科学“双螺旋结构”课堂的构建
【摘要】科学思维作为科学课程核心素养的重要组成部分，也是一种关键能力，对培养学生科学核心素养起着至关重要的作用。然而，在课堂教学实践中，重探究活动，轻科学思维，探究活动与科学思维脱节的现象还是比较常见的。本文以“浮力”的教学为例，试着构建“双螺旋结构”科学课堂，引领学生在优化的探究活动中进行深度的科学思考，发展科学思维能力，体味科学探究本质，提升科学核心素养。
【关键词】“双螺旋结构”课堂活动与思维情境场问题串证据链
《义务教育科学课程标准（2022年版）》指出，科学课程要培养的学生核心素养，主要是指学生在学习科学课程的过程中，逐步形成的适应个人终身发展和社会发展所需要的正确价值观、必备品格和关键能力，包括科学观念、科学思维、探究实践、态度责任。其中，科学观念是素养的基础；科学思维是关键能力，是素养的核心；探究实践是关键能力，是主要途径；态度责任是必备品格，体现素养的方向性。四者相互依存，体现了科学课程的育人价值。从中我们不难看出：科学思维作为核心素养的核心，对学生核心素养的培养起着至关重要的作用。然而，科学思维的培养又不能成为空中楼阁，它必须通过一定的载体来实现，探究实践活动则是实现它最好的载体。可在实际教学实践中，重探究活动，轻科学思维，探究活动和科学思维脱节的现象并不多见，甚至出现只见探究活动、不见科学思维的状况。下面，笔者以苏教版科学四年级上册“浮力”一课为例，具体阐述如何将以实践为特征的科学探究活动与科学思维有機结合，促进学生科学思维的发展，从而实现学生科学核心素养的提升。
一、“浮力”一课的常见课堂教学设计
教师引导学生认识“在水中的物体，无论沉浮都受到水的浮力”后，重点带领学生研究影响物体沉浮状态的因素是什么。四年级学生已经在三年级上册学习过固体和液体的内容，能认识到物体具有质量、体积等特征。因此，在本节课中，需要学生提取质量、体积等物体特征的认知来解释影响物体在水中沉浮的可能因素。大多数教师，直接出示教材中的两个主体活动内容，设置问题、实验材料和实验设计，让学生根据要求操作，发现现象，再对现象进行分析思考，从而发现物体的质量和体积会影响其沉浮状态。
从教学过程来看，看似学生经历了探究活动，活动过程中和结束后，教师也组织学生进行了预测和对探究结果的分析，从而得出科学结论。可从课堂实际教学效果来看，学生更多的是按照教师提供的活动步骤一步步操作，关注点和注意力更多是在对实验材料的操作上，而对物体的沉浮状态与物体的质量、体积之间的内在关联缺乏真正的思维关注。因为整个活动是教师安排的，“为什么这样做？要关注什么？如何关注？”等问题，学生根本没有真正地思考，科学思维并没有真正发生。
二、“双螺旋结构”课堂的界定
科学“双螺旋结构”课堂是指学生在进行探究式学习时，架构以“活动”和“思维”为主线，由“问题”和“证据”与之相关联，形成一个稳定整体的科学学习课堂。它是一种探究活动和科学思维关联共生、螺旋发展的做中学、学中思的科学课堂。
“活动”是以实践为特征的科学探究活动，包括动手操作、实验模拟、信息搜集、观察考察等。“思维”是以心智为特征的各种思维活动，表现为演绎与归纳、分析与综合、分类与比较，以及概念、判断、推理等逻辑思维的过程和形式，用以感受、提取、理解、判断、选择、记忆、想象、假设、推理，并以此指导科学探究活动。两条螺旋主线通过“问题”和“证据”贯连构成一个稳定的课堂架构。“问题”是指围绕某一探究目标，在探究活动关键环节精心设计指向明确的关键问题，由这些具有一定逻辑结构的关键问题组成问题链，环环相扣，成为达成同一目标的闭环的整体结构，问题之间相互关联且具有一定的逻辑关系，指向共同目标。“证据”是指学生在科学探究活动中通过观察、实验、调查等多种途径来获得事实和证据，通过对证据的提取、整理、组合形成具有内在逻辑关系、能够证实（证伪）科学问题的证明链条。
三、构建“双螺旋结构”课堂的教学实践
基于以上对常见科学课堂教学设计的剖析和“双螺旋结构”课堂的认识，笔者对“浮力”一课的课堂教学进行了重新架构。
（一）片段与评析
1.预测、实测物体在水中的沉浮情况，形成认知冲突，产生问题
师：请大家仔细观察老师带来的小土豆块、小铁钉、大土豆、木块、玻璃珠、蜡烛，小组内相互说说它们在水中是沉还是浮，并说明理由。
四人小组讨论，之后全班汇报。
生1：小铁钉沉了，因为它是铁的；大土豆沉了，因为它比较重；小土豆块浮起来了，因为它比较轻；木块浮起来了，因为它比较轻；玻璃珠沉了，因为它比较重；蜡烛浮起来了，因为它比较轻。
师：有不同的想法吗？
生2：大土豆是浮的，它虽然较重，但比较大。
生3：蜡烛会沉下去，因为它是实心的。
师：看来，大家的猜测不太一样哦！大家都有各自的理由，到底猜测得对不对呢？我们一起来观察。