【摘要】：科学思维是核心素养的重要组成部分，任务驱动式教学使用进阶问题串引导学生分析、思考、设计，助力学生的科学思维发展。文中选取教科版小学科学三年级《风的成因》，从明确、分解、执行、完成、拓展任务开展基于央馆虚拟实验的教学设计与实施，以期丰富科学思维培养的方式与手段。

【关键词】：虚拟实验；科学思维；小学科学；任务驱动式

科学新课标从模型建构、推理论证、创新思维等方面修订科学思维的定义与内涵，强调教学过程中要着重培养学生的科学思维[1]。在小学科学教学实践中，由于风没有颜色与固定形态，学生无法用触觉、视觉直接感知和探究其产生与传播过程，难以主动参与实验学习。虚拟实验可创设沉浸式、可视化的交互情境，提供多种实验器材，支持学生在真实、可重复的实验环境中思考、实践、完善方案，帮助其建构知识体系、发展科学思维[2]。

任务驱动式教学以激励学生主动参与、实践、思考和探索为基本特征，逐步培养学生的科学思维[3]。本文以教科版小学科学三年级上册第二单元第七课“风的成因”为例，选用央馆虚拟实验中“风的模拟实验”3D交互课件与实拍视频资源，开展任务驱动式教学，以“自然风是怎样形成的？”问题为中心，“风的模拟实验”为主线，重点探究虚拟实验环境下科学思维培养的任务驱动式教学设计与实施，以期为小学科学教师高效开展探究实践活动提供参考。

科学思维是小学科学课程重要的核心素养之一，任务驱动教学通过一系列探究任务，由浅入深，引导学生逐步深入学习，是训练学生科学思维方法的有效载体。在“风的成因”一课中，教师以“探究自然风的形成原因”为主要任务，并将其分解为认识材料、设计实验、开展实验等多个循序渐进的子任务，引导学生逐步深入探究，既培养其独立探索的能力，又可令其获得满足感和成就感，从而更好地激发求知欲，对发展科学思维起到很好的辅助作用。

受实验环境、实验仪器、实验室配备等条件的限制，部分教师为完成预设目标，常常会在课堂上全程讲授，令科学教学陷入不良的“填鸭式”模式，导致学生主动学习、参与探究的机会减少，动手实验的机会不够充分，不利于培养学生的科学思维。虚拟实验资源可模拟真实实验场景，提供燃烧室、火柴等实验器材，在绝对安全的前提下丰富了实验环境，拓展了教学宽度，为学生的主动探究打下了坚实基础[4]。教师通过设定教学任务，引导学生在安全、可重复的环境中主动探究问题，一步步完成任务操作，能够达到更好的教学效果[5]。

风在日常生活中随处可见，与人类的生产生活息息相关。“风的成因”一课主要让学生通过“风的模拟实验”探究风的成因，引领学生学会观察和分析实验现象，直接感知空气因冷热变化而流动的过程，知道热空气上升引起的空气在水平方向上的流动是形成自然风的主要原因。但风难以直接观察，学生如何通过有效地探究实验，体会到风的存在是本节课的教学难点。虚拟实验能够将不可视的“空气流动”转化为多感官通道感知的“烟雾流动”，既帮助学生强化冷热空气与风之间关系的认知，又驱动学生深入探究“流动”现象，激发探究热情，启迪科学思维。

三年级学生经过“空气”单元前六节课的学习，具备“热空气会上升”的知识基础，已基本认识空气的特性。由于风无色、无味、形状不固定，学生较难观察其成因及传播方式。在实际科学教学中，教师需为学生创设易于操作、便于观察的实验情境，设计趣味性的探究任务，充分调动潜在的学习动机和兴趣，引导学生逐步探究“风的模拟实验”，培养分析、对比、归纳等科学思维。

科学思维是从科学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，包括模型建构、推理论证、创新思维等6]。依据科学思维的具体内容，本文分析“风的成因”中教学任务、科学思维、教学目标与所用教学资源之间的对应关系，如表1所示。“风的模拟实验”3D交互课件能够提供360°视角、AI助手等功能，令学生层层深入、逐步探究风的成因，培养学生的模型建构、推理论证、创新等科学思维。

表1科学思维、目标与资源的对应分析

驱动性的任务可将理论知识与实验探究有机地结合成一个整体，形成更合理的教学单元。本节课重点任务在于“探究自然风的形成原因”，主要讲解“人造风”和“自然风”的相关理论知识。在探究之前，教师需帮助学生将任务分解成多个子任务。学生以小组合作的形式，运用虚拟实验资源开展自主探究，具体教学流程如图1所示。

在课程正式开始之前，教师需为学生发放本节课的任务清单。学生按照任务清单预习相关知识，同时自主学习央馆虚拟实验操作指南，提前熟悉实验资源的使用方法，保证课程的顺利进行。