摘要：小学《科学课程标准》（2022版）指出，科学课程的目标是培养学生的核心素养，核心素养的核心是科学思维，而培养科学思维的主要途径是探究实践活动。本文聚焦指向“关键问题解决”小学科学实验教学的实践与反思，旨在通过探索试错、认知冲突、质疑发现、提出关键问题到解决关键问题的释疑迭代，培养学生质疑、比较、推理的思维及解决实际问题的能力，激发学生的创新潜能。
关键词：创设认知冲突；质疑发现；提出关键问题；比较推理；思维发展
以《弹簧测力计》一课为例，课堂上组织学生观察弹簧测力计的结构特点，测量使用过程中，引导学生围绕核心概念展开深度探究，让学生了解弹簧测力计的正确使用方法，学会用正确规范的测量方法测量身边常见物体的重量，并能根据测量数据的分析，尝试制作不同量程的弹簧测力计，用来测量课堂上因量程局限而测量不出的物体重量。整个课例，不仅教授了科学知识，更是培养了学生发现问题、比较推理的科学思维，提升质疑创新与解决问题的能力。现将从本课实验教学的基本设计思路、实验创新点及其片段展示、教学效果分析与反思三方面展开阐述，愿为小学科学实验教学提供有益的启示。
一、实验教学的基本设计思路
本课在组织学生观察认识弹簧测力计的基本结构、了解其工作原理后，实验设计主要分为以下三个环节：
1.学生尝试用弹簧测力计自行测量钩码的重力；
2.用正确的方法再次测量钩码的重力；
3.测量更多物体的重力大小。
二、教学过程的实验创新点及其片段展示
（一）实验设计思路的创新
1.贴近生活的情境创设
导入环节创设“大力士比拼”的真实情境，让学生初步感受力有大小这一概念。接着用手直接掂量2个笔袋，初步感受轻重。师出示弹簧，设问“怎么利用弹簧比较它们的轻重呢？”学生思考实践：把笔袋分别挂在弹簧上，通过弹簧伸长长度不同，粉笔画刻度对比笔袋的轻重。再设问“具体重多少呢？”，进而引出弹簧测力计测量力的大小。贴近生活的真实情境创设，增强学生的体验与探究欲望，让学生迅速参与课堂思考与互动中来。而有刻度的对比，激发学生的思考，形象直观展示弹簧伸长长，受力大的特点，为理解弹簧测力计的工作原理做好铺垫。具体片段展示如下：
片段一：创设情境，激学导思
1.大力士比拼
（出示拉力器）比一比谁的力气大？（要求：用最大的力气拉，并保持5秒钟。）
设问：谁的力气更大？你是怎么判断的？（拉力器拉的更长，力气更大。）
2.比一比文具袋的重量
师：（出示两个文具袋）请同学来掂一掂，哪个重，哪个轻？（①重/②重/一样重）
设问：如果给你1根弹簧，你有办法比较到底谁重吗？（学生上台展示：画刻度比较），说明判断的理由。（①号更重，因为①弹簧被拉得更长）
总结：物体的重量越重，弹簧受到的拉力越大，伸长越长。
2.反思型的实验过程设计
根据新课标要求，在尊重教材设计意图的基础上，课堂中我摒弃直接灌输，固化学生思维的做法，给学生创设两轮测量机会。
第一轮：学生自主观察研究弹簧测力计的基本结构，了解其工作原理后，尝试动手测量一个钩码的重力。各小组把测量数据呈现在班级记录表上，此时产生的数据差异强烈激发学生的认知冲突，提出关键问题：使用的都是同样的钩码，为什么测量出来的力会有不同呢？
随之，我抓取测量数据差异最大的第二、八小组与测量数据为0.5N的第四小组的弹簧测力计对比，学生发现，原来是二、八小组的弹簧测力计指针没有指在“0”刻度线上，即他们没有遵循正确的使用方法：测量前先调零。同时，学生对比其余小组，发现测量数据的不同还可能与读数有关，即读数时要注意视线与指针相平。最后归纳总结出正确的测量方法，成功解决第一轮提出的关键问题，促进学生思维的进阶发展。
第二轮：微视频《弹簧测力计的正确使用方法》将整个测量过程可视化，于是，学生再次测量钩码，发现记录数据趋于稳定与一致。学生明白正确的测量方法会使力的测量更加准确。具体片段展示如下：
片段二：初试探索，组学辩思
第一轮：用弹簧测力计测量钩码重量
（1）师提供部分未调零的弹簧测力计，学生初次用来测量钩码的重量，黑板上填写数据。
（2）对比测量数据，提问：为什么同一个钩码，会有不同的测量结果？可能是什么原因？（学生交流讨论）
①出示学生测量时第2、4、8小组的弹簧测力计照片，对比分析，得出测量前要调“0”。（板书：调零）
②注意竖直拉起弹簧测力计。
③读数时，视线与指针相平。（板书：相平）
（3）学生归纳总结规范操作的方法后，观看自制微视频《弹簧测力计的正确使用方法》。
第二轮：用规范的方法再次测量钩码的重量
学生活动：用正确规范的方法再次测量钩码的重力（记录员上台填写数据）
设问：对比第二轮和第一轮的实验结果，你有什么发现？
生：每个小组都是0.5牛。
师：说明正确规范的测量方法会让我们的实验结果更加的准确。
在两轮的测量中，我循循善诱，学生经历大胆尝试、认知冲突、思考修正、再次测量的过程，培养学生比较、推理等思维能力，提高学生发现问题，解决问题的实践能力。
（二）巧选实验材料的创新
用弹簧测力计测量更多物体力的大小环节，我设计了回形针、水芯笔、鸡蛋、橘子、牛奶各自重力大小有结构性层次的材料，学生逐步有依据地估测和实测，提高估测的能力，增强力的认识。其中，回形针代表的是重量最轻，不易被测出来的物体。当学生发现测量数据几乎为0N时，意识到要选取量程更小、测量更精密的测量工具。此时，我随即引导学生用生活中常见材料弹簧、橡皮筋、硬纸板、曲别针于课后尝试制作不同量程的测力计，达到拓学创思的延展。同时，针对回形针受力0N的实际数据，我引导学生思考用化零为整的测量方法，巧妙解决问题，发散拓展学生的思维。具体片段展示如下：
片段三：学以致用，拓学创思
活动：用弹簧测力计测量更多物体力的大小
（1）示范：用弹簧测力计慢慢提起大水杯。设问：发现了什么？（超过最大量程）
（2）谈话：因此，想要选择合适量程的测力计，测量前，我们要先估测物体的重量。
（3）设问：想要估测更准确，可以怎么做？（和0.5N钩码参照对比/掂一掂/拉一拉弹簧测力计，感受1N、2N、5N力的大小）
（4）实验活动
温馨提示：
①测量前先估测，再实测。
②2人一组，轮流测量与监督。
③按是否熟练、正确使用弹簧测力计的标准相互评价，最高五颗星，最低一颗星。
评价1：（ ） 评价2：（ ）
（5）交流汇报
①对比估测与实测的结果，找一找比较接近或相差不大的物品。（随机选取第二、八小组实验记录单投屏展示）
②谈话：通过测量，同学们的估测能力越来越好，大家对身边常见物体力的大小很快有了宏观的判断。
③质疑：回形针的测量结果有没有疑问？是0牛的请举手。
④追问：回形针是0N，是它没有重量吗？（不是的，是太轻了。）
⑤如果要测量，我们可以想什么办法来测出？（先测出100枚回形针）
⑥（PPT出示：弹簧、橡皮筋、硬纸板、曲别针）制作一个合适量程的测力计。
思考：1.“0”刻度标在哪里？
2.刻度怎么画？
（三）跨学科融合的创新
三个实验测量环节，都涉及到读取弹簧测力计的数值，紧密结合数学刻度尺读数为基础，真正做到跨学科的融合。
三、实验教学的效果分析与反思
1.情境创设，激学导思
本课设计以“大力士比拼和比较2个笔袋的轻重”这一贴近学生生活的真实情境导入，让学生从感受力到将这种感受直观地展现出来，快速将学生融入课堂。
2.任务驱动，自学独思
学生观察辨识弹簧测力计，借助导学单这个支架，培养了学生形成简单问题独立解决，困难问题生生互动解决的学习方式。
3.认知冲突，组学辩思
提供有结构的材料，让学生进行试错，发现问题，组织学生思考，交流讨论研讨得出正确、规范操作的方法，将学生内隐思维通过自制的微视频演示操作出来，真正理解并再次进行测量修正，让学生的思维不断得到推进。
4.课堂中渗透和培养工程思维
实验过程中，用5牛弹簧测力计测量回形针为0N，而大水杯重量却超过5牛，学生意识到需要测量范围更小、更精密或更大量程的测力计来分别测量。由此，引导学生课后尝试用橡皮筋、弹簧自制测力计，让学生明白一个科学工具需要不断改进和持续完善，帮助学生更有动力和意愿课后自主完成一个精度和量程更适合测量的测力计。
在整个教学过程中，我注重观察学生的思维动态，适时给出指导性意见，同时鼓励学生间的相互评价，用打星星互评的方式评估小组同学正确、规范使用弹簧测力计的熟练程度，以此促进思维的碰撞和深化。指向“关键问题解决”的小学科学实验教学实践——《弹簧测力计》这课教学设计环节合理，层层递进，关键问题驱动方式巧妙，激发了学生的内在驱动力，有效引导学生主动探索、深入思考，证明了其在提升学生思维能力、引领质疑创新方面的有效性，为最终实现科学素养的全面提升打下了坚实的基础。
参考文献
[1]义务教育小学科学课程标准修订组.义务教育小学科学课程标准解读[M].北京：高等教育出版社，2022.
[2]胡卫平，郭习佩，季鑫.思维型科学探究教学的理论建构[J].课程•教材•教法，2021（06）
[3]林崇德，胡卫平.思维型课堂教学的理论与实践[J].北京师范大学学报（社会科学版），2010（01）
作者简介
周琼琼，女，湖南省长沙市湘龙小学科学教师兼科学教研组组长。
编辑：范典
二审：王玉洁
三审：李茂林
点赞
