【一等奖小学科学教学论文】基于“学习环”的低年级探究教学实践——以《玩转小水轮》一课为例

【摘要】：“学习环”模式是一种探究式科学教学策略，并在发展演变中衍化出许多不同形式。文章以“5E学习环”探究模式为基础，以学情分析为定位，以创新学具为桥梁，探究该模式在一年级小学科学教学中的应用成效。通过《玩转小水轮》一课发现，该模式对科学概念建构具有良好的促进作用，教师可以根据实际情况善加转化应用。

【关键词】：“学习环”模式;探究教学；概念建构；低段科学教学

“学习环”模式是20世纪60年代提出的一种科学教学策略，它以皮亚杰的发生认识论为基础，同时借鉴和运用了建构主义等学习理论。“学习环”模式发展至今，日渐成熟，尤其是很多学者将其与探究教学理念巧妙结合，不断变换其形式，丰富其内容。本文在探究教学的基础上，将“学习环”模式应用于低年级小学科学教学中，研究这一形式在科学教学中的普适性。

“学习环”模式是由罗伯特·卡普拉斯提出的。最早的学习环由三个前后相连的阶段结合而成，分别是探索、概念发展和概念应用。这三个阶段是“学习环”模式的基础，环环相扣，步步提升，对学生科学概念的建构起到一定实效作用。

随着对这一教学模式的不断应用与探索，新的“学习环”模式又应运而生。美国生物学课程研究(BSCS)在原来的基础上增加了“引入”和“评价”阶段，即演变为“5E学习环”模式引入、探索、解释、拓展与应用、评价。“5E学习环”模式比原三阶段模式更全面更完整，更方便应用于实际教学中。

①导入环节。创设与探究活动相关联的场景，既引起学生的兴趣和探索的欲望，又能恰到好处地过渡到下一个环节。

②探索环节。在教师适当的指导下，学生进行自主探索。教师可以提供一定的帮助，如大致的操作方法、必要的注意事项、数据的收集方法等。

③概念建构环节。学生在自主探索之后产生的经验型概念可能是模糊的、偏差的，因此教师要通过不同教学策略澄清学生的误解。以学生为主、教师为辅的概念分析方式，让学生在原有知识体系中增补或删减原有概念，以建构起科学概念。

④概念深化与拓展环节。在已获得的科学概念的基础上，创造新的探究活动，让学生进一步自主探索，达到概念深化或应用拓展的目的。所创设的探究活动可以是前一个探究活动的延续，以体现环环相扣。

⑤评价环节。以探究为核心的评价，就要评价学生的探究是否真实有效。评价其实贯穿于整个教学所有环节之中。教师引导学生进行自我评价，不仅帮助学生厘清自己的误解，更是帮助学生发展自己的元认知能力。

本文以小学科学一年级《玩转小水轮》一课为例，研究“5E学习环”探究模式在小学科学教学中的应用。

所有课程教学都离不开学情分析。低年级学生的注意力易分散，需要持续提供符合学生兴趣点的刺激。同时，他们对科学概念的产生和理解相对缓慢，需要足够的时间进行感受和建构。但不可否认，低年级学生的好奇心和求知欲十分旺盛，对动手操作有着不可比拟的热情。同时，迅猛发展的科技也为当代小学生提供了许多信息获取渠道，因此他们的前概念知识储备并不会太少。由此可见，在低年级学生中应用“5E学习环”教学模式是有一定的可行性的。

结合低年级学生特点，本文课例中所设计的“5E学习环”探究模式是比较初步浅显的探究，适用于低年级学生的概念认识和建构(如图1所示)。对于低年级学生而言，所接触的科学概念并不复杂，很多是他们生活中已有相关经验的。在有初步认知的基础上，通过有一定难度的探究活动让他们对这些概念进行趣致体验，从而在“玩”中建构起相应的科学概念，再进一步深化和拓展。整个过程都围绕一个较完整的探究活动，且全程关注评价学生的探究实效。对于探究活动中涉及到的一些高层次的知识概念并不作深化。同时，考虑到低年级学生的知识能力水平较低，探究活动具有现象明显、有趣好玩、能反复尝试的特点。

图1调整的“5段学习环”模式

《玩转小水轮》是苏教版小学科学一年级第2单元第2课内容。该单元是让小学生通过玩水学会观察和描述水的特点，该课的教学目标则聚焦在流动的水有力量这一概念上。教材是通过让学生制作小水轮，探究怎样让小水轮转得更快，进而体会工程技术给人们生活带来的便利。笔者以调整后的“5段学习环”探究模式为基础，重新设计了此课，制作了“水动力小车”创新学具(见图2)。该小车用竖直方向向下冲击的流水作动力使水轮转动起来，通过齿轮传动带动小车大轮转动，以后轮驱动的方式使小车运动起来。整堂课以一个活动贯穿始终，让学生通过玩水动力小车，探索水力的奥秘。

图2创新学具—水动力小车

本课起始直接出示水动力小车，让学生先进行观察和描述。由于水动力小车的结构特点，学生的注意力一下被集中到小车身上。通过一番细致观察，他们能初步说出小车各部分结构的基本作用，并且猜测小车运动起来的动力来源是水。经过引导，学生能理顺小车运动的原理流水冲击小水轮，从而带动大轮转动使小车动起来，且初步形成流动的水有力量这一概念。

在前一个环节中，学生已经有所领悟，可以利用水让小车动起来，因此这个环节就是让他们动手玩一玩水动力小车，充分体验流水的力量。虽然名为体验，但事实上对低年级学生来说仍然是一个探索过程。他们需要在动手反复尝试中才能真正建构起“流动的水有力量”这样的概念。

学生在探究活动中有了切身的体会和认识，就可以在原先的关于水的前概念上自然而然地由“水会流动”建构起“流动的水有力量”这一概念。学生基于探索体验，产生直接经验，进而明晰科学概念。在“5段学习环”中，这个概念建构的环节是自然而然的，只是将学生的前概念认识通过体验直接经验化，并引导他们用科学语言说出来。这样，在建构概念的同时，可以培养语言描述能力。

对于本学习环来说，重点环节应该是概念深化的环节，因为仅认识到流动的水有力量对于学生的认知和能力水平来说是远远不够的。第二个任务要求你能让小车运动得更快吗，就顺势提出来了。学生在前一个探索环节的基础上对小车运动的快慢已有初步的认知，他们会提出许多想法。比如有的学生说：打开水阀时如果小车没动，就用手推一下小车，因为力量不够，可以借助手的力量(虽然不全是运用水的力量，但已经会思考借力增大力量)；有的学生说:如果小车轮子太靠近水槽边，会不容易动起来，小车就变慢(考虑到摩擦阻力的影响)；有的学生说：加水量多一些，使水连续冲击小水轮，可以使小车变快(想法误区，水连续冲击水轮，是使小车走得远，并不是走得快，但水量多确实影响水轮转动的快慢)；有的学生说:架子架高，水的冲击力就会变大，小车就能走得快(架子的高低对小车快慢的影响形成两种不同的观点，有的认为架子低，水直接冲到水轮上，能使小车走得快)等等。

学生的想法体现了他们的思考，而教师要帮助厘清学生思考的误区。比如针对学生提出的“加水量的多少会影响小车快慢”进行引导，是出水口的水量大和小，不是瓶子中的水多和少影响小车快慢。即随着水阀开关由大到小，水量由多变少，水轮的转动由快到慢。引导学生分析水量越大，水的力量越大，反之水的力量越小。支架的高低改变的是出水口的位置。引导学生认识到调节支架高低事实上是改变水的位置高低。根据“水位高低是否会影响小车快慢”进行水动力小车比赛，两两小组间进行小车比赛。比赛前提示比赛要讲究公平瓶子中的水量一样、起点和终点一样、同时出发、水阀开的位置一样等，两个小组间只改变“水位高低”，即支架高度不同。通过比赛学生发现水位高，小车走得快，反映了水的力量大，反之水的力量小。而在这个过程中，利用“比赛的公平性”也向学生渗透了对比实验的条件控制。