分钟趣味观察活动，让学生自主制造影子，并在趣味观察中思考。12—19分钟：让学生根据现象进行分析讨论，思考什么样的物体不能作为阻挡物，探究屏需具备哪些特征，探究影子变化的规律。20—40分钟：引导学生开展动手操作实验，让其研究影子变化和什么有关，并在实验后与同学交流。课堂的时间分配是教学设计的基础工作，怎样合理安排，需要教师认真思考。科学教师要认真分析学生学情，根据不同的教学内容，合理安排课堂时间，以有效提高教学质量，培养学生的科学思维。二、灵活设计教学板书，整合学生的思维碎片杜威认为，从最不严谨的含义来说，思维包括我们头脑里有过的任何想法［2］。想法有时只是人随心的、零碎的感受。而有意义的思维应该是连贯有序、因果分明和前后呼应的。当学生头脑里出现一些零散的互不关联的想法时，教师应帮助他们把这些想法串联起来，并引发他们的深入思考。（一）动态设计板书可以串起学生的思维教学设计中，教学板书设计是重要的内容。部分教师在进行教学设计的过程中，往往会忽视教学板书的设计，完全按自身的教学习惯把需要板书的内容进行罗列，没有认识到板书对学生思维培养的作用。优秀的板书设计，不但整体布局合理，而且能在内容呈现的过程中引导学生的思维，促进学生对知识、概念的掌握。以教科版科学三年级下册“影子的秘密”一课的教学为例，不少教师的板书设计如图1的左图，这样的教学板书设计只是罗列知识点，无法呈现学生的探究过程。对此，教师需要对板书设计进行优化，具体如图1右图。图1"“影子的秘密”两种不同的板书设计（1）调整板书结构：调整板书排布结构，让学生能清晰了解光源、阻挡物和屏在影子产生过程中所发挥的作用。（2）简图呈现科学现象：在引出光源的概念之后，板贴“光源”，同时用粉笔画上几个长长的箭头，以此展现光源能发光的特征。（3）动态表达科学原理：在引出阻挡物的概念后，教师将“阻挡物”板贴于之前所画的箭头上，同时将“阻挡物”后面部分的箭头擦除，表示阻挡物能阻挡光线的传播。部分学生容易忽略影子产生的第三个条件——屏。对此，教师可通过现场演示，结合板书，引导学生找出影子产生的第三个条件，同时在黑板上画一条竖线表示屏，并在相应的位置板贴“屏”和“影子”。之后，教师再通过师生互动交流，逐一板贴影子会发生的变化，如“大小”“形状”“方向”“长短”等。教师通过这样的结构式板书设计，能让学生对影子产生的原理形成更完整清晰的认识，加深学生对相关知识的理解。（二）让学生参与板书过程有利于其科学思维的培养在板书的过程中，教师可以让学生参与进来，这样能帮助他们梳理知识，激发他们的学习兴趣，培养他们的科学思维。例如，在研究影子产生条件的过程中，教师可以让学生结合板书，以小组的形式绘制小木块的影子，并进行探讨交流，将相应的板书补充完整。不同小组成员绘制的影子通常是不同的，长短、大小、形状、方向等都有一定的差异。在学生绘制完成后，教师可让学生小组展示其绘制的影子，并引导学生对这些影子的特点进行观察、对比、分析，思考影子变化的特点，最终将相应的板书补充完整。这样的教学能有效培养学生的科学思维。2022年版的义务教育科学课程标准强调让学生从熟悉的日常生活出发，联系实际，解决真实情境中的问题，通过亲身经历探究和实践活动学习科学。这既是科学课程培养学生核心素养的要求，也是学生的兴趣所在，能为学生的学习打下坚实的基础［3］。三、系统推进探究任务，促进学生思维发展《义务教育科学课程标准（2022年版）》提出，要运用以探究和实践为主的多样化学习方式，让学生主动参与、动手动脑、积极体验，经历科学探究以及技术与工程实践的过程［4］。由此可见，在科学课堂教学中，实验探究环节的设计非常重要，其有助于学生科学思维的发展。但目前的科学实验探究设计还存在一些问题，如探究活动的过度指导与过度放手等。教师过度指导容易让学生产生思维惰性，不利于学生自主探究能力和实验能力的提升；教师过度放手则会影响学生的实验探究，导致实验探究活动无法顺利开展。对此，教师可合理设计实验导学单，以此弥补语言指导的不足，解决过度指导和过度放手的问题。在科学实验教学设计中，教师要充分研究学生学情，根据学生的知识储备、思维能力水平与操作能力水平等进行合理安排，设计合理的实验导学单。一方面，教师设计的实验导学单要具有“导学”的作用，能引导学生开展有序的实验探究；另一方面，它要能充分发挥学生的主体性，培养学生的阅读理解能力与自主实验探究能力。在形式上，教师可设计折叠式的实验导学单，按实验操作难度依次排序、折叠，这样能提升实验探究过程的神秘性，有效激发学生的探究兴趣。以教科版科学三年级下册“影子的秘密”一课的教学为例，本课包括如下两个实验。实验一：尝试制造影子。该实验对学生来说操作难度较小，教师可在强调实验注意点后放手让学生自己完成。实验二：研究影子的变化。该实验的探究内容较复杂，学生可能无法自主完成，因此教师要给予学生一定的指导。有些教师会把这个探究实验随意分解成几个小实验，引导学生分实验进行探究，以此降低该实验的探究难度。但这样一来，学生的思维会处于碎片化状态。那如何在维持学生思维的连贯性、整体性的同时，降低实验操作的难度呢？对此，教师可以优化设计折叠式实验导学单，将“研究影子的变化规律”大活动，拆解成多个有联系的阶梯性小任务，具体如下。第一阶任务：制造一个方向朝左的影子，然后让影子方向朝右。第二阶任务：制造一个影子，让影子先变小，再变大。第三阶任务：先制造一个圆形的影子，然后让影子变成长方形。第四阶任务：制造一个影子，并让它动起来。学生在操作光源或阻挡物，让影子动起来的过程中，影子的大小、形状、方向、长短等均可能发生变化，这能引发学生更全面、更深入的思考。实验探究的过程，不能仅是学生动手操作的过程，还应该是学生培养思维的过程。同时，实验现象的记录、分析以及实验结论的概括、总结等要能促进学生观察能力、分析能力的发展。因此，教师在设计本课的折叠式实验导学单时，除了要在每一页设置一个相应的小任务，还要设置一个便于学生进行实验现象记录的简图以及引导学生进行深入思考的问题，以此促使学生在实验操作的过程中不断思考和分析。教师设计这样的实验导学单，将大任务分解成环环相扣的小任务，能让学生的探究目标更明确，激发学生的探究兴趣，让学生一步一步地完成任务，进而帮助学生掌握相应的探究方法，提升学生的探究能力和科学思维。虽然学生是一个一个地完成小任务，但整个过程是连贯的，小任务之间也是紧密联系的，因此学生的思维也是连续的，他们在完成所有小任务时，会对这个探究实验有一个整体的感知，对影子变化规律形成全面的认识。结语课堂时间、教学板书、导学单是每个科学教师在设计科学课程时应考虑的三个要素。小学科学教师应重视对这三个要素的设计，结合学生学习情况和教学内容，顺应学生的身心发展规律，合理规划课堂教学时间，灵活设计教学板书，科学设计导学