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科研论文

搭建有效支架,提高探究实效

作者:陆亚红 来源:海宁市海洲小学点击数: 发布时间:2020-07-17 10:07
——以《电和磁》教学为例,试析探究实效性的提高

    [内容摘要]在科学教学中要以活动为载体,以学生原有认知为基础,为学生搭建有效的探究支架,才能切实提高学生探究的实效性,从而提升学生的全面科学素养。本文以《电和磁》一课为例,通过“已有知识为面,铺设认知支架;思维探究为线,搭建问题支架;材料改进为点,提供活动支架;以学生需求为主,提升支架有效性”为学生学习搭建有效支架,研究学生学习方式,引领学生进行有效探究,力求从儿童视角出发实现学生操作的主动性,参与的主体性,提高探究实效性,提升学生科学素养。
    [关键词] 搭建 有效支架 探究 实效性
 
    “探究性是科学知识形成过程的本质特征”(钟启泉,《科学课程与教学论》)科学素养的提升是建立在探究学习和探究能力提升的基础上的。科学课程标准明确指出:“科学探究能力的形成依赖于学生的学习和探究活动……,而不能简单地通过讲授教给学生……,必须符合小学生的年龄特点,由扶到放,逐步培养。” (中华人民共和国教育部,《科学(3-6年级)课程标准》)因此,在科学教学中要以活动为载体,以学生原有认知为基础,才能切实提高学生探究的实效性,从而提升学生的全面科学素养。
    用维果斯基的最近发展区理论来说,“教师应该完成三项任务,即评估、学习活动的选择、提供教学支持以帮助学生成功地通过最近发展区。”(何克抗,《教学系统设计》)这里的评估即是对学生原有认知基础和经验的充分认识,是对学生学习情况的精准分析,在此基础上,才能正确解读教材、剪裁教材,而提供教学支持则是在上述前提下的为学生学习的难点与重点搭建一个个的支架,以帮助学生顺利达成学习的目标。
    每一个教学内容虽然都有其独特性,但万变不离其宗,对学生原有知识基础和经验的充分认识,对学生在新的学习中的认知逻辑的条分缕析,对课堂核心问题的筛选定夺,对实验材料的精益求精,都是搭建支架的基础。在六上科学《电和磁》一课的教学中,笔者遵循上述的理论原则与自己的实践探索,以学生的原有知识为面,以思维探究为线,以材料改进为点,层层深入,为学生搭建有效学习的支架,来提高科学探究的实效性。
     一、以已有知识为面,铺设认知支架
    原有的知识和经验是学生新的学习的前提与起点。《电和磁》的知识基础主要是三个内容,一个学生在三年级时学过的磁铁;第二个是指南针的使用和能指示南北方向的原理以及电路的基本知识。这几个知识点是本课学习的前提与根本,但一来是因为学过时间较长,三、四年级学过的内容学生遗忘较多,这个从课前谈话中就能明显感知,半数以上学生不会用指南针,也忘记到底哪是南极,哪是北极,更不会区分“S”和“N”。二来是因为学生对理论与现象间关系的认识不够深刻,留存在学生头脑中的主要是科学概念,而对其背后的来龙去脉也即蕴含的原理基本不明。
    第一次试教时以为学生对原有知识掌握得不错,简单化几分钟让学生提提磁铁的一些基本性质,指南针的使用方法,结果,学生在课堂上根本不会应用原有知识,课堂成了教师的一言堂。第二次试教时,教师认真组织学生复习了原有知识,通过演示实验回顾了磁铁的性质以及操作方法,也对指南针的使用方法进行了操作练习,在教学中,学生的实验操作明显顺畅,可是在解释原理时学生又背离了原来的想法,天马行空,离目标相去甚远。
    究其原因,是学生往往仅是知道了知识,但这个知识对于他们来说只是文字,并不代表其实际的意义。学生明明会说“同极相斥,异极要吸”,但当学生亲眼观察到磁针的南极与指南针的南极相互排斥现象时,竟然不会明确判断是什么极。当再次强调这样的现象称为排斥,这表示两边磁极相同。课后通过个别学生访谈再细分析学生,才明白原来是因为学生看到磁针的“N”极靠过去时,另一边的指南针跟着转动,所以认为这种现象是相吸,才出现了判断磁极时有学生判断错误情况。
    这样对是否是排斥还是吸引现象的不明确,导致学生在观察通电导线使指南针偏转时是排斥还是吸引出现了一定的问题,多个组是在教师询问后才能做出明确的判断。同样,学生知道指南针的使用方法,但在实际使用过程中往往忽略了让磁针与底盘上的南极和北极重合,而导致记录结果的相反情况。
    因此,在本课学习前非常重要的是要唤醒学生的记忆,帮助学生铺设学习所需要的认知支架,使学生对眼前所见的现象和背后的原理建立联系,知道现象产生的的科学原理是什么,还要学会解释,才能运用原有的知识来解释新的现象。
     二、以思维探究为线,搭建问题支架。
    确立本课的思维探究主线,是落实学生学习生长点的关键与核心。科学素养的发展很大程度上就建立在科学思维的发展上,因此,一条思维主线的确立不仅是一堂课教学成功的关键点,也是学生科学思维发展的极佳途径。“在实验中,研究者会以这样的方式,‘我想知道为什么……’问一些他们已经观察到或感到疑惑的问题。” (于力华,《走进中小学科学课建构主义教学方法》)因此,在教材分析与学情分析的基础上,选择了本课的学习重心定位在研究电生磁的现象的探究和解释上,通过层层剥笋式的探究点燃学生思维的火花。即围绕着“是什么原因让指南针发生了偏转?”的核心问题,试图让学生从电生磁的现象入手,通过通电导线靠近指南针时的现象与磁铁靠近指南针的现象和铁靠近指南针时的现象作比较得到“电能产生磁”结论,并能通过分析建立自己的解释。
    当然,这样的设计是建立在不断磨课与不断修正的过程中的,第一次试教时,虽然将前半个活动作为探究的重心,但不舍得丢弃后半部分如何让指南针偏转角度更大的活动,想要鱼和熊掌兼得,结果,因为课堂容量太大,学生就是匆匆过场,课堂效果打了折扣。“按照标准和学生实际确定文本的教学价值取向……,是‘用教材教’的第三条法则。” (浙江省教育厅师范教育处,《课程改革与学习主题构建》)既然教材不能符合学生实际,第二次试教时,笔者舍弃了后半部分,只围绕着“电生磁”现象进行探究,可又因为整条思维主线没有一脉相承,课堂还是显得有些零乱。
    几次试教,笔者不得不对本课教学的思维主线进行进一步的整理与整合。最后,以“(1)课前谈话-看到什么现象?是什么原因?(2)铜导线靠近-发现什么?说明了什么?(3)通电导线靠近指南针-看到什么现象?想到什么?进而寻找到核心问题:是什么原因使得小磁针发生了偏转呢?(4)实验活动-我们设计怎样的实验来证明通电导线让小磁针方向偏转的原因是产生了磁性还是铁一类物质呢?(5)结论分析-你判断让磁发生偏转的原因是通电导线产生了磁性还是铁一类的物质?理由是什么?”“引出有价值的、能用实证方法来进行研究的问题” (韦钰,《探究式科学教育教学指导》)是科学研究应该符合的原则之一,这样的链式结构的系列问题支架层层深入,引导学生从现象到原理不断探究,通过类比的方式揭示原因,证明这种现象不是铁,还要证明这种现象更接近于磁性,从而发展学生思维的深度。
    这样的由结果出发去寻找原因,从感性认识到理性认识的思维发展,逐步揭示事实背后的东西,这样的方式也符合学生认识的逻辑。
    三、以材料改进为点,提供活动支架。
    科学是以事实、证据来作为解释的依据的,要以现象事实作为依据来推断其背后的原理,那这样的认识必须丰富而又正确,能反映出科学本质的现象才是观察和推理的前提和基础,更是整堂课研究和表达的载体。只有结构性的材料才能为学生活动提供必要的支持,根据这样的思考,笔者不断地改进实验材料,以期望学生的探究更有实效性。
    (一)磁铁的改进。
    磁铁和指南针之间“同极相斥、异极相吸”现象是本课判断通电导线是否产生磁性的根本依据。在第一次试教时,教师用磁铁一端和指南针靠近时,相斥情况下指南针的同极总是会快速转向另一侧,而成为异极相吸的状态,很难观察到相斥时的状态。第二次试教时,吸取了教训,要求学生慢慢地由近及远地靠近指南针,虽然能观察到排斥现象,但两者之间距离过远,稍不注意又让指南针开始转圈,效果不好。直到找到了指南针里面的小磁针,磁性较弱,较好地让学生观察到了   相斥现象。
    (二)演示材料的改进。
    教师演示指南针被磁铁和铁分别靠近的现象时,学生用的指南针因为是盒式的,又是银白色的,在实物投影仪上实在分不清哪是南极,哪是北极。于是,改进为演示用的大磁针,再用大磁铁来靠近,可不用投影仪还是太小了,用了投影仪又显得太大了。第三次尝试改成了小巧的涂红白两色漆的指南针,终于让学生可以清楚地观察到实验现象。
    (三)导线的改进。
    第一次使用的导线是网线,导线较硬,发现学生在连接过程中很困难。第二次改进为有固定接头的红色导线,因为实验过程中的导线都是红色的,学生在描述现象时可能无法区分,为语言表达带来障碍,所以在第三次教学时,将其中一根导线换成了蓝色的,期望学生能够发现不同导线靠近时可能指南针偏转方向不一(因为顺手换一根导线时,学生不会去关注电池方向,而改变了电流方向),从而发现更多的现象,得到更多的认识与思考。
    所有材料的改进,都是为了增进材料的结构性,“结构是孩子们将学具与科学问题、教学目标相联系的桥梁。”(张红霞,《科学究竟是什么》)帮助学生更好地观察到现象,从而自主发现探究问题,设计实验,解决问题,得到结论,提供了学生顺利进行学习活动,达成学习目标的必要支架。除了材料的改进外,提供材料的时机也是因教学进度的推进而分阶段进行的。
     四、以学生需求为主,提升支架有效性
    通过对教师期望目标与课堂实际效果之间的差异分析,笔者认为教师应该读懂学生需求,许多在教师看来理所当然的认识,但在学生看来却未必,学生认识事物的视角与成人有很大的差异,这样的分析,能帮助笔者更好地研究学生是如何学习的,从而认清自己教学中的不足,提升支架的有效性,改进自己的教学行为,进一步提高学生科学探究的实效性。
    (一)会做≠会画,构建有意学习的目标支架
    学生设计实验,拿到材料后,能通过操作进行实践,但并不代表学生明确自己的每一步是在做什么?比如,有几个组的学生在提出实验方案,需要对通电导线靠近指南针、磁铁靠近指南针、铁丝靠近指南针的现象进行比较,拿到材料后,他们会去操作如何让这三者分别去靠近指南针,可到记录现象时,多个组的学生就傻眼了。他们只会动手,不会动笔的原因在于学生还没有自己的深入思考。他们只是拿着材料在做,而不明白这个材料这样做产生的现象说明了什么,他们只是为了实验而实验,而不是为了达成目标而有意识的行为。
    同时,能够把通电导线靠近时指南针的状态以及通电导线实际的情况反映在记录纸上,需要一定的空间转换能力,而且指南针还是有方向性的,学生所处的位置不一样,图上的指南针的方向与实物的方向需要依靠空间观念进行转换,学生在画图时还需要空间想像能力的支撑。
    要让学生既会做,又能把做的过程和其中发现的现象画出来,必须提高学生的目标意识,让学生在每个活动阶段清晰地认识到“我要做什么?怎么做才能解决问题?看到什么现象可以推断出什么结论?”只有当学生带着这样明确的目标和任务去参与活动时,我们的探究活动才能真正有效。学生才能把他们做的过程、想的过程、得到的结论通过文字和图画的形式完美地展现出来。
    (二)意会≠会说,提供表达必要的语言支架
   学生在观察到现象时,往往会有一些自己的思考和想法,但这些思考往往是一种模糊的感知,处于一种说不清道不明的意会状态。要让学生的这种状态明晰化,必须让学生通过书面语言或口头语言表达出来。相对来说,书面表达可能也要好于口头表达。“不愤不启,不扉不发”,当学生处于这样的“愤、扉”状态时,教师要善于启发,提供学生必要的语言支架,帮助学生完善表达。
    在本课的教学中,教师应该帮助学生建立这样的语言模式:“观察到指南针偏转,是因为有什么靠近,靠近时发生什么现象?是因为什么原因?”用这样的语言帮助学生厘清现象与背后原因的关系,也同时厘清了三种现象之间的相同与不同之处,学生既能学会如何用用语言表达来分析实验现象,又加深了对实验现象的理解,从而能更好地分析和解释通电导线产生的为什么是磁性这一问题。而在实际教学中,笔者由于对学生的语言表达水平估计过高,没有帮助学生建立这样的表达方式,学生虽然画得不错,但在在汇报交流时不断重复,表达不清自己的想法,语言缺少条理性,这和教师没有帮助学生提供必要的语言支架密切相关的。
    总之,在我们的科学教学中,应该从儿童的已有知识经验和基础以及学生的认知逻辑出发去分析学生学习的需求,围绕学生学习的需求寻找适合学生的能体现学生主体的核心探究活动,并提供一定的支架以促进学生对科学本质的理解,只有当教学契合学生学习的需求,并在此基础上借助教师搭建的支架主动探究,学生才能主动投入操作、参与教学,才能在这样的活动中不断提高探究的实效性,逐步发展学生的科学素养。
 
    参考文献
1.《科学(3-6年级)课程标准》,中华人民共和国教育部主编,北京师范大学出版社,2002年3月,P8
2.《教学系统设计》,何克抗主编,北京师范大学出版社,2004年7月,P152
3.《走进中小学科学课建构主义教学方法》,于力华等译,长春出版社,P132
4.《课程改革与学习主题构建》,浙江省教育厅师范教育处主编,科学出版社,P18
5.《探究式科学教育教学指导》,韦钰主编,教育科学出版社,P6
6.《科学究竟是什么》,张红霞主编,教育科学出版社,P47
7.《科学课程与教学论》,钟启泉主编,浙江教育出版社,P15


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