优质课展播 | 重庆市巴南区巴南小学校-李采玲-《用水计量时间》
文摘
2024-12-12 21:03
重庆
本课例为2024年10月举行的重庆市第十一届小学科学优质课竞赛一等奖课例。仅供学习，引用、转载和借鉴请与公众号或上课教师联系，并注明出处，严禁商用。基于真实问题的教学活动设计
——《用水计量时间》磨课反思
巴南区巴南小学校 李采玲
这节课从2023年区赛到2024年市赛，历时大约一年左右。从区赛到市赛，进行了多次磨课，修改了数十次教学设计。要打破常规活动，重新设计一堂课，会遇到很多困难，解决起来并不容易。最初之所以坚定选择这节课，是因为这节课的问题是学生自然而然在解决问题的过程中真实存在的。传统的科学教材通常是根据单元结构中的知识体系来设计每一节课的内容，采取直奔主题的“单刀直入”形式组织学习内容。这种教学方式并无不妥，但无法引起小学生在课堂上自主思考、探究学习的动机。“用水计量时间”这一课，原有的教学活动是让学生通过观察、实验认识到水流速度会随着水位下降而变慢，分析古人水钟结构，理解古人的设计原理。“水位与水速”的问题，不是他们自己在制作水钟的过程中发现的，而是老师让他们观察后发现的。虽然通过实验，证明了水位的确影响了水速，和学生之前的认知不一样，但这种人为引导的认知冲突，导致学生在实际操作时缺乏自主思考和探索的动力。本课是工程技术课，“水位与水速”应该是学生初步设计、制作水钟，经过测试后发现的问题。只有学生经历了初步设计、测试发现问题等过程，在迭代修改设计时，他们才能根据实际情况，提出富有创造性的解决方法。因此，常态教学发现的真问题就是本课学生认知冲突的源头。解决学生工程设计中的真问题，就要创设真实的工程任务，用真问题驱动真任务。任务驱动的教学形式可以使教学活动情境化、问题化，促使学生在完成任务的过程中，结合自身的认识和思考，观察现象、收集证据，去发现和解决真实问题。在“用水计量时间”这一课中，以源于学生的三个真实的问题设计了制作一个能准确计时30秒的水钟的大任务。第一个问题是“为什么无法准确计时”，这是原有认知引发的真问题。学生根据已有的知识和经验去设计制作水钟，在测试的过程中，发现“初步设计的水钟”无法准确计时30秒。学生针对“为什么无法准确计时”这个问题，会对“水位高于或者低于刻度线”的现象，提出多方面的推测，积极思考，结合实验过程、已有知识或生活经验提供多方位且更充分的证据。真实问题的发现，促使学生思考如何解决问题。经过推理论证，学生发现无法准确计时的原因是“水位越高，水速越快”，由此引发了第二个问题——“怎么解决水位与水速的问题，使水钟能够准确计时30秒”。在学生解决这个问题后，通过对实际计时需求的分析，又产生了第三个问题“怎样能让水钟计时更久”。我们发现，在课堂中真实问题的提出一步步地推进了真实任务，基于问题的任务驱动式学习，培养了学生的问题意识以及解决问题的能力。学生经历的科学问题的提出、探究过程的设计、探究方法的选择、科学证据的收集和整理、结果的分析和结论的形成等科学探究过程，也正是其从科学现象入手进行科学思维的过程。本课通过发展基于证据推理的科学思维，提升学生核心素养。学生在制作水钟的过程中，通过解决一个个遇到的问题，不断寻找证据，与自己的初始想法进行比较，通过推理、论证，发现“计时不准确的原因”，逐渐转变原有认知。同时，学生还在课堂上运用新发现的科学原理——“水位与水速的关系”，解决了计时不准确的问题，实现了用水准确计时30秒的功能。当知识被用来解决问题时，知识就将发挥它思维训练的价值。工程活动的本质是创造人工实体。我们生活中常见的物品，比如刀、笔、桌子等，都是工程活动的产物。如何将学生理解的抽象的科学原理转化为实际的工程技术产物，是我们在工程实践教学中需要关注的问题。在本节课中，“用水怎样才能准确计时”这个问题的提出，促使学生改造装水容器的结构，把真实的问题转化为工程问题。通过制作、测试水钟，学生反思发现，初次设计的装置不能准确计时的原因是“水位越高，水速越快”。如何才能重复使用水钟准确计时，“水位水速”是关键。课堂上学生利用科学原理，改造原有水钟的结构，出现了两种不同的结构设计：1.保持初始水位不变；2.保持水位一直不变。在这里，其实已经让我很惊喜了，因为他们已经在思考如何利用科学原理来完成工程设计。即运用科学原理，指导工程设计，改变物体的结构，实现相应的功能。至此，跨学科概念——结构与功能，学生已经初步达成。接下来在如何实现计时更久的功能上，学生通过分析两种不同结构的设计，不约而同选择了“保持水位一直不变”。在这基础上出现了多种不同的结构设计，而这些设计，恰好与古人的想法不谋而合。学生在创造实践中思考，获得了解决问题的方法，加深了对跨学科概念——结构与功能的理解。学生在工程实践中应用科学知识，理解了科学原理如何转化为实际的工程技术。这样的“工程设计与物化”不是在规定程序下进行模仿或按部就班地进行机械化的操作，而是真正指导学生创造了新的人工产物。回顾整个磨课过程，我们其实也和学生一样，创造性地完成了一件作品的设计与制作。在这个过程中，遇到了很多问题，在解决这些问题中，我深刻地认识到自身在教学上的不足，尤其是在如何有效呈现学生的思维过程和提高师生之间的互动质量方面存在较大的提升空间。在这里要感谢巴南区科学教研员庞胜松主任，坚持打磨这节课，并组建团队，邀请了鱼洞二小朱宇老师、鱼洞四小沈兆老师等全程参与磨课。感谢巴南区磨课团队不遗余力地指导，感谢学校给予的帮助，团队的力量让我受益匪浅。通过这一赛课过程，我不仅对自己的科学教学进行了深入的反思，同时也意识到向更加优秀的科学教师学习的重要性。我会继续向他们学习，积极参与各类培训和交流活动，努力提升自己的专业素养。以儿童为中心的学习
——《用水计量时间》指导心得
重庆市巴南区鱼洞第二小学校 朱宇
这一年我参与跟进了《用水计量时间》一课的设计和课堂实施。经历片区赛、区赛、市赛，我们团队经历了数十版教学设计的调整，始终坚持的是以儿童为中心的学习。以儿童为中心的学习在我看来就是，关注儿童学习中遇到的问题，顺应儿童的思维解决问题，最大限度地探索儿童的最近发展区。《用水计量时间》一课也正是以儿童为中心教学理念下的实践案例。思维型教学理论强调动机激发，要提出有价值的真问题。而我们在《用水计量时间》一课的常态教学中发现，该课有很多有价值的问题，如怎么用水来计时、怎么用水准确计时、水的流速有不同吗、水的流速和什么有关、怎么制作一个水钟、怎么制作一个计时更久的水钟......如此多的问题，都具有研究价值。但是，这些问题真是来自于儿童的需求吗？这些问题哪个是学生最感兴趣的？从哪个问题出发，更能发展儿童的科学思维？于是问题筛选应运而生。分析本课教材发现，教材的学科逻辑是让学生观察水的流速变化——总结流速变化规律——观察古代水钟——建立水钟和水流速度变化规律之间的联系。而我们在常态课中发现，学生对直接观察流速变化的实验觉得很茫然，更无法将其和计时关联起来。因此，基于学生动机激发的需要，我们尝试将本课定位为工程技术课，以发布“做一个计时30秒的水钟”的任务出发，激发学生的兴趣，提高学生的参与感。在《用水计量时间》一课上，我们最初活动一的主问题是——用水计时30秒，后来调整为——做一个计时30秒的水钟。之所以做调整是因为在试讲时，我们发现在“用水计时30秒”这个问题下，学生只会收集30秒的水，却不知道要利用这些水让水能重复计时30秒。而在“做一个计时30秒的水钟”问题下，学生就能清楚地理解，光收集30秒的水量还不行，还得持续地去利用水、瓶子等材料让水具有像钟一样重复计时的功能。我们在确定问题的时候也得考虑儿童的逻辑思维能力。本课面对的学习对象是11岁的儿童，处于儿童认知发展的具体运算阶段，能够进行复杂的逻辑思考，但是需要具体学具或现象的支持。基于此，我们调整了初次设计计时30秒水钟的难度要求，从最开始引导学生穷尽所有可能的水钟设计方案到最后学生能在全班交流中完成一个水钟设计方案即可。未调整前，学生畏难情绪重，一对一的师生对话偏多，生生对话少。降低设计水钟的难度后，我们发现学生参与度明显增加，由师生对话转向生生对话，学生科学思维的连续性得到发展，学生学习兴趣有显著提高。作为一名科学老师，我时常问自己，在科学课堂教学中，科学老师的职责究竟是什么？在我看来，也许就是带领学生解释自然现象和协助学生创造物品去解决现实生活中的问题。本次赛课的主题是跨学科概念背景下的思维型教学，我们的教学设计旨在让学生在制作水钟的工程任务中，认识到结构的变化会影响功能，而功能的优化会改进结构。因此我们将本课定位为工程技术课，而非纯粹的科学探究课。我们梳理出的主问题是“制作一个计时30秒的水钟”，子问题是探究“为什么制作的水钟计时不准确”。 一堂好课应该是能平衡教学逻辑和学习逻辑的。然而我们在磨课的过程中往往会走向一个极端。以我们本次磨课为例，我们注重倾听儿童，让学生充分地表达自己的观点，然而我们遇到了很多问题：1.超时严重，一堂课可能会上到50分钟以上；2.学生讨论激烈，但是争论的问题是制作水钟过程中操作层面的问题，而非聚焦有价值的科学问题来辩论；3.教师和个别思维敏捷的同学进行长时间的师生对话，而忽视了大部分学生，导致一堂课学生的参与面不高，大部分学生科学思维未得到明显提升。针对以上问题，我们总结反思，课堂教学应该尊重儿童的想法，但也应重点关注有价值的想法。于是在班级交流时，教师协助学生识别出有价值的共性问题进行讨论，从而提高了课堂效率。 在《用水计量时间》的试教过程中，李老师放手让学生大胆地去制作水钟。经过多次试教观察，我们发现学生在创意物化类的工程课上，存在一个共性的问题，即第一次制作几乎都不成功，不知道怎样去重复计时30秒。是将接水瓶的水直接倒回滴水瓶？还是将所有的水收集起来再一次重新加进滴水瓶？也不清楚是否要标记？以及标记滴水瓶还是接水瓶？更不确定自己制作的水钟是否能准确计时30秒？但是李老师允许学生去试错，不断给学生们创造试错的机会，让学生不断地设计水钟、制作水钟、检验水钟、改进水钟设计。学生在试错的过程中就逐步建构了“水位越高，流速越快”的科学概念，以及在模型迭代过程中提升对结构与功能跨学科概念的理解。 学习支架也可以理解为思维支架或者思维工具，本课主要为学生搭建以下两种学习支架服务学生的学习活动。一是记录支架。学生层面，我们提供了《课前调查表》和白纸等学习单，其中白纸让学生在有需要时可以记录下自己小组关于水钟的设计思路。据观察，几乎所有小组都使用了白纸记录，记录快捷、清晰，优于我们之前提供给学生的框架式记录单。教师层面，我们采用了图文结合的记录式板书、主副板书的形式。图文结合的记录式板书能够及时梳理同学们设计和改进的观点，为同学们更好地互相倾听对方的想法做好铺垫；副板书呈现接水瓶的水位不同的现象图，是为了聚焦该现象，引发本课的认知冲突“明明大家都是按照同一种设计方案在制作水钟，为什么接水瓶的水位不一样”。学生在板书呈现的现象中发现问题，相互碰撞自己的想法，直至形成共识。二是问题链支架。本课使用问题链的方式，层层推进学习活动，发展学生创新思维。从怎样设计一个计时30秒的水钟，到如何制作测试水钟结构模型并分析计时不准确的原因，再到如何改进水钟结构模型，使其能准确计时30秒以上。在以上问题链的推动中，学生初步形成创造性解决计时问题的能力，学生的创新思维得以进阶发展。儿童现有的能力和通过学习能达到的潜在能力之间的区域，是儿童的最近发展区。了解并明确儿童的最近发展区，并持续关注学生的表现至关重要，这决定了本课的学习目标。在前期磨课遇到瓶颈时，我们总是抱怨，为什么要选这么难的课题。在我看来，这个课题的确难，科学概念的建构极为挑战学生的推理论证能力。尤其是我们将本课修改为工程技术课后更难，水钟设计方案多且复杂，极为考验授课教师的知识储备和临场应变能力。学生要能改进设计，势必就要搞清楚水位和水速的关系，因此发展创新思维能力的同时，还要持续地让学生进行推理论证。古人从初始水位不变的水钟设计到水位恒定不变的水钟的设计都摸索了1000多年，而我们要在40分钟内引导学生去发现。不过经过我们前期反复地试讲，发现大部分学生多种水钟方案都能思考到，虽然设计不全面，但这说明咱们定位于工程技术课的方向是可行的。因此本课我们将学生的最近发展区确定在改进水钟结构模型且使其能准确计时30秒乃至更长时间。果然，经过前期广泛实践后探索出的最近发展区经受住了检验。亲历本次赛课，感受颇深。一次赛课，是对执教者的考验，也是对研究团队的检验。始终坚守以儿童为中心的学习，道阻且长，行则将至！
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