“雙減”背景下小學低年級科學課外活動的實施路徑*
——以“旋轉吧!小陀螺”為例

吳 祥 胡興勇

(1.合肥市屯溪路小學教育集團金斗路小學 安徽合肥 230000) (2.合肥市師范附屬小學 安徽合肥 230000)

小學科學課程是一門培養學生科學核心素養的綜合性基礎課程,對提高全民科學素養,促進科技強國建設意義重大。隨著“雙減”政策的深入實施,小學三點半課后服務活動全面開展,科學課外活動成為課后服務的重要內容。習近平總書記指出:“要在教育‘雙減’中做好科學教育加法,激發青少年好奇心、想象力、探求欲,培育具有科學家潛質、愿意獻身科學研究事業的青少年人群?！备鲗W校應充分利用“雙減”創造出來的時間和空間,適當做小學科學教育的“加法”,利用課后服務時間開展豐富多樣的科學課外活動,在豐富課后服務內容的同時,創新小學科學教育的形式,提升小學科學教育的效果,更好地促進學生科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任四個方面科學核心素養的發展。本文以低年級科學課外活動“旋轉吧!小陀螺”為例,詳細闡述在“雙減”背景下小學低年級科學課外活動的有效實施路徑。

一、遵循學生年齡特點設計科學活動內容

科學活動設計要符合學生年齡特點,從學生的興趣點出發,才能最大限度地調動學生的好奇心和探求欲。低年級學生活潑好動,有意注意時間比較短,喜歡一些小玩具,樂于在玩中學?；诘湍昙墝W生的年齡特點,我?？茖W教研組針對課外活動內容的設計展開了專題討論。一方面,學校專職科學教師人數比較少,基本是數學老師兼帶;另一方面,低年級學生動手能力相對較弱,科學活動內容不能太復雜。我校一、二年級每周兩節科學課,課時量比較充足,可以從低年級學生感興趣的小玩具入手,比如紙飛機、溜溜車、彈珠、指尖陀螺等。最后,我們選擇以陀螺為抓手,設計了“旋轉吧!小陀螺”科學課外活動。

“旋轉吧!小陀螺”這個科學課外活動項目指向技術與工程領域,根據低年級學生的特點,我們把這個活動設計成了5節課:第一課是“巧手繪陀螺”(出示很多小陀螺圖片,讓學生畫出自己想要制作的小陀螺);第二課是“修改陀螺平面圖”(以四人為一組,小組交流,修改紙陀螺平面圖);第三課是“制作我們的小陀螺”(根據學生交流結果,為學生提供硬卡紙和牙簽,讓學生分組進行制作);第四課是“升級我們的小陀螺”(圍繞怎樣讓紙陀螺旋轉得更久這個問題展開討論,組織學生改進自己的小陀螺);第五課是“展示我們的小陀螺”(小組進行PK,推薦一名優秀選手參加班級陀螺PK賽)。整個活動設計緊扣學生興趣點,任務由簡到難,難度逐步遞進,目標明確,符合低年級學生的年齡特點,適合在課后服務時間開展。

二、通過小組合作形成良好的科學活動常規

由于科學課外活動是利用課后服務時間來開展的,參加活動的學生來自同一年級的不同班級,彼此之間不認識,再加上低年級學生之前沒有接觸過此類科學活動,顯得非常興奮,活動時氣氛過于活躍,學生吵鬧、無視活動規則和紀律,活動無法正常開展。因此,在開展科學課外活動之初,要讓學生形成良好的科學活動常規,遵守活動紀律,才能保障活動的順利進行。

筆者在開展“旋轉吧!小陀螺”活動之初,先讓學生介紹一下自己,然后讓學生交流一下為什么會選擇這項課外活動。在學生彼此熟悉了以后,讓他們三四人一組,自由組合,確定每個小組的組長以及設計組名,每次活動都以小組合作的形式開展。為了保證后續課外活動的順利開展,教師要讓學生形成良好的科學活動習慣:每個小組的學生是固定的;在小組研討的時候,有學生站起來回答問題,其他同學要認真傾聽,如果有不同意見,可以等這名同學說完以后舉手,等老師點名后再發表自己的意見;所有作品需要學生個人獨立制作,但是遇到問題的時候,小組同學都要盡力幫忙,加強合作;在制作的時候,要先動腦思考,然后再動手去做;任何一件作品都要不斷修改和完善;等等。在明確并引導學生養成以上科學活動習慣之后,在活動中還要重點培養學生小組合作的意識,以便后續科學活動的順利開展。

三、利用思維可視化工具培養科學思維能力

所謂“思維可視化”是指以圖示或圖示組合的方式,把原本不可見的思維結構、思考路徑及方法呈現出來,使其清晰可見,即將隱性的思維表達轉化為顯性。小學低年級學生的認識能力、理解能力、學習水平等存在一定的欠缺,隱性的表達方式很難被學生理解和接受,這就需要將抽象的知識以直觀形象的方式呈現給學生。在科學活動中,可以創設生動的情境、直觀的場景,通過動態的操作等帶給學生更直觀的學習體驗;也可以借助圖形、視頻、實驗、思維導圖等工具實現思維可視化,從而培養學生的科學思維能力。

“旋轉吧!小陀螺”是一個涉及技術和設計的小學科學課外活動,活動主要任務是讓學生制作一個屬于自己的紙陀螺,并探究陀螺的科學特征。在活動過程中,學生需要綜合運用各種知識和技術來解決問題,強調設計、實踐和建構的作用,重點培養學生解決問題的能力和工程思維。在設計和制作紙陀螺的過程中,每個學生的想法都是不一樣的。由于低年級學生喜歡畫畫,教師可以指導學生通過畫圖的形式來呈現自己的想法,實現思維的可視化。在活動中引導學生先繪制紙陀螺平面圖,對思維進行可視化表達;然后進行小組交流,在小組交流中反思自己的不足,對自己所畫的平面圖進行修改;最后,學生按照自己繪制的平面圖來制作紙陀螺。在制作的過程中,低年級學生隨意性比較強,往往會丟掉自己畫的平面圖,天馬行空地進行制作,導致制作出來的與原先繪制的平面圖有很大的差異。所以,在學生制作的過程中,教師要不斷提醒學生根據自己畫的平面圖來制作紙陀螺。如果學生發現自己繪制的平面圖沒法實現,可以讓學生停下來,修改自己的平面圖,然后再進行制作。學生通過畫圖讓思維可視化,在思維可視化的基礎上再反復修改和嘗試制作紙陀螺,較好地培養了問題解決能力和科學思維能力。

四、搭建合適的腳手架幫助學生完成科學活動

著名心理學家維果茨基認為,在兒童智力活動中所要解決的問題(潛在發展區)與原有能力(現有發展區)之間可能存在差異,通過教學,兒童在教師的幫助下可以消除這種差異,這個差異就是“最近發展區”。建構主義者從維果茨基的思想出發,將建筑行業中使用的“腳手架”作為上述概念框架的形象化比喻,該框架應按照學生智力的“最近發展區”建立。簡單地說,教師的幫助就好比“腳手架”,通過這個“腳手架”,教師可以把學習管理的任務轉移給學生,使學生的智力提升到更高水平,真正做到教學走在發展的前面。在小學低年級的科學課外活動中,為學生搭建有效的“腳手架”,是很有必要的。由于學生的知識水平有限,教師需要提供合適的“腳手架”,幫助學生克服困難,順利完成相應的科學活動。

在“旋轉吧!小陀螺”這個科學課外活動中,學生制作紙陀螺需要確定圓的圓心、畫出圓、用剪刀剪圓以及在圓上插入竹簽,其中確定圓的圓心、畫出圓這個知識點,小學生要到高年級才開始學習,對于低年級學生來說,沒有學習過這個知識點,在完成活動時就會有一定困難。此時,教師通過提前制作好的微課視頻,為學生講解和演示如何確定圓心和畫出圓,適時為學生搭建合適的“腳手架”,幫助學生快速掌握這個知識點,確保后續的科學活動能夠順利完成。搭建合適的“腳手架”,促進了學生對科學知識的掌握,增強了學生完成科學活動的自信心。

五、引導改進材料實現科學作品迭代升級

作品的迭代升級是技術與工程領域非常顯著的特征。最初的作品可能是比較粗糙的,使用效果也不理想,這跟作品使用的材料是有一定關系的。在制作和使用科學活動作品的過程中,會逐步發現很多問題,針對出現的問題,教師要引導學生改進作品使用的材料,對作品不斷完善,從而實現科學作品的迭代升級。

在“旋轉吧!小陀螺”這個科學活動中,最初給學生提供的材料是硬卡紙和牙簽,學生在實際制作過程中出現了很多問題。比如硬卡紙容易損壞,接觸時間長了容易出現褶皺;由于硬卡紙太輕太薄,所以制作出來的紙盤旋轉效果很差;牙簽不尖,紙盤插不進去,一插就斷了。針對這些問題,教師引導學生開展小組討論交流,尋找更好的替代材料,不斷改進和完善紙陀螺。

師:硬卡紙做紙盤不夠堅硬,可以用什么材料來做紙盤呢?

(學生分組交流和討論)

師:家里買的電器外包裝的紙是不是堅硬的?

生:比較堅硬。

師:你是怎么知道的?

生:上次我們家買空調,空調裝好了,地上有這種紙,我用小刀在上面劃,發現很難劃開,所以我認為這種紙很堅硬。

師:非常好,這位同學能在生活中仔細觀察和發現事物。這種紙叫瓦楞紙,它是由幾層紙組合在一起的,非常堅硬。我們可以嘗試用這種紙來制作紙陀螺的紙盤。

結合自己的生活經驗,學生重新選擇了活動材料,用厚度為2～3 mm的瓦楞紙做紙陀螺的紙盤和長度為8～9 cm的燒烤用的竹簽做紙陀螺的轉軸。在一次又一次的試錯過程中,學生不斷改進紙陀螺的制作方法,從而實現紙陀螺的迭代升級?；顒又幸婚_始只有幾個學生做出來,后來大部分學生都能做出來,學生的自我成就感大大增強,極大地激發了學生學習科學的熱情。

六、開展對比實驗培養科學探究實踐能力

探究實踐是科學課程要培養的核心素養之一。學生在技術與工程實踐過程中,掌握科學探究的一般過程與方法,增強科學探究意識,形成科學探究實踐能力。對比實驗是開展科學探究的重要方式之一,學生通過對比實驗,從事物的結構、功能、變化和相互關系等角度探究科學規律,發現和解決科學問題,激發科學探究欲望,培養自身的科學思維和科學探究實踐能力。

在“旋轉吧!小陀螺”科學活動的最后環節,通過設計紙陀螺對比實驗,引導學生對紙陀螺的科學特征開展進一步探究。實驗一共分為8個小組,學生分組進行對比實驗,完成探究任務。對比實驗設計如下:1、2組提供大小、厚薄相同的圓形紙盤,末端尖而長度不同的竹簽;3、4組提供末端尖的而長度相同的簽,大小相同、厚薄不同的圓形紙盤;5、6組提供末端尖而長度相同的竹簽,厚薄相同、大小不同的圓形紙盤;7、8組提供厚薄相同、大小相同的圓形紙盤,長度相同、末端平的竹簽。然后每個小組派一個同學上來轉動本組的紙陀螺,其他同學仔細觀察并思考什么樣的紙陀螺轉得更久。小組進行交流,并完成表格(見表1)。學生通過完成表格,初步了解對比實驗的操作步驟和方法,掌握科學探究的一般過程,并最終得出探究結論:紙盤大小適中、較厚、高度較低,竹簽底端較尖的紙陀螺轉得更久。

表1 不同條件下紙陀螺旋轉時長記錄

總之,“雙減”政策的實施為科學活動的開展提供了充足的時間和空間,學校要充分認識科學教育的重要性,在開足開齊科學課程的前提下,利用課后服務時間開展豐富多樣的科學課外活動,做好“雙減”中科學教育的加法,在拓寬學生視野、增長學生見識的同時,培養學生的科學精神和創新能力,發展學生的科學核心素養,為學生的終身發展奠定基礎。