基于科学论证的科学教学

——江宁实验小学开展科学组教学专项视导

为共同研究科学教学中发展学生科学思维的论证式教学策略，促进江宁实验小学教研活动的实效性，切实提高教师素质，江宁实验小学于2023年4月17日至18日，聚焦科学探究活动的思维历程，开展了主题为“基于科学论证的科学教学”的集体教研活动暨科学组专项视导活动。张牧文老师于4月17日上午开设研究课《拧螺丝的学问》，18日上午开展集体研讨和教学五认真检查，科学组全体教师参与了本次活动。

张牧文老师以有趣的活动引入，引导学生比较用手拧螺丝和用螺丝刀拧螺丝的用力情况，发现螺丝刀可以帮助我们省力。接着引导学生在拧螺丝活动中，观察螺丝刀的主要结构，以及各结构的运动方式，从刀把、刀杆的运动轨迹归纳出轮轴的抽象模型。接着，张老师出示四把尺寸不同的螺丝刀，向学生提问：哪一把最省力呢？学生提出了多种猜测。怎么才能知道猜测对不对呢？学生提出试一试。但是学生尝试后发现，对“哪一把最省力”大家的选择并不相同。因而感觉作为证据是不可靠的。之后，张老师出示轮轴装置，在介绍装置使用方法之后，请学生说出探究实验的思路，并进一步强调实验细节，带领学生收集证据、对证据进行解释，继而论证自己的观点。整节课体现了以证据为基础的科学论证思维，有效促进了学生思维的发展。

4月18日，科学组在名师工作室开展集体研讨活动，围绕本节课各抒己见。李菲老师提出，本节课中，授课教师有意识地训练学生使用科学论证的语式，提出观点、找出证据、解释证据和获得结论。学生在前半节课时，语言还较为随意，探究活动之后，已经能够自觉地使用论证的语言来表达和描述，并且越加自然，说明老师对学生语言逻辑的训练有成效。王子羊老师认为，本节课学生探究“在轮上用力，省力吗？”和“轴相同时，轮越大越省力吗？”，两个问题是递进的，但是证据可以从一张记录单上获得，记录单本身体现了思维结构。黄璐璐老师认为，学生通过分析本组的数据，对证据进行比较和分析，接着结合全班的数据，对证据进行分析和归纳，有效训练了学生的科学思维。接着，科学组对本组老师开展了教学五认真的检查活动。各位老师备课详实，小栏目完整，骨干教师听课超过10节，学生的实验册及时批改，及时复批。

本次活动，从集体备课、听课、教学研讨、五认真检查等方面对科学组的教学常规进行了全方位的巡检，体现了科学组踏实的教学常规工作，推动了科学探究活动的思维历程优化设计研究，进一步推进课程改革、深化共识，提高了教研实效。

撰稿：张牧文

校对：郭永宁

审核：张  骏

《拧螺丝的学问》教学设计

南京市江宁实验小学 张牧文

【核心概念】

4.能的转化与能量守恒

【学习内容与要求】

学习内容：4.1能的形式、转移与转化

内容要求：5～6年级 ②知道简单机械（杠杠、滑轮、轮轴、斜面）及其在生产生活中的应用。

学业要求：知道常见的简单机械（杠杠、滑轮、轮轴、斜面）及其应用。

【教材分析】

本单元聚焦研究生活中常见的“简单机械”，由《撬重物的窍门》《拧螺丝的学问》《升旗的方法》《斜坡的启示》组成，四课均围绕生活中具有代表性的简单机械展开，聚焦探究其是否省力。其中，前三课涉及的杠杆、轮轴、滑轮都是杠杆原理的应用。故将《拧螺丝的学问》与《升旗的方法》放在《撬重物的窍门》之后学习，学生更容易认识轮轴与滑轮的本质。

教材上本课的活动框架分为四个部分：1.认识轮轴的结构，会分辨轮轴上的轮、轴；2.会做探究实验，发现轮轴在什么情况下更省力；3.分析不同的轮轴类工具，了解为什么要在轴上或者轮上用力；4.阅读资料，了解我国古代在轮轴使用方面的许多发明创造。基于学情分析与论证推理的需要，我将以上四个部分做了一定整合与取舍。

【教学目标】

科学观念

通过观察和体验，认识轮轴的结构特征；通过探究实验，探索轮轴省力的原理。

科学思维

通过比较、分析、归纳，论证轮轴在什么情况下更省力。

探究实践

通过实践体验，发现轴相同时，施加在大轮、小轮上的不同作用效果。

态度责任

大胆提出自己的见解，基于证据得出结论，实事求是，乐于探究生活中的简单机械。

【教学重点】

认识轮轴的结构特征，通过探究知道轮轴在什么情况下更省力。

【教学难点】

通过数据的记录、比较，分析轮轴在什么情况下更省力，用科学的语言进行描述。

【教学过程设计】

一、情境激趣，隐含探究问题

1. 出示螺丝和木板：谁能帮老师把这枚螺丝钉拧进木块?

(学生尝试，发现徒手拧不动，教师引导总结：徒手拧螺丝费力)

2.提问：可以使用什么工具帮助我们拧螺丝？（螺丝刀）

（学生尝试，引导总结：使用螺丝刀更加省力）

2. 谈话：看来，螺丝刀似乎有许多学问，这节课，我们一起研究《拧螺丝的学问》（板贴课题）

二、体验观察，通过螺丝刀的结构特征和运动方式，抽象出轮轴模型

1.小组活动：老师为每个小组准备了一套材料。请同学们以小组为单位，首先观察螺丝刀的结构，它主要由哪几个部分构成，接着拧一拧，和小伙伴交流，并完整地描述：你是怎么成功拧进螺丝的。

2.小组活动、交流。

3.学生汇报，教师引导总结并板贴：螺丝刀主要有两部分构成，刀把、刀杆。像刀把这样比较粗的，我们可以称为轮；像刀杆这样比较细的，我们可以称为轴。拧螺丝时，手握住刀把用力旋转，由于轮和轴固定在一起，轮转动时，轴也跟着转动，克服了来自螺丝钉的阻力。像这样的装置我们称为轮轴。

4.提问：你能比划出轮和轴各自的运动轨迹吗？

（教师小结并板贴：轮和轴的运动轨迹是两个大小不同的圈）

5.小结：我们将轮轴抽象为了简化模型。当螺丝刀转动时，它的截面有无数个这样的圈在转动。研究轮轴模型，可以帮我们更方便、更直观。

三、围绕“轮轴在什么情况下更省力”展开科学论证，基于证据支持/质疑观点

1.谈话：我们通过研究一把刀螺丝刀获得了这么多信息，生活中只有这一种螺丝刀吗？

2.（PPT出示四种不同的螺丝刀）提问：这四把螺丝刀的轮和轴有什么不同？你认为哪一把会更省力？

3.学生描述想法，教师引导学生将自己的观点表达完整、清楚。

4.提问：你们的猜测是否正确，怎么做才能知道？

5. 邀请四位同学分别尝试，将自己认为最省力的螺丝刀举起来。其他同学发现，这四位同学的选择并不相同。

6. 谈话：你发现了什么？我们依靠感觉进行判断可靠吗？我们该怎样进一步寻找证据？

7. 出示轮轴装置，讲解装置的结构和使用方法。

8. 提问：使用这样一个装置，你要如何验证我们的假设？

9.学生汇报实验方案，教师补充细节。

10.播放实验步骤视频，定格在一组实验数据上。提问：这样的数据能不能支持/反驳你的假设？你能用这样的语言进行描述吗？（出示论证程序）

11.学生尝试使用论证语言分析数据，得出结论，教师引导。

（追问：之前，同学们提到，使用螺丝刀会更加省力，你能从数据中寻找证据吗？）

12.提问：只做一组数据，你真的相信了吗？

（引导学生提出：我们需要更多的数据）

13.（PPT展示）要求：每个小组记录三条数据，将记录单贴在大板贴上。

14.小组活动、记录、张贴板贴。

15.学生汇报（先请几位学生汇报本组的发现，然后请学生对所有数据进行完整的概括）。

16.小结：这节课，我们通过这么多的数据，发现，轴相同时，轮越大越省力。

四、拓展研究：解释生活中的轮轴装置

1. 提问：你能通过我们这节课学到的知识，改造螺丝刀，使它更省力吗？

2.（PPT出示图片）介绍工程师们改造螺丝刀的例子。

3.谈话：这节课，你学到了哪些拧螺丝的学问？