【一等奖小学科学教学论文】在实践性作业中培育小学生科学核心素养——以“小杆秤制作”实践作业为例

【摘要】：在“双减”政策背景下，科学教育亟需构建素养导向的实践育人新样态。实践性作业制作小杆秤通过搭建“目标精准化—模型清晰化—过程细微化”三维实施框架，系统阐释了融学科核心素养培养、科学概念发展、工程实践能力提升于一体的科学探究实践行动路径。活动在重视核心素养形成的同时，关注传统文化资源在现代科学教育中的独特育人价值。在科学概念发展方面，创新性地提出了通过“概念模型建构”促进概念理解与联结的学习方法。在工程实践能力提升方面，通过创设真实工程实践情境、注重产品改进迭代升级，在细微处、关键点培养学生的工程实践能力。实践性作业制作小杆秤强化了工程实践的本质，丰富了科学探究实践活动的内涵。

【关键词】：概念模型；工程实践能力；核心素养；实践性作业

在“双减”政策背景下做好科学教育加法，科学探究实践活动发挥着重要作用。教育部办公厅2025年1月发布的《中小学科学教育工作指南》，要求通过开展自然观测、科学探究、工程实践、创客活动、项目研究等，提升科学类课后服务的吸引力1]。探究实践活动在发展核心素养方面承担着重要的作用2]。小学科学实践性作业作为科学探究实践活动的重要形式，将小学科学知识和生活内容相结合，将生活中的现象转化为科学问题，学生通过探究实践活动在完成学习任务、解决实际问题的同时，形成科学观念、发展科学思维、提高实践能力、培养社会责任感、树立正确的价值观。

木质杆秤的使用历史悠久，自古以来是人们日常生产生活中重要的度量衡工具，它反映了我国古代劳动人民的集体智慧。实践性作业——制作小杆秤，可以把跨越千年的木质杆秤使用所蕴含的科学方法、科学思维、科学原理、价值观念与当下新课标关于科学学科教育的思想、理念、目标很好地呈现出来。

科学课程要培养的学生核心素养，是科学课程育人价值的集中体现，科学课程的核心素养包括科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等方面3]。学生通过科学探究实践活动不仅仅是懂得一些科学原理，而且要理解科学、技术与环境和人类的关系，形成正确的科学观念；学生基于事实与证据从科学的角度认识事物，培养科学的思想方法：学生在科学探究实践活动中表现出的好奇与严谨、倾听与表达、合作与分享、坚持与接纳等良好学习品质：学生通过科学探究实践活动培养对社会、自然、人类的责任意识，形成自己的价值判断，树立正确的价值观。

《义务教育科学课程标准(2022年版)》首次提出探究实践，是为了突出科学课程的实践性，凸显技术与工程的育人价值4]。以上这些都是科学探究实践活动中的育人价值所在，对于一项具体的科学实践性作业，关键是要把育人价值要求落实在实践活动过程各个具体的“点”上。一项实践性作业设计前教师心中首先要勾画出以学生核心素养发展为圆心的育人价值图谱，在实施作业过程中各个节点教师要善于用“浸染”手法让育人价值悄然发生，最后在总结阶段画龙点睛，提升实践性作业育人价值高度。

制作小杆秤这项实践性作业锚定学生核心素养发展内涵即科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四个方面，使得作业设计有目标、作业过程有收获、作业完成有意义，具体内容如下。

1.科学观念形成

知道小杆秤是利用了特殊形式的杠杆—平衡尺原理来称量重物；知道木质杆秤从古到今与人们生产、生活关系密切，在货物流通、公平交易中起着重要作用。

2.工程思维发展

能系统思考小杆秤的秤杆、秤盘、秤砣、提绳各组成部分功能及材料特点；进一步考虑秤杆长短、秤盘大小、秤砍轻重间的匹配关系以及对量程的影响；根据杠杆模型推算提绳(杠杆支点)的合理位置；零刻度线秤星的确定以及各秤星间距值的计算；制成一把小杆秤的用料与成本核算。

3.工程技术实践

制定工程实施方案：设计要制作的小杆秤示意图初稿；按照图纸，分工制作小杆秤的秤杆、秤盘、秤砣、提绳各组成部件；合作完成各部件组装；小杆秤调试与修正；小杆秤的最终检测并完成验收；产品展示;撰写使用说明书。

4.情感态度培养

在方案制定、图纸设计、调试修正过程中积极参与讨论分享，乐于采纳别人好的想法，在分步制作、产品发布时勇于承担任务，同伴之间建立良好的合作关系；在制作小杆秤过程中，遇到挫折仍然能保有持续的探究热情：通过小杆秤的制作，领悟我国古代劳动人民的智慧;感受度量衡工具背后的价值取向—公平，树立正确的价值观。

《义务教育科学课程标准(2022年版)》规定，科学课程设置13个学科核心概念，是所有学生在义务教育阶段应该掌握的科学课程核心内容。通过对学科核心概念的学习，理解物质与能量、结构与功能、系统与模型、稳定与变化4个跨学科概念[5]。工程实践活动能促进学生对概念的理解与联结，有利于学生的概念发展。制作小杆秤活动隐含着对核心概念、跨学科概念的学习理解，从而树立大概念意识。具体而言，制作小杆秤这项工程实践活动涉及的核心概念是“工程的设计与物化”，而使用小杆秤关联的核心概念是“能的转化与能量守恒”。制作小杆秤这项实践性作业还包含着对物质与能量等4个跨学科概念的理解。这些为数众多的概念集合于一项实践性作业之中，使得概念关系错综复杂，我们通过建构概念模型，梳理概念系统的层级关系，找准学生概念发展的关键点。

1.核心概念统领下的概念链与概念群

在物质科学领域，小杆秤是一个具体物的概念，怎样将其与核心概念“能的转化与能量守恒”建立联结，如下页图1所示，概念链模型能将概念内在的逻辑关系清晰地表示出来。可以引导学生以小杆秤这一具体物的概念为起点逆向寻找它的上位概念，小杆秤之所以能称量重物，是因为它利用了平衡尺的原理，而平衡尺属于杠杆的一种特殊形式，杠杆又是简单机械的一种，简单机械的工作总是伴有动能的发生，动能是能的一种形式，能的形式的上位概念是核心概念“能的转化与能量守恒”。