以问题为导向发展学生科学思维

谢婷婷

〔摘    要〕  在小学科学教学中，学生科学思维能力的培养是至关重要的。为了提升学生的思维品质，使学生的科学核心素养培养落地，本文以《用沉的材料造船》一课为例，探讨以问题为导向，通过在教学实践中创设有思维含量的问题，不断关注学生的思维发展，以培养学生思维的主动性，发展学生的科学思维。

〔关键词〕  小学科学；
问题导向；
科学思维

〔中图分类号〕  G424               〔文献标识码〕  A        〔文章编号〕  1674-6317  （2023）  14-0010-03

2022年版《义务教育科学课程标准》第一次明确地把科学思维作为核心素养之一，科学思维是四个核心素养的核心。科学课并不是单纯地做实验，而是重在有思维含量的有效探究。学生思维的发展是课堂的灵魂，那么如何在探究中激发学生的科学思维呢？作为科学教师，我们应该基于教学目标和教学内容，精心创设问题，用问题牵引学生的思维，并留给学生充足的时间，通过独立思考或者小组合作的方式探索解疑。当学生产生自己的想法后，就会有表达和展示的欲望，此时教师就是课堂的引导者，通过多样化的方式促进学生相互交流，形成思维碰撞。

《用沉的材料造船》是教科版五年级下册第二单元“船的研究”中的第3课，原计划借着项目式学习的热潮，把整个单元做成一个大项目，把每课做成一个微项目。然而，用工程流程开展这一课的教学时，发现整个课堂容量太大，学生的思维也没有实质性发展，故将这一课重新定位。纵观整个单元，第1课是了解船的历史，第3～5课学习与船相关的科学知识，直至第6～7课才是完成造船项目。因此，我将《用沉的材料造船》这一课定位在探究，让学生在探究中学习科学知识，发展科学思维。本文以这一课的教学实践为例，以精心设计的问题为导向，在教学的各个环节有层次地呈现，旨在发展学生的科学思维，提高思维的主动性，构建具有深度的课堂。

一、聚焦时引入问题，思维开道

基于上节课用浮的材料造船以及生活经验，学生对浮力有了初步的感知。课前学生把泡沫板压入水中，感受水对泡沫板有一个向上托的力，这个力就是“浮力”，为课堂上浮力概念的继续建构做了铺垫。聚焦時开门见山，进入课堂，通过追问的方式，从“能否造”到“怎么造”这一连串的问题，引发学生思考，造船前的设计也有了方向。

问题1：用浮的材料能造船，那用沉的材料能造船吗？

问题2：铁是沉的材料，能用来造船，那石头能用来造船吗？

问题3：铝箔纸和橡皮泥能用来造船吗？

问题4：你们准备怎么用铝箔纸和橡皮泥造船？

问题5：能看懂造船日志吗？有什么不明白的地方？

教学片段：

“用浮的材料能造船，那用沉的材料能造船吗？”学生结合生活经验，举例铁船是用铁造的，而铁就是沉的材料。教师追问：石头能用来造船吗？思考片刻，学生有了自己的判断——不能，因为石头太坚硬了。教师出示橡皮泥和铝箔纸：它们在水中是怎样的？通过演示实验，学生观察到它们在水中都是沉的，纠正了“铝箔纸是浮的”这个错误的前概念。那这两种沉的材料能用来造船吗？学生一致认为“可以”。教师继续引导：怎么用它们造船？有的学生说，造成船型；
有的说，造成碗形；
有的说，边缘造得高一点。也就是通过改变材料的形状来造船。在造船前，教师出示造船日志：“能看懂吗？有什么不明白的地方？”引导学生明确任务、交流疑惑，为接下来的探究活动做准备。

思考：有效的提问可以快速聚焦教学目标，引发学生的学习动机。本课以浮的材料能够造船引入，聚焦“沉的材料能否造船？”引发新课学习，唤醒学生的生活经验。钢铁能用来造船，但并不是所有沉的材料都能用来造船，渗透“材料具有一定的特性与功能”的观念。铝箔纸和橡皮泥能用来造船，该怎么造呢？问题层层递进，学生的思维从“能否造”到“怎么造”转变，思考并提出造船的办法。造船前引导学生先动脑，主动从造船日志中获取信息并提出疑惑，体现课堂上学生的主体地位。

二、探究时结合问题，思维辅助

本课的任务是挑战制作一艘平稳浮在水面上且可以承载一定重量的船。在造船过程中，学生会不断遇到问题，如何改进？无论挑战成功与否，学生都会有很多收获。这时需要一些时间来回顾整理、反思总结。以下3个问题指向造船过程，辅助学生整理自己的思维，同时也有利于后面的交流研讨。

问题1：我们用了什么方法，让橡皮泥船或铝箔船浮在水面上？

问题2：我们用了什么方法，来防止橡皮泥船或铝箔船侧翻？

问题3：我们用了什么方法，来增加橡皮泥船或铝箔船的载重量？

思考：在做中学，整个造船过程培养了学生解决问题的能力，学生的思维也不断发展。但是如果没有对造船过程的及时整理，学生可能只关注结果，而忘记了最重要的过程，因此造船后的思维整理很重要。借助上述问题，学生整理的过程中，其实也就是反思造船时遇到的问题，归纳影响船稳定性和载重量的因素，提出可行的提高船稳定性和载重量的方法，初步建立结构与功能相适应的观念。

三、观摩时依托问题，思维卷入

试教时采取画廊漫步的形式进行展示观摩，结果学生没有目的，只是走走过场，互评时也只是停留在“美观、承重量大、容易漏水”等这些表面评价上。如此，整个观摩过程就显得毫无意义。反思之后，我根据材料对船进行分类展示，并将两类船分别根据载重量大小排列。学生观摩时需带着以下问题，边观摩边思考，有所发现就及时记录。

问题1：相同质量的橡皮泥、相同大小的铝箔纸，大家造的橡皮泥船、铝箔船载重量一样吗？这是为什么呢？

问题2：你对哪组的船有什么疑惑或者质疑，把它记录下来。

问题3：比较橡皮泥船和铝箔船，你有什么发现？

思考：观摩环节预设4分钟时间，相比之前没有问题的观摩，带着问题后，学生有方向了，时间到了还意犹未尽。“原来船有这么多造法！”“为什么这个船承重量这么大？是不是因为……”“我的船可以怎么改进？”“我对这艘船有疑惑。”……学生的思路更加开阔了。通过观摩对比各组的船，学生不但发现了影响船载重量的因素，还记录了很多自己的想法，培养了敢于质疑的科学品质。

四、研讨时发现问题，思维碰撞

造船和观摩后怎么交流，利用问题1～3，教师采用“成果分享会”的形式给学生提供交流的平台。通过对前面造船和观摩过程的再次梳理，研讨环节学生就有话说了。此外，浮力是本课的难点，为了突破这个难点，在学生交流的基础上，教师适时追问，引发学生思考，促进浮力概念的继续建构。

问题1：在造船过程中，大家有什么想说的吗？

问题2：在观摩过程中，大家有什么想说的吗？

问题3：其他造船师，你们有什么疑惑或者补充？

问题4：橡皮泥和铝箔纸原先是沉的，造成船后竟然能浮在水面上，这是怎么回事呢？

问题5：大家造的船在水中受到的浮力大小一样吗？哪艘船受到的浮力最大？你有什么证据？

教学片段：

（一）橡皮泥船研讨

一位橡皮泥船造船师展示了自己造的橡皮泥船，并分享了自己的造船过程，即通过把船做大的方法完成挑战。有学生提出意见：这艘船高低不平，底部也不够平。同时又有学生建议：放重物时要均匀摆放，船才能更稳定地承重。此外，还有学生指出这个船的面积不够大，以自身经验说明面积越大载重量越大。教师追问：“如果把船做成像第7组那样，完全摊平，面积最大，可以吗？”学生一致认为不行，必须把四周加高。教师顺势引导：船不但要底部面积大，还要有船舷，也就是船所占据的空间要大。引出数学中的“容积”概念。最后教师引导：怎样的橡皮泥船稳定性和载重量比较好？学生总结：“容积大、质量均匀、均匀摆放重物……就像第12组的船那样。怪不得它的承重量最大。”

（二）铝箔船研讨

一位铝箔船造船师展示了自己造的铝箔船，并分享了自己的造船过程，发现：船如果造得太大，四周就会很低，容易漏水；
造得太小也不行，载重量反而会降低。部分学生表示赞同，指出恰当的比例是最好的。教师顺势指出：恰当的比例其实就是刚刚我们说的容积。容积越大，载重量越大。其他学生也相继提出“平整、质量均匀、均匀摆放重物……”等建议。还有学生分享了自己在观摩过程中的发现，并对一些小组的船（如第4组）质疑，觉得这艘船不可能承重这么多。于是当场进行复测，最后第4组的造船师对结果进行解释，其他造船师对这艘船提出改进建议。

（三）浮力概念的继续建构

基于以上交流，教师提问：“橡皮泥和铝箔纸这两种沉的材料，造成船后竟然能浮在水面上，这是怎么回事呢？”引发学生思考，原来沉的材料和浮的材料一样，在水中也会受到水的浮力。“大家造的船在水中受到的浮力大小一样吗？”学生一致认为不一样。教师继续追问：“哪艘船受到的浮力最大？你有什么证据？”学生通过分析比较不同船的载重量数据，反推出第3组造的铝箔船受到的浮力最大。

思考：相比于传统的知识灌输，交流时以学生为主体，通过教师引导、生生交流和质疑，不断地引发思维碰撞。汉斯-格奥尔奥·迦达默尔曾说，质疑意味着摊开、公开。只有善于質疑的人，才能获得真正的理解。学生在质疑的过程中，打破原有的认知，建立新的解释，促进思维提升。这节课浮力是难点，为了突破这个难点，教师呈现了各组的造船作品，学生通过船载重量的不同，反推出船受到的浮力不同。载重量越大，船受到的浮力越大。一系列有思维层次的问题，再结合浮力的视频讲解，促进学生“浮力”概念的构建。

启示：在平时教学时，科学教师应该将发展学生的科学思维作为长期的教学目标。根据学生的认知特点和思维发展水平，教师在课堂上要以问题为导向，找准学生思维的切入点，用问题贯穿课堂教学的每个环节，循序渐进地引领学生自主学习，持续不断地提升学生的科学思维，以期实现预设的教学目标。同时，教师需要敏锐地察觉到学生的思维状况，并及时进行调整。如此循环往复，学生的科学思维能力定会逐步发展，科学素养的培养定会真正落地。

参考文献

［1］中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2022.

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