李彤

摘要大象版《科學(xué)》教材采用以科學(xué)知識(shí)為經(jīng)線、以科學(xué)探究為緯線的雙主線結(jié)構(gòu)編排。為了循序漸進(jìn)地落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)中的科學(xué)探究學(xué)段目標(biāo)，教材的整體設(shè)計(jì)暗含了螺旋上升的內(nèi)在邏輯。教材通過(guò)七個(gè)單元的教學(xué)，在科學(xué)探究目標(biāo)方面達(dá)成“提出問(wèn)題”和“作出假設(shè)”的學(xué)段目標(biāo)，引領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，有計(jì)劃、有步驟地建構(gòu)科學(xué)概念體系。

關(guān)鍵詞 《科學(xué)》教材 教學(xué)分析 科學(xué)探究

中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.30.032

Effectively Guide Students to Ask Questions and Make Assumptions

——Teaching analysis of the first volume of the fifth grade of science textbook Elephant Edition

LI Tong

（Shenzhen Futian Baihua Primary School， Shenzhen， Guangdong 518028）

Abstract： The elephant edition of science adopts a double main line structure with scientific knowledge as the longitude and scientific exploration as the latitude. In order to implement the goal of scientific inquiry in the curriculum standard step by step， the overall design of teaching materials implies the internal logic of spiral rise. Through the teaching of seven units， the textbook achieves the learning objectives of "raising questions" and "making assumptions" in terms of scientific inquiry objectives， leads students to experience the process of scientific inquiry， and constructs the scientific concept system in a planned and step-by-step manner.

Keywords： "Science" textbook； teaching analysis； scientific inquiry

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱課程標(biāo)準(zhǔn)）在科學(xué)探究目標(biāo)方面，對(duì)于“提出問(wèn)題”要素的中年段目標(biāo)是“在教師引導(dǎo)下，能從具體現(xiàn)象與事物的觀察、比較中，提出可探究的科學(xué)問(wèn)題”；高年段目標(biāo)是“能基于所學(xué)的知識(shí)，從事物的結(jié)構(gòu)、功能、變化及相互關(guān)系等角度提出可探究的科學(xué)問(wèn)題”。也就是說(shuō)，對(duì)“提出問(wèn)題”從較為直觀的、表面的“具體現(xiàn)象與事物的觀察、比較”提升為較為抽象的、內(nèi)在的“事物的結(jié)構(gòu)、功能、變化及相互關(guān)系”。同樣地，對(duì)于“作出假設(shè)”也從較為淺顯的、直接的“現(xiàn)象和事件發(fā)生的條件、過(guò)程、原因”提升為“事物的結(jié)構(gòu)、功能、變化及相互關(guān)系”，這些變化符合學(xué)生從形象思維逐漸向抽象思維發(fā)展的認(rèn)知心理特征。那么，進(jìn)入五年級(jí)的科學(xué)課教學(xué)，應(yīng)當(dāng)如何理解和把握這種變化呢？

理解科學(xué)探究目標(biāo)的螺旋上升

大象版《科學(xué)》教材采用以科學(xué)知識(shí)為經(jīng)線、以科學(xué)探究為緯線的雙主線結(jié)構(gòu)編排。在科學(xué)知識(shí)方面，教材以物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)、技術(shù)與工程四大領(lǐng)域的學(xué)習(xí)內(nèi)容為四條經(jīng)線。在科學(xué)探究目標(biāo)方面，在每個(gè)學(xué)段，把八個(gè)科學(xué)探究要素劃分到四個(gè)學(xué)期進(jìn)行有側(cè)重的培養(yǎng)和訓(xùn)練。如一年級(jí)上冊(cè)側(cè)重提出問(wèn)題和作出假設(shè)，一年級(jí)下冊(cè)側(cè)重制訂計(jì)劃和搜集證據(jù)，二年級(jí)上冊(cè)側(cè)重處理信息和得出結(jié)論，二年級(jí)下冊(cè)側(cè)重表達(dá)交流和反思評(píng)價(jià)，從而完成科學(xué)探究要素培養(yǎng)的一次循環(huán)。三個(gè)學(xué)段共完成三次循環(huán)，從而將科學(xué)探究要素的培養(yǎng)貫穿為一條循環(huán)往復(fù)的緯線。科學(xué)知識(shí)經(jīng)線和科學(xué)探究緯線相互交織，形成整套教材的編寫體系。

為了循序漸進(jìn)地落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)中的科學(xué)探究學(xué)段目標(biāo)，教材的整體設(shè)計(jì)暗含了螺旋上升的內(nèi)在邏輯。例如，一年級(jí)上冊(cè)、三年級(jí)上冊(cè)和五年級(jí)上冊(cè)的探究要素培養(yǎng)重點(diǎn)都是“提出問(wèn)題”和“作出假設(shè)”，但不是簡(jiǎn)單重復(fù)，而是從學(xué)習(xí)方式、研究對(duì)象、思維方式、學(xué)習(xí)成果等方面逐學(xué)段提升的。到了五年級(jí)，科學(xué)探究要素強(qiáng)調(diào)基于所學(xué)的知識(shí)，從事物的結(jié)構(gòu)、功能、變化及相互關(guān)系等角度提出可探究的科學(xué)問(wèn)題，做出有針對(duì)性的假設(shè)，并且能說(shuō)明假設(shè)的依據(jù)。這種螺旋上升的編排，對(duì)于師生開展課堂教學(xué)、達(dá)成培養(yǎng)目標(biāo)具有積極的意義。每個(gè)學(xué)期有明確的訓(xùn)練重點(diǎn)，有助于教師準(zhǔn)確地把握本冊(cè)教材的主要探究要素，集中時(shí)間和精力對(duì)某個(gè)探究要素目標(biāo)精準(zhǔn)突破，既有利于教師制訂學(xué)期教學(xué)工作計(jì)劃，開展有針對(duì)性的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，也有利于對(duì)學(xué)生反復(fù)進(jìn)行技能強(qiáng)化訓(xùn)練。

把握本冊(cè)教材科學(xué)探究目標(biāo)的培養(yǎng)路徑

大象版《科學(xué)》教材五年級(jí)上冊(cè)設(shè)計(jì)了一個(gè)準(zhǔn)備單元、五個(gè)綜合探究單元和一個(gè)反思單元，希望通過(guò)七個(gè)單元的教學(xué)，在科學(xué)探究目標(biāo)方面達(dá)成“提出問(wèn)題”和“作出假設(shè)”的學(xué)段目標(biāo)。準(zhǔn)備單元和反思單元對(duì)本冊(cè)科學(xué)探究要素的學(xué)習(xí)分別起到引領(lǐng)和總結(jié)作用，五個(gè)綜合探究單元是科學(xué)探究目標(biāo)培養(yǎng)的主要載體。在五個(gè)綜合探究單元中，前三個(gè)單元側(cè)重培養(yǎng)“提出問(wèn)題”要素，后面兩個(gè)單元側(cè)重培養(yǎng)“作出假設(shè)”要素。每個(gè)單元又根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容的不同特點(diǎn)，從不同的角度和層次對(duì)探究要素的學(xué)段目標(biāo)進(jìn)行訓(xùn)練，形成本單元的科學(xué)探究目標(biāo)。要弄清本冊(cè)教材科學(xué)探究目標(biāo)的培養(yǎng)路徑，關(guān)鍵在于把握每個(gè)單元的科學(xué)探究目標(biāo)。

本冊(cè)的準(zhǔn)備單元“蒸發(fā)的快慢”創(chuàng)設(shè)了生活中的情境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題——“蒸發(fā)的快慢與什么因素有關(guān)”。而本單元的教學(xué)重點(diǎn)是引導(dǎo)學(xué)生嘗試基于所學(xué)的知識(shí)，從事物的結(jié)構(gòu)、功能、變化及相互關(guān)系等角度提出可探究的科學(xué)問(wèn)題，做出有針對(duì)性的假設(shè)，并能說(shuō)明假設(shè)的依據(jù)。

五個(gè)綜合探究單元“冰淇淋冷藏箱”“人體司令部”“健康成長(zhǎng)”“地殼”“小小機(jī)械師”是教材的主體。這五個(gè)單元充分考慮學(xué)生的年齡特征和認(rèn)知規(guī)律，精選物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)、技術(shù)與工程等領(lǐng)域的學(xué)習(xí)內(nèi)容，設(shè)計(jì)了一系列與學(xué)生的生活密切相關(guān)的“做中學(xué)”活動(dòng)，引領(lǐng)他們經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，有計(jì)劃、有步驟地建構(gòu)科學(xué)概念體系。

“冰淇淋冷藏箱”單元側(cè)重培養(yǎng)的科學(xué)探究要素是“提出問(wèn)題”。本單元以制作冰淇淋冷藏箱為任務(wù)驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)熱傳遞的科學(xué)知識(shí)，重點(diǎn)提升他們“提出問(wèn)題”的能力。制作冰淇淋冷藏箱與冷藏箱的結(jié)構(gòu)以及材料的功能等因素密切相關(guān)，冰淇淋的融化過(guò)程又涉及溫度和狀態(tài)的變化，因此，本單元的科學(xué)探究目標(biāo)為“能基于所學(xué)的知識(shí)，從事物的結(jié)構(gòu)、功能、變化等角度提出可探究的科學(xué)問(wèn)題”，這是“提出問(wèn)題”要素學(xué)段目標(biāo)的重要組成部分。

“人體司令部”單元的科學(xué)知識(shí)目標(biāo)對(duì)應(yīng)課程標(biāo)準(zhǔn)中“10.人體由多個(gè)系統(tǒng)組成，分工配合，共同維持生命活動(dòng)”中與感官、人腦相關(guān)的幾項(xiàng)學(xué)習(xí)目標(biāo)；在科學(xué)探究方面也側(cè)重對(duì)“提出問(wèn)題”要素進(jìn)行訓(xùn)練。因此，本單元的科學(xué)知識(shí)目標(biāo)涉及各種感官與人腦的結(jié)構(gòu)和功能、感官與人腦以及它們與生命活動(dòng)的關(guān)系，科學(xué)探究目標(biāo)為“能基于所學(xué)的知識(shí)，從事物的結(jié)構(gòu)、功能及相互關(guān)系等角度提出可探究的科學(xué)問(wèn)題”。

“健康成長(zhǎng)”單元的科學(xué)知識(shí)目標(biāo)對(duì)應(yīng)課程標(biāo)準(zhǔn)中“10.5生活習(xí)慣和生存環(huán)境會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生一定影響”中的兩項(xiàng)學(xué)習(xí)目標(biāo)，以及與生命安全與健康教育相關(guān)的內(nèi)容；在科學(xué)探究方面也側(cè)重對(duì)“提出問(wèn)題”要素進(jìn)行訓(xùn)練。因此，本單元的科學(xué)知識(shí)目標(biāo)涉及人體的生長(zhǎng)變化以及健康與生活習(xí)慣、生存環(huán)境之間的關(guān)系，科學(xué)探究目標(biāo)為“能基于所學(xué)的知識(shí)，從事物的變化及相互關(guān)系等角度提出可探究的科學(xué)問(wèn)題”。

“地殼”單元以探究火山噴發(fā)的成因?yàn)榫€索，圍繞地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)這一主要概念，讓學(xué)生初步認(rèn)識(shí)到地球物質(zhì)不斷變化并且相互影響，增強(qiáng)學(xué)生熱愛(ài)自然、保護(hù)地球環(huán)境的意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感；在科學(xué)探究方面?zhèn)戎赜凇白鞒黾僭O(shè)”要素的培養(yǎng)。因此，本單元的科學(xué)知識(shí)目標(biāo)涉及地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、巖石的特征與巖石的變化之間的關(guān)系、地殼的運(yùn)動(dòng)與地震、火山噴發(fā)、巖石紋理等，科學(xué)探究目標(biāo)為“能基于所學(xué)的知識(shí)，從事物的結(jié)構(gòu)、變化及相互關(guān)系等角度做出有針對(duì)性的假設(shè)，并能說(shuō)明假設(shè)的依據(jù)”。

“小小機(jī)械師”單元引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)各種簡(jiǎn)單機(jī)械的結(jié)構(gòu)和功能，幫助他們提高使用工具解決生活中實(shí)際問(wèn)題的能力；在科學(xué)探究方面?zhèn)戎赜凇白鞒黾僭O(shè)”要素的培養(yǎng)。因此，本單元的科學(xué)知識(shí)目標(biāo)涉及各種簡(jiǎn)單機(jī)械的結(jié)構(gòu)與功能，科學(xué)探究目標(biāo)為“能基于所學(xué)的知識(shí)，從事物的結(jié)構(gòu)、功能等角度做出有針對(duì)性的假設(shè)，并能說(shuō)明假設(shè)的依據(jù)”。

本冊(cè)最后的反思單元“日心說(shuō)的先驅(qū)”，引導(dǎo)學(xué)生分析古希臘天文學(xué)家阿里斯塔克提出日心說(shuō)的步驟，重點(diǎn)了解他作出假設(shè)的過(guò)程及其依據(jù)，并反思和評(píng)價(jià)自己以前作出假設(shè)的經(jīng)歷，提升關(guān)于假設(shè)的認(rèn)知水平。本單元的科學(xué)探究目標(biāo)是：通過(guò)閱讀科學(xué)家的成功案例和回顧自己的探究經(jīng)歷，提升提出問(wèn)題和作出假設(shè)的方法和能力。

有效培養(yǎng)科學(xué)探究要素的策略

進(jìn)入高年段后，學(xué)生的心智水平和探究能力具備了較好的基礎(chǔ)。教材根據(jù)學(xué)生的年齡特征和認(rèn)知規(guī)律，確定了五年級(jí)上學(xué)期的科學(xué)探究培養(yǎng)要素是“提出問(wèn)題”和“作出假設(shè)”。

1.提出問(wèn)題

基于學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)來(lái)源于對(duì)自然世界的好奇心，教師要引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題，通過(guò)探究活動(dòng)來(lái)尋找問(wèn)題的答案，完善他們的科學(xué)概念體系。雖然低、中年段也曾經(jīng)專門訓(xùn)練了“提出問(wèn)題”的技能，但是，高年段對(duì)“提出問(wèn)題”的要求有明顯的提高。

（1）從事物的結(jié)構(gòu)與功能角度提出可探究的科學(xué)問(wèn)題

結(jié)構(gòu)是指事物內(nèi)部的聯(lián)結(jié)和構(gòu)架。研究事物的結(jié)構(gòu)，就是要研究它的組成部分及其聯(lián)系方式。事物都具有一定的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)不同，功能也就不相同。

圍繞“結(jié)構(gòu)與功能”，學(xué)生可以從兩個(gè)角度提出問(wèn)題。一種是“這種結(jié)構(gòu)有什么功能”，主要應(yīng)用于對(duì)已有物體結(jié)構(gòu)的功能分析。例如，趙州橋的“敞肩拱”結(jié)構(gòu)形式有什么功能？另一種是“為實(shí)現(xiàn)某個(gè)功能，要設(shè)計(jì)怎樣的結(jié)構(gòu)”，即從功能出發(fā)，尋求合理的結(jié)構(gòu)。例如，用胡蘿卜和牙簽搭一座高塔，應(yīng)該如何設(shè)計(jì)它的結(jié)構(gòu)？后一種提問(wèn)角度更能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和研究興趣。

在《結(jié)構(gòu)與保溫》的教學(xué)中，教師可以先讓學(xué)生觀察生活中的一些雙層結(jié)構(gòu)保溫物體，例如雙層玻璃窗、玻璃保溫瓶?jī)?nèi)膽等；接著讓學(xué)生研究單層、雙層結(jié)構(gòu)對(duì)熱傳遞的影響，發(fā)現(xiàn)“結(jié)構(gòu)是影響熱傳遞快慢的重要因素之一，雙層結(jié)構(gòu)比單層結(jié)構(gòu)更保溫”；然后出示目標(biāo)——設(shè)計(jì)一個(gè)保溫的簡(jiǎn)易冰淇淋冷藏箱，并提示學(xué)生從冷藏箱的功能的角度進(jìn)行思考、提出問(wèn)題，對(duì)不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析、篩選后，雙層結(jié)構(gòu)作為一種可探究的科學(xué)問(wèn)題成為下一步研究的主要思路。學(xué)生在這個(gè)過(guò)程中，體驗(yàn)從功能出發(fā)提出問(wèn)題的過(guò)程，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究雙層結(jié)構(gòu)的保溫效果，再通過(guò)制作、檢驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證雙層結(jié)構(gòu)在保溫方面的功能，鞏固形成的科學(xué)概念。

（2）從事物的變化及相互關(guān)系角度提出可探究的科學(xué)問(wèn)題

變化的事物必然受到一些因素的影響，溫度、風(fēng)向的變化，與陽(yáng)光的照射、阻擋物的性質(zhì)有密切的關(guān)系。善于發(fā)現(xiàn)事物變化與影響因素的關(guān)系，是學(xué)生開展科學(xué)探究的必備素養(yǎng)。

在《我的健康體檢表》的教學(xué)中，教師可以先讓學(xué)生觀察自己的健康體檢表，繪制并分析條形統(tǒng)計(jì)圖、折線統(tǒng)計(jì)圖等，發(fā)現(xiàn)身高、體重等都發(fā)生了顯著變化之后，引導(dǎo)他們提出關(guān)于生長(zhǎng)變化的研究問(wèn)題，例如“身體的變化與哪些因素有關(guān)”。隨后，學(xué)生通過(guò)數(shù)據(jù)的搜集和處理，發(fā)現(xiàn)自己身高、體重的生長(zhǎng)變化及相關(guān)影響因素，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)遺傳、營(yíng)養(yǎng)、體育鍛煉、睡眠、生活環(huán)境等因素都與身體變化和健康成長(zhǎng)密切相關(guān)。最后，學(xué)生總結(jié)出良好的生活習(xí)慣、健康的生活環(huán)境是健康成長(zhǎng)的必要條件，從而懂得怎樣維護(hù)自己的身體健康。

2.作出假設(shè)

在科學(xué)探究中，學(xué)生對(duì)問(wèn)題作出假設(shè)之后，要進(jìn)行觀察或?qū)嶒?yàn)，搜集信息得出結(jié)論，以驗(yàn)證假設(shè)是否成立。和低、中年段對(duì)“作出假設(shè)”的要求不同的是，高年段要求學(xué)生“能基于所學(xué)的知識(shí)，從事物的結(jié)構(gòu)、功能、變化及相互關(guān)系等角度做出有針對(duì)性的假設(shè)，并能說(shuō)明假設(shè)的依據(jù)”。因此，和“提出問(wèn)題”關(guān)注“事物的結(jié)構(gòu)、功能、變化及相互關(guān)系”一樣，“作出假設(shè)”也要注意從這幾個(gè)角度來(lái)展開。

例如，執(zhí)教《火山噴發(fā)》一課時(shí)，教師可以先通過(guò)火山噴發(fā)的視頻或圖片引出探究問(wèn)題——火山噴發(fā)與什么因素有關(guān)；然后，引導(dǎo)學(xué)生從火山的結(jié)構(gòu)、變化（噴發(fā)）及相互關(guān)系（與哪些因素有關(guān)）的角度去作出假設(shè)（如“火山噴發(fā)是否與地殼的運(yùn)動(dòng)有關(guān)”），并說(shuō)明假設(shè)的依據(jù)；最后，引導(dǎo)學(xué)生查閱資料、整理信息，運(yùn)用分析與綜合等思維方法，對(duì)搜集的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、概括，形成結(jié)論，以檢驗(yàn)假設(shè)的正確性。

在《輪軸》的教學(xué)中，教師可以先引導(dǎo)學(xué)生觀察生活中常見的情境，在閱讀輪軸資料的基礎(chǔ)上提出關(guān)于輪軸的研究問(wèn)題，例如方向盤、水龍頭怎樣操作才省力；接著，引導(dǎo)學(xué)生基于生活經(jīng)驗(yàn)和所學(xué)知識(shí)，對(duì)輪軸的作用從結(jié)構(gòu)和功能的角度作出假設(shè)，并說(shuō)出假設(shè)的依據(jù)；然后，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)搜集證據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)輪軸“大、小輪與省力的關(guān)系”，形成科學(xué)的認(rèn)識(shí)；最后，引導(dǎo)學(xué)生把結(jié)論遷移到生活實(shí)踐，尋找生產(chǎn)生活中的輪軸，分辨它的類型，說(shuō)明它的功能，進(jìn)一步驗(yàn)證結(jié)論的正確性。

合理的假設(shè)是在研究初期對(duì)潛在答案進(jìn)行有依據(jù)的推測(cè)，決定了后續(xù)的研究方向和工作方案。學(xué)生作出假設(shè)后，要經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)、查閱資料等方式尋求證據(jù)，運(yùn)用不同的科學(xué)思維方法對(duì)這些證據(jù)進(jìn)行必要的加工以得出結(jié)論，再將結(jié)論與前面的假設(shè)進(jìn)行對(duì)比。如果發(fā)現(xiàn)假設(shè)不成立，就需要分析原因，提出新的假設(shè)并再次驗(yàn)證。真正的科學(xué)研究是很難一次就取得成功的，要培養(yǎng)學(xué)生敢于嘗試的信心，以及不取得滿意的研究成果絕不罷休的意志。