探讨“结构教学”在科学教学中的优势
盛伟坤
【摘 要】2017年科学课开始被列为小学一到六年级的必修课，说明小学科学启蒙对于一个学生在成长过程中的重要性。这就需要有大量专业的科学教师补充到这个队伍中来，而一般学校局限于专业科学教师的不足，往往选择其他学科教师或者代课教师转岗和兼任，导致教学水平质量不高。如果能够结合科学课程的特点，充分利用“结构教学”在教师培养和学生学习方式方面的互补，则能有效提升科学课堂教学的整体水平。
【关键词】“结构教学” 思维导图 自主探究
科学教学倡导学生通过动手探究，寻求解决问题的方法和经验，促进迁移，实现深度学习，培养学生的科学思维方式。那么作为课堂教学的两大载体——教师和学生，采用什么样的模式开展教学和学习，从而改善科学教育相对薄弱的情况呢？笔者通过不断探索发现“结构教学”有着多方面独特的优势。下面我们围绕教师的发展、学生能力的培养、探究方式的选择等方面进行探讨。
一、“结构教学”在教师培养和发展上的优势
以学校为例，目前学校一共有5位科学教师。其中2位是任教多年，具有一定经验的科学教师（一位原来任教语文，另一位是学校毕业的专职教师），受益于科学课程地位的提升，学校陆续有体育教师和综合课教师转岗任教科学，再加上新教师的加入，让我们科学组生机勃勃、充满干劲。但是这种普遍现象背后呈现的是一种教师边学边教，专业知识储备不足，科学素养跟不上教学要求的现象。为此，我们科学组教师在努力学习专业知识的同时，积极摸索简单有效的教学方法，进行尝试，不断提升和融入课堂教学活动中，开展有效教学。
（一）扶：初步掌握科学教学流程，完成科学探究
通过课程标准的学习，教师了解科学教学有一个特定的探究模式：提出问题—学生猜测与假设—制订计划—实验探究—收集和整理信息—交流讨论—明晰概念—拓展应用。在此基础上教师不断通过课堂的实践，熟悉和掌握科学教学的过程，并能够有效利用原有经验开展探究活动，结合学生在课堂上的具体情况不断调整方法来适应学生的學习。在教学过程中我们会发现，学生的思维和认知与教师自己预设的目标不一致时，教学环节在具体操作中会出现一些问题。比如，学生没有独立设计实验的能力，那就需要教师通过分析引导，以点带面分层次地帮助学生完成计划的制订;也可以针对教学环节中出现的亮点加以沿用，丰富教学智慧。通过不断尝试、不停反思，教师就能够在较短时间内胜任科学教学的基本任务。
（二）磨：借鉴先进思想理论，重视细节的把握
细节决定成败。当我们教师掌握相对固定模式的授课流程之后，如何不断提升自我？笔者认为跟科学教学中引导学生学习观察方法是相类似的。教师先要在整体把握教学流程的基础上重视教学细节，针对教学的每一个环节进行放大、改进、提炼和总结。我们简单有效的方法之一就是不断磨课，借鉴目前一些先进的教学理论来支撑和完善各项环节。比如，探究问题呈现的方式、引导学生如何利用前概念来进行假设、自主设计实验方案、如何合作学习、怎样整理数据明确概念、如何迁移创新等一系列环节都与教学密切相关。因此，学校科学教研组选取目前一些较热门的理论来进入课堂，模拟和尝试采用不同方式优化教学环节。结合“做中学”和“STEM”的一些项目要求，选择几个较小的环节分阶段反复观摩和探讨，寻找适合学生发展阶段的有效方式加以推广，使科学探究过程与方法的各环节呈放射状结构，让具有逻辑关系的各环节灵活变动、相互组合，让课堂活动更加丰富和富有层次感。
（三）放：形成自身教学风格，培养学生科学核心素养
教师在自我发展过程中会博采众长并不断融入自己教学特点，结合自我成就，形成属于自己的教学风格。教师的独特魅力往往是吸引学生喜欢学习、喜欢这门学科很重要的因素，这就需要我们科学教师具有吸引学生的能力。其实学生对于任何一门学科都具有强烈的好奇心和求知欲，这种好奇心和求知欲是推动学生学习的内在动力。这就要求科学教师在自我成长过程中，要重视和保护好学生的好奇心和求知欲，在教学过程中需要把科学思想、科学知识、科学方法融入学生喜欢的主题中，创设愉快的教学氛围以激发学生学习的热情。一味地照本宣科、播放视频的方式会让学生不再喜欢、不再好奇，使学生的科学核心素养的培养变成一句空话。
因此，教师在自我发展道路上要把学生作为终生研究的对象，因材施教，以发展学生的核心思维为目标。课堂教学过程中教师要不断锤炼教学机智，灵活多样地教育学生、化解疑难、沟通思想，随机应变地解决课堂进程中的各种问题。科学教学就是学生在一次次探究活动中学会科学的思维方式、学习科学的方法，加强对科学的理解，养成科学的态度与价值观，培养运用科学知识和方法解决问题的意识和能力。
二、“结构教学”在学生学习过程中的优势
“结构教学”最大特点在于体系清晰、可操作性强，是以学生为主体的有效教学方法。它可以把较为复杂的科学知识分解成简单直观的量化学习过程和学科技能训练;它减少了系统理论的讲解，降低了学习难度，提高了教学和学习的效率。我们知道教师的主要责任不在于教，而在于教会学生学。这就是我们平时所说的“授人以鱼不如授人以渔”的道理。随着社会的发展、科技的进步，知识也在随之不断地更新和发展，只有学会自己解决问题，自己学习知识才是关键。而“结构教学”可以对科学教学中需要学生所掌握解决问题最基本、最有效的知识技能和学习技能进行培养，让学生能独立自主地完成学习任务。
（一）利用“模块化”思维导图，构建知识体系
我们知道学生学习的过程就是一个搭建自己知识体系的过程。我们每天都在接收不同的知识并储存于我们大脑中，那么多的知识如果随意储存而不加以整理和分类的话，时间久了就会慢慢被遗忘。因此在科学教学中，教师可以引导学生把所学知识分类放置于属于自己的模块中，在自己需要使用时查找相应模块体系。这就相当于整理房间时发现杂乱无章分布着各种物品，如果把不同种类的物品分别放于不同颜色的盒子里，在下次我们需要时就很容易记起并发现。因此把学习过程用具有逻辑层次和结构层次的导图直观呈现，学生的记忆是最深刻的。
1.用“图形模块”建构学生设计和完成对比实验的能力
下面列举3组探究性对比实验图形的设计，教师引导学生自己看图、分析图形中的科学实验方法并积累经验，逐渐掌握此类型实验方法和开展过程，运用到学生自己的探究活动中来。
（1）教科版五年级科学（上）“影响摩擦力大小因素实验”的图形设计：
（2）教科版五年级科学（上）“探索土地被侵蚀的因素实验”的图形设计：
（3）教科版四年级科学（上）“影响物体溶解快慢因素实验”的圖形设计：
三组都为探究性对比实验结构示意图，是在学生理解基础上进行的尝试。我们只有去了解学生、读懂学生，走进学生的内心世界，从学生角度去设计实验，才能引导学生通过努力掌握解决此类问题的能力。学生对于这种直观、形象的“图形模块”接受起来更加容易、简单。这种“图形模块”对学生的科学素养能力的培养也更有效。
2.用“流程模块”建构学生学科知识的系统性
对于教科版科学五年级下册第一单元《沉和浮》的内容学生探究起来是有一定难度的。教师要通过一系列的探究活动，让学生自己去解决有关沉浮的许多问题。学生通过探究不同物体的沉浮，形成他们关于对物体是上浮还是下沉现象的解释，而且能够明白物体与所浸入液体间的相互关系。因此把碎片化的沉浮知识用“流程模块”整合起来，能够形成一个沉浮的知识体系。教师要对每一课的重点进行描述，强化学生逻辑性记忆，培养学生高阶思维的发展能力。（如图）
（二）“工欲善其事，必先利其器”，材料“结构化”的必要性
学生在自主探究活动中会不断尝试用有效的手段去解决问题，并于活动过程中积累经验、掌握基本技能、领会科学精神，不断提升自我科学素养。而探究材料的选择是活动顺利开展的基础和关键，是激发、锻炼学生科学能力的有效手段。
调查研究发现，学生对于科学课的喜爱在各学科中位于前列。因为学生经常会把科学课叫作实验课，而做实验是学生喜欢科学课的重要因素之一，所以实验器材的准备是科学教师能否较好完成科学教学的有力保障。据了解，现在大多学校都没有配备专职实验管理员，因此一线的科学教师需要花大量时间和心思来准备探究材料。但事实上，由任课教师自己负责材料的准备和收集并不现实和有效。笔者认为，收集、准备实验器材是一个比较烦琐的过程：实验器材的不配套、实验器材的杂乱性，需要教师不断地捡捡拾拾、拼拼凑凑，往往是心力交瘁。教学《沉和浮》单元第3课《橡皮泥在水中的沉浮》时，笔者准备的是学生平时玩的橡皮泥。结果发现这种橡皮泥碰到水后就褪色，滑腻腻的一团糟。后来选用密封胶泥，却油性太强满手油腻腻的效果也不佳。直到使用爱牛科教配套的“模块化材料”中的专用油泥才解决这个材料问题。
因此，由教材编写者、科学顾问、工程师、教师等科学团队精心设计的模块化材料（单元模块、主题学习模块）解决了教师准备材料难的问题，在解放教师的同时又保障了学生有充足且合适的探究材料来开展科学研究，一举两得。
“结构教学”在教师和学生成长过程中确实有着许多优势，但是我们也要清晰认识到科学教育的薄弱之处。只有我们不断尝试，寻找更多有利于学生发展的教育教学方法来引领我们的科学教育，科学之花才会开放得愈加美丽动人。
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