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科研论文

科学课堂中围绕核心概念的教学

作者:孙伟明 来源:浙江教育资源网点击数: 发布时间:2019-09-19 16:36
——以《我们的小缆车》一课为例
    
    【摘  要】
    《小学科学课程标准(修订稿)》对于核心概念建构给我们提出了明确要求:教师和教材编者要自上而下地对核心概念逐级分解和领会,同时,教师在教学过程中要自下而上的,从贴近生活,贴近兴趣,贴近儿童的浅而寓意深的举例着手,自然地进入各具体概念细目,并由此逐渐理解、掌握核心概念。笔者结合《我们的小缆车》一课,分别从“明确核心概念”、 “选择适切材料”、“搭建活动支架”,“数据研讨分析”四方面阐述科学课堂中围绕核心概念的教学。
    【关键词】   核心概念   适切材料   合适支架   数据研讨
 
    近年来,欧美多个国家的科学教育界提出了“核心概念”的观点,希望以科学文化(包括科学思想和方法)为基础,实现科学课程的进一步综合化,提高科学课程的教育价值。核心概念是指居于科学学科中心,具有超越课堂之外的持久价值和迁移价值的关键性概念、原理或方法,也叫大概念、大观点、核心观念、学科思想等。发展学生正确的核心概念,比让他们掌握大量事实性的信息更重要。事实性的科学知识是穷其一生也学不完的!而核心概念是超越一般事实的观念和思想,具有很强的迁移性。
    然而笔者发现当前小学科学课堂教学中有很多老师设定教学目标时往往只关注本节课的教学内容,很少去思考这一节课在本单元中的地位以及本单元在整个小学科学教学中所要承担的任务,即主要体现的核心概念。如果我们不从体现核心概念的高度出发来设定每一节课的教学目标,那课与课之间的联系必然是松散而混沌的,学生最终所获得的认识结构必然是杂乱无章、层次低下的,也必然无法适应时代需求。由此可见,核心概念引领下的科学课堂教学,学生可以利用少量的核心概念,在科学学习中实现举一反三、触类旁通。下面结合《我们的小缆车》一课谈科学课堂中围绕核心概念的教学。
    一、解读参考文本,明确核心概念
    1.解读标准,明晰课程核心概念
    《小学科学课程标准》(修订稿)明确指出在小学科学课程共有24个核心概念,其中物质科学领域包含10个核心概念,生命科学领域包含7个核心概念;地球科学领域包含4个核心概念;技术领域包含3个核心概念。小学阶段通过142个具体概念分别来支撑这24个核心概念的建构。就教科版教材来说,每一个教学单元都是某个核心概念的集中体现,单元中的每篇课文都是围绕着这一核心概念而展开的。
    2.解读教材,明晰单元核心概念
    《我们的小缆车》是教科版教材五上第四单元“运动和力”的起始课,本单元研究的是机械运动,即物体之间相对位置的改变。在研究运动的过程中让学生认识各种不同的力。整个单元的内容分为四个部分。第一部分(第1—3课):了解重力、弹力、反冲力,用这些力作动力使小车运动起来,研究动力的大小与小车运动的关系。第二部分(第4课):学习测量力的大小,认识力的单位“牛”,为研究摩擦力大小做好技能上的准备。第三部分(第5—7课):认识摩擦力,研究影响摩擦力大小的一些因素,摩擦力对物体运动的影响。第四部分(第8课):动手制作,用所学知识设计和制作一个小车。由此我们可看出此单元沿着“运动和力”这条线发展,活动以探究车的运动为主要载体,对力的研究相伴相随贯穿单元始终,因而“运动和力”单元体现的核心概念是物质科学领域的“力作用于物体会改变物体的运动状态”。
    3. 设定目标,体现单元核心概念
    明确了单元体现的核心概念,教师要从单元甚至是全套教材的框架下,将核心概念体现在每一节课的教学目标中。教学目标对教学起着引领、导向、激励的作用,其如何设定至关重要。《我们的小缆车》一课有两个活动:第一,组装用重力拉动的小车。在重力小车装置中,铁垫圈有重量,绳子对小车可以产生一个水平方向的拉力。改变铁垫圈的数量,就改变了重力的大小,也就改变了小车拉力的大小。第二,研究拉力大小与小车运动的关系。基于以上分析《我们的小缆车》一课设定的教学目标(具体概念)是“拉力可以改变物体的运动状态。”,从而体现单元核心概念“力作用于物体会改变物体的运动状态”。
 
    二、围绕核心概念,选择适切材料
    1.改进学具,方便有效
    科学探究活动,需要适切的材料。“巧妙难为无米之炊”,材料是学生寻找证据、发现信息、解决问题、建构核心概念中必不可少的。《我们的小缆车》一课按照教材设计的实验材料进行探究活动存在两大不足:1.要让小车直线运动又不掉下桌子去,学生操作起来显得十分困难;2.研究拉力大小与小车的运动,为保证实验公平性在桌面上应标明小车运动的起点和终点十分不便。鉴于以上不足,我们对原设计进行了改进,设计完成了小车“跑道”:一端封口作为小车运动的起点,另一端中间开小口,便于绳子的滑行。为使小车能减少碰撞损坏,在跑道的末端设计两小段软泡沫缓冲带,作为小车运动的终点。小车“跑道”即解决了每次实验路程相等的问题,又不让小车掉下桌子去,使用时只要平放在桌面上即可,使探究实验更具操作性、便捷性。
 
    2.合理取材,科学高效
    为使探究活动更高效,在小车“跑道”的基础上,淘宝网购置学生用秒表,对拉动小车的绳子长度、铁垫圈的大小和数量进行合理控制。教师为学生提供了精心准备的、丰富的“有结构”的适切材料,放手让学生自主进行探究,注重活动后的交流反馈,让学生研究更科学、更严谨、更高效。因此,教师选择材料时应逐步向本课所指向的核心概念“力可以改变物体的运动状态”聚焦。
    三、围绕核心概念,搭建合适支架
    一节课的教学设计要指向背后的核心概念。核心概念的达成不可能一蹴而就,也不能用说教的形式来达成,必须依靠学生在自主探究活动中自行体悟。《我们的小缆车》一课按照教材的编排,一个活动一个活动的顺序下来,循规蹈矩的开展活动前的指导-实验-交流,出现了一些问题:1.学生思维打不开,主动参与探究活动的积极性不高。2.学生对重力的了解体验不够。3.整个教学活动流程学生探究活动空间、时间不足。基于以上问题,我对教材进行了适当调整,所有的探究活动都指向力,把力的方向、大小等要素在活动中渗透,丰富学生对力的感受,搭建三个自主探究活动支架,让学生在自主探究过程中自我建构核心概念。
    1.尝试研究,激发兴趣
    【支架1】:尝试让小缆车笔直又安全运动起来。
    师:利用桌上的材料(小车、一根长线、回形针做的弯钩、一些垫圈、小车跑道)尝试让小车运动起来?
    生:分组尝试实验。
    师:一组介绍,其他组评价,提出问题及修正建议(ppt课件出示)。
    生:一组上台展示交流。
    师:其他小组评价一下有没有改进?有没有听明白?
    生:……   ……   ……
    设计意图课堂采用任务式驱动,提出研究任务,激发学生的探究欲望,让学生尝试研究积极主动的参与探究。尝试探究旨在为组内学生分工合作探究提供磨合机会,为后续探究活动和核心概念的自我建构夯实基础。同时学生也会提出一些尝试研究中碰到的问题与困难,并提出改进的想法,此时教师顺势推出改进的小车“跑道”学生定能理解改进后的意图,有利于后续探究的开展,有利于学生建构核心概念。
    2.聚焦问题,由浅入深
    【支架2】:重力作为小缆车的动力拉动小车。
    师:刚才用什么力作为小车的动力?
    生:垫圈的重力。
    生:一生上台感受重力(拿一瓶矿泉水→提一大箱矿泉水)
    师:什么是重力?我们提水、背书包都受到一个竖直向下的力,这就是重力。谁举例说说生活中的重力?
    生:苹果落地、瀑布往下流、滑梯往下滑……
    师:安装的小缆车,铁垫圈起了什么作用?
    生:铁垫圈起了拉动小车的作用。
    师:这节课研究小缆车什么?
    生:拉力大小与小车运动的关系。
    师(追问):研究拉力与小车怎样的关系?
    生:多大的拉力小车才运动起来?
    生:拉力大小与小车运动快慢的关系?
    设计意图:学生通过亲身体验重物,生活中重力举例等建构“重力”概念,明晰铁垫圈的重力产生的拉力使小车运动。同时在师生、生生交流中自然聚焦本课探究问题:拉力大小与小车运动的关系,为学生自我建构核心概念迈进了扎实一步。
    3.借助图表,获取事实
    【支架3】:研究拉力大小与小车运动的关系。
    师:出示教材提供的小组分工合作研究图:一人挂垫圈,一人放小车,一人计时,一人记录。
    生:看小组合作图,完成组内分工。
    师:出示“拉力大小与小车运动关系记录单”,问:哪里还不懂?
     生:分组实验记录,并将实验数据记录在班级汇总表中。
    设计意图:借助图片展示小组分工合作情况,学生一目了然,自然完成分工合作。出示拉力大小与小车运动关系记录单,借助记录单给予学生活动指导,较好地把握了学生自主探究和教师指导的“度”,为学生较长时间自主探究提供了空间和时间,也为学生自我建构核心概念获取了充分事实。
    四、基于数据研讨,指向核心概念
    1.展示事实,交流研讨
    【课例片段1】研讨:拉力大小与小车运动快慢关系。
    师:展示研究拉力大小与小车运动关系班级统计表,思考:1分钟先看自己组内4个数据(纵看),再看全班数据(横看),你有什么发现?
 
    生:1分钟个人分析数据,找找发现。
    生:组内分析数据,交流发现。
    师:用一句话概括一下你们的研究成果?
    生:拉力越大,小车运动得越快。
    【课例片段2】研讨:挂几个垫圈小车开始运动?
    师:还有什么发现?
    生:至少挂2个垫圈,小车开始运动。
    师:挂1个垫圈行吗?为什么?
    生:拉力不够,足够的拉力才让小车运动起来(体验:提重物类比,足够的力才能提起重物)。
    师:还可以怎么描述?
    生:一定的拉力让小车运动起来。
    师:通过研究,我们发现拉力可以改变小车的运动状态,拉力可以改变桌子、椅子……运动状态吗?用一句话概括一下你们的研究成果?
    生:拉力可以改变物体的运动状态。
    利用全班数据统计表进行研讨分析,学生轻松地理解了拉力与小车运动的关系,培养了学生用多个实验数据得出科学结论的证据意识,有效建构了“拉力可以改变物体的运动状态”的具体概念。学生在交流中还发现了各组间用同样的垫圈个数,但小车的运动时间不同。教师让学生分析产生的原因得出可能是路程不同、计时误差等造成的,进一步发展了学生的科学思维。
    2.知识迁移,指向概念
    《我们的小缆车》一课建构了“拉力可以改变物体的运动状态”具体概念,学生在掌握这一具体概念后,可以对事物之间的关联性进行科学的推论,从而实现知识的迁移。如:在“运动和力”单元接下去的几节课学习中,学生自然会建构“弹力、反冲力、摩擦力都会改变物体的运动状态”的具体概念,由此指向“运动和力”单元核心概念——“力作用于物体会改变物体的运动状态”。
 
     核心概念的获得是学生在自主探究过程中自我建构的,外部所教是无法达成的。这个自我建构的过程不是一节课或一个单元就能完成的,是需要学生经历整个小学段的科学学习之后才能达成的。正如韦钰院士翻译的《科学教育的原则和大概念》一书中所述:科学教育的目标不是去获得一堆由事实和理论堆砌的知识,而应是实现一个趋向于核心概念的进展过程,这样做有助于学生理解与他们生活相关的事件和现象。因此,我们在实施科学教育的过程中,用核心概念组织教学活动,通过选择适切材料、搭建合适支架、引导研讨交流,帮助学生建立和运用核心概念,这样有利于学生的深层理解,有助于培养学生的学习能力,把学生培养成知情的决策者和有创新能力的人。
 
 
【参考文献】
[1] 《小学科学课程标准》(修订稿)http://blog.sina.com.cn/s/blog_8ad2b8fd0101dtgm.html,2013.07                  
[2] 《五上科学教师教学用书》.教育科学出版社,2010.05
[3] 姜向阳.《大单元教学促进“大概念”发展》.科学课,2014.04
[4] 徐春建.《对核心概念的思考》讲座.省网络每月研修活动,2013.11
[5] 韦钰.《以大概念的理念进行科学教育》.人民教育,2016.01
[6] 钱金明.《课堂内引领学生科学探究策略》讲座.德清,2016.04
 

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