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曹燕琴：小学科学特级教师，江苏省优秀科技辅导员，江苏省“六大人才高峰”高层次人才培养对象，宜兴市“曹燕琴小学科学名师工作室”领衔人，小学科学深度学习的倡导者、践行者。其学术专著《让儿童热爱科学——走向深度学习的小学科学课程实践》获江苏省哲学社会科学成果奖三等奖、江苏省教育科学研究成果奖三等奖。
她认为，把热爱科学的种子播散到学生的心间，远比传播科学知识重要，科学启蒙教育要以“让儿童热爱科学”为目标。她主张深度学习的科学教学要充分尊重学生的好奇心，深度学习的科学课堂应该是有趣、有序、自由的，使学生进入深度学习状态，是教学成功的重要标志。
随着2017年小学科学课程新课标的颁布，科学课程改革不断深入，科学课堂有了可喜的变化。但我们深入观察当前科学课堂，不难发现还有诸多问题存在，主要表现在：1.分组不合作，课堂闹哄哄;2.动手不动脑，探究浅表化;3.思维不清晰，理解浅层化。如果教师能针对科学课堂中的这些实际问题，有针对性地设计恰当的学习工具，将会大大改善学生的科学学习状况，提高科学课的效率，从而让深度学习在科学课堂发生。
一、设计管理工具，让合作学习更有效
在科学课堂上，教师经常采用合作学习的方式，以提高科学学习效率。确实，共同参与、和谐互助的学习氛围，能最大限度地减少学生的挫败感、危机感、畏难等负面情绪，使学生能全身心地投入自主探究和认知建构中去。遗憾的是，目前我们看到的小学科学课堂，大部分是“合坐”，而不是“合作”，不但表面上乱糟糟、闹哄哄，且大部分采用了小老师模式，这致使合作活动中强者更强、弱者更弱。为此，教师一方面要注重教会学生合作学习的方法和技巧，另一方面，要根据学生实际需求，设计合作学习的辅助工具，以帮助学生开展真正意义上的合作学习。
（一）使用“音量尺”，让合作更安静
科学课堂闹哄哄既不利于学生冷静思考，又不利于学生养成倾听的好习惯。教师如果设计“音量尺”，可以很好地提醒学生控制上课说话的音量。“音量尺”上面标注四个层级的声音：0级声音（安静）、1级声音（悄悄说）、2级声音（轻声说）、3级声音（响亮说）。在倾听他人（教师、同学）说话或独立思考时，提醒学生采用0级声音，也就是安静不说话;在小组合作时，提醒学生应该采用2级声音，只需小组内成员听到即可;面对全班发言;课堂中需要师生、生生两人单独交流时，采用1级声音悄悄说交流时，采用3级声音，让全班学生听清楚……长此训练，学生就会逐步养成尊重他人、善于倾听、善于思考的习惯，从而使合作学习更高效。
（二）设置“发言筒”，让机会更均等
在实际合作学习中，我们不难发现，合作组内个体参与机会并不均等：一小部分表达欲望强的学生，总在生生互动中占主导地位，而性格内向的学生则很少有发表意见的机会，这使得合作学习中强者更强、弱者更弱。如果教师设置“发言筒”就会给学生提供更多公平参与的机会。“发言筒”可以用笔筒代替，放在合作小组的中央，同时为每个小组成员准备两支铅笔，小组发言时，发言一次就将一支铅笔放进笔筒里。两次发言机会用完后，如果还想表达自己的观点，可以请本组还有发言机会的学生代为发言。这样操作，各层次的学生组内参与的机会就会不断均衡，同时也增加了合作组内成员的凝聚力，使得合作更高效。
（三）应用“评价表”，让合作更规范
对合作学习的评价，既有助于增强学生的合作意识，也能很好地激发学生合作学习的积极性和主动性。教师设计的合作学习“评价表”，可以张贴在黑板上，让每个学生都看到。评价可以包含学生合作的纪律、合作的意识及合作的成果等，以便引导学生共同学习、相互提高。教师要和学生一起区分个人成果和集体成果，当确定是小组的研究成果或想法时，要求表达成“我们小组得出研究结论：……”“我们小组认为：……”，从而使得小组获得奖励，小组每个成员也都可以获得相应奖励，反之亦如此。在这种反复实践中，讓学生真正掌握合作学习的规则和技巧，从而帮助其更高效地完成学习任务。
二、设计学习“三单”，让科学探究更深入
小学科学学习是以学生为主体，亲身经历类似科学家探究的过程，旨在让学生在探究中学会探究，在探究中获得知识。但遗憾的是，学生年龄小，探究能力有限，常常在探究中被一些材料、一些现象吸引，而忘了自己身在何处。学生动手不动脑的现象也大量存在。为此，教师如果有针对性地设计各类“学习单”，为学生搭建科学探究的桥梁，那么他们的科学探究会更有深度。
（一）设计“问题学习单”，让目标更明确
以科学探究为主要方式的科学教学是以问题发现、问题生成、问题解决、问题拓展为主要脉络进行的。毋庸置疑，科学课上的“好问题”应该是学生自主提出的问题，是学生感兴趣的问题，也是符合学生实际解决能力的问题。只有这些问题才是教师教与学生学的起点，也只有这些问题，才能激发学生探究的热情。
当面临一个真实情境时，学生往往会产生很多问题：有的是科学问题，有的是非科学问题;有的是值得研究的问题，有的是不值得研究的问题……将学生提出的问题设置在一个载体上，我们称之为“问题学习单”，也可称为“问题导学单”，具体也可分为“问题发现单”“问题生成单”“问题解决单”“问题训练单”和“问题拓展单”等。
“问题学习单”，可以激发学生在真实情境中发现问题的热情，可以帮助学生提高分析问题、辨别问题的能力，而且通过梳理，可以帮助学生开展自主合作探究学习，实现学习目标。如，在教学苏教版《人的呼吸》一课时，让学生针对人的呼吸提出自己想要研究的问题，结果学生在“问题学习单”上提出了很多问题：“人为什么呼吸？”“人是怎样呼吸的？”“为什么人有时呼吸特别快？”“为什么人不呼吸就死亡了？”“人的呼吸道感染有哪些症状？”“为什么要用鼻子呼吸？”“人呼吸时为什么身体会起伏？”……教师知道学生的需求后，通过和学生共同分析，把问题聚焦到“人是怎样呼吸的？”和“人为什么呼吸？”上，从而以此为中心开展探究活动。 （二）设计“学习记录单”，让探究更有序
在科学课上，教师往往会留充足的时间让学生自主探究，但学生往往因为年龄或丰富器材的影响，使探究流于形式。而教师根据探究内容和学生实际能力设计的“学习记录单”，则可以很好地成为学生自主探究的载体。它可以时时提醒学生探究中的下一个任务，从而使探究更有序、更有效。
科学“学习记录单”根据探究流程可涵盖研究问题、问题假设、研究方法、研究过程、研究结论。如，研究“一杯热水变凉的规律是怎样的”“冰融化的温度是怎样变化的”“水沸腾前后的温度是怎样变化的”，都可以设计图表式“学习记录单”，学生在表格中记录热水变凉的数据后，立刻标注在曲线图上，这样使得实验结论一目了然。有的记录单是根据某阶段训练点，对某个环节可以细化、强化或简化。如，“水的表面张力”实验，教师设计图画式的学习记录单，要求学生将“我的发现”画下来，这样学生将广口瓶用滴管装满水，接着往盛满水的杯子里放曲别针时，会特别注意观察，当曲别针一枚一枚放入时，学生很容易就发现杯口水面凸起的样子。
（三）设计“学习提示单”，让探究更顺畅
有了“学习问题单”和“学习记录单”的帮助，学生的科学探究会顺畅很多，但不可否认的是，学生在自主探究过程中还会遇到很多意想不到的困难。教师此时除了不断给予各合作小组必要的帮助和支持外，运用好“学习提示单”更可以实现因材施教。
所谓“学习提示单”，就是某些问题的解决办法或部分问题的答案提示，形式可以是“小纸条”，也可以是“锦囊妙计”。这可以降低探究难度，启发学生解决当前问题。如，在进行《电磁铁》教学时，虽然学生对电磁铁的探究兴趣很浓，但在合作探究环节中，学生会遇到各种各样的问题。教师为了保证学生兴趣的连续性和探究的完整性，故采取自由探究和“学习提示单”相结合的方式进行。当学生在自由探究中遇到障碍时，可以向教师求助，此时，教师以帮助者的身份递上“学习提示单”。这样既可以不打扰大部分小组的自主探究，又可以在一定范围因材施教，给有困难的学生提供帮助，使他们在规定时间内完成预定的学习任务，使得整个探究高效、顺畅而愉悦。
三、设计可视工具，让理解更深刻
科学教学的核心是科学思维，但科学思维的内隐性却阻塞了教师了解学生思维。科学课上，学生交流表达混乱也常常是因为他们理解不深刻，思维不清晰。为此，教师要根据学生实际，设计些思维可视化工具，从而将学生思維化隐为显，以促进他们科学思维的发展和对科学知识的深度理解。
（一）设计图表支架，让思维更清晰
图表在小学科学课上的应用十分广泛，因为小学生年龄小，往往关注事物的局部特点而非整体现象，关注的是个别的数据而不是一组有内涵的数据。而实验中的证据往往只有整理后才能发挥其整体的作用。科学学习不仅要引导学生学会观察、搜集数据，更要引导学生学会整理、分析数据，发现大量证据背后隐藏的规律，从而发挥证据应有的作用，对现象做出客观的解释。而图表支架可以将学生自主探究采集来的枯燥数据转化为直观、形象的图形、图画、表格等形式，从而使学生思维更加清晰，有助于学生通过图表建构正确的科学概念。图表既可以用传统的纸质绘制，也可以采用现代教育技术展现出来。如，在教苏教版科学六下《我在成长》时，教师让学生边统计边绘制身高增长的折线图，最后再用电脑展现全班学生身高、体重增长的折线图、柱状图 ，规律一目了然，从而使得学生更勇于发表意见。
（二）使用思维导图，让知识更系统
小学生是以形象思维为主的， 而图形可以更容易集中他们的注意力。思维导图的特征在于，运用线条、符号、词汇和图像， 把一长串枯燥的信息变成彩色的、容易记忆的图。它能完整地将思维、想法呈现出来，从而有助于培养学生发散、严谨的科学思维。在科学课上， 教师可根据教学内容、知识结构，让学生实际运用思维导图，既可以真实地呈现学生的元认知，也可以帮助他们更快地学习和理解新知识，同时激发他们的联想与创意，使他们形成系统的学习和思维习惯。
（三）设计材料工具，让结果更可视
可视化操作可以将抽象的、静态的科学问题转变为直观的、动态的操作，学生内隐的思维活动也会通过外显的动手操作体现出来，从而使得理解更为深入。为此，教师要根据教学内容，精心设计材料工具，让学生在材料的指引下，进行有效的可视化操作，让学生在操作过程中实现思维的外化和对知识的深度理解。如，教学《压缩空气》时，一位有经验的教师精心设计了有颜色的气体，目的就是让学生在动手操作中获得直观感受，从而对知识达到深度理解。
总之，认真分析科学课堂中问题的成因，抓住学生的年龄特点，巧妙设计并适时使用各种学习工具，能让学生的合作更有效、探究更深入、理解更深刻，从而真正在科学课堂实现深度学习。
【本文系江苏省第十六批“六大人才高峰”高层次人才选拔培养资助项目“深度学习观下科学探究的支持性策略研究”（项目编号JY-102）研究成果之一】
她认为，把热爱科学的种子播散到学生的心间，远比传播科学知识重要，科学启蒙教育要以“让儿童热爱科学”为目标。她主张深度学习的科学教学要充分尊重学生的好奇心，深度学习的科学课堂应该是有趣、有序、自由的，使学生进入深度学习状态，是教学成功的重要标志。
随着2017年小学科学课程新课标的颁布，科学课程改革不断深入，科学课堂有了可喜的变化。但我们深入观察当前科学课堂，不难发现还有诸多问题存在，主要表现在：1.分组不合作，课堂闹哄哄;2.动手不动脑，探究浅表化;3.思维不清晰，理解浅层化。如果教师能针对科学课堂中的这些实际问题，有针对性地设计恰当的学习工具，将会大大改善学生的科学学习状况，提高科学课的效率，从而让深度学习在科学课堂发生。
一、设计管理工具，让合作学习更有效
在科学课堂上，教师经常采用合作学习的方式，以提高科学学习效率。确实，共同参与、和谐互助的学习氛围，能最大限度地减少学生的挫败感、危机感、畏难等负面情绪，使学生能全身心地投入自主探究和认知建构中去。遗憾的是，目前我们看到的小学科学课堂，大部分是“合坐”，而不是“合作”，不但表面上乱糟糟、闹哄哄，且大部分采用了小老师模式，这致使合作活动中强者更强、弱者更弱。为此，教师一方面要注重教会学生合作学习的方法和技巧，另一方面，要根据学生实际需求，设计合作学习的辅助工具，以帮助学生开展真正意义上的合作学习。
（一）使用“音量尺”，让合作更安静
科学课堂闹哄哄既不利于学生冷静思考，又不利于学生养成倾听的好习惯。教师如果设计“音量尺”，可以很好地提醒学生控制上课说话的音量。“音量尺”上面标注四个层级的声音：0级声音（安静）、1级声音（悄悄说）、2级声音（轻声说）、3级声音（响亮说）。在倾听他人（教师、同学）说话或独立思考时，提醒学生采用0级声音，也就是安静不说话;在小组合作时，提醒学生应该采用2级声音，只需小组内成员听到即可;面对全班发言;课堂中需要师生、生生两人单独交流时，采用1级声音悄悄说交流时，采用3级声音，让全班学生听清楚……长此训练，学生就会逐步养成尊重他人、善于倾听、善于思考的习惯，从而使合作学习更高效。
（二）设置“发言筒”，让机会更均等
在实际合作学习中，我们不难发现，合作组内个体参与机会并不均等：一小部分表达欲望强的学生，总在生生互动中占主导地位，而性格内向的学生则很少有发表意见的机会，这使得合作学习中强者更强、弱者更弱。如果教师设置“发言筒”就会给学生提供更多公平参与的机会。“发言筒”可以用笔筒代替，放在合作小组的中央，同时为每个小组成员准备两支铅笔，小组发言时，发言一次就将一支铅笔放进笔筒里。两次发言机会用完后，如果还想表达自己的观点，可以请本组还有发言机会的学生代为发言。这样操作，各层次的学生组内参与的机会就会不断均衡，同时也增加了合作组内成员的凝聚力，使得合作更高效。
（三）应用“评价表”，让合作更规范
对合作学习的评价，既有助于增强学生的合作意识，也能很好地激发学生合作学习的积极性和主动性。教师设计的合作学习“评价表”，可以张贴在黑板上，让每个学生都看到。评价可以包含学生合作的纪律、合作的意识及合作的成果等，以便引导学生共同学习、相互提高。教师要和学生一起区分个人成果和集体成果，当确定是小组的研究成果或想法时，要求表达成“我们小组得出研究结论：……”“我们小组认为：……”，从而使得小组获得奖励，小组每个成员也都可以获得相应奖励，反之亦如此。在这种反复实践中，讓学生真正掌握合作学习的规则和技巧，从而帮助其更高效地完成学习任务。
二、设计学习“三单”，让科学探究更深入
小学科学学习是以学生为主体，亲身经历类似科学家探究的过程，旨在让学生在探究中学会探究，在探究中获得知识。但遗憾的是，学生年龄小，探究能力有限，常常在探究中被一些材料、一些现象吸引，而忘了自己身在何处。学生动手不动脑的现象也大量存在。为此，教师如果有针对性地设计各类“学习单”，为学生搭建科学探究的桥梁，那么他们的科学探究会更有深度。
（一）设计“问题学习单”，让目标更明确
以科学探究为主要方式的科学教学是以问题发现、问题生成、问题解决、问题拓展为主要脉络进行的。毋庸置疑，科学课上的“好问题”应该是学生自主提出的问题，是学生感兴趣的问题，也是符合学生实际解决能力的问题。只有这些问题才是教师教与学生学的起点，也只有这些问题，才能激发学生探究的热情。
当面临一个真实情境时，学生往往会产生很多问题：有的是科学问题，有的是非科学问题;有的是值得研究的问题，有的是不值得研究的问题……将学生提出的问题设置在一个载体上，我们称之为“问题学习单”，也可称为“问题导学单”，具体也可分为“问题发现单”“问题生成单”“问题解决单”“问题训练单”和“问题拓展单”等。
“问题学习单”，可以激发学生在真实情境中发现问题的热情，可以帮助学生提高分析问题、辨别问题的能力，而且通过梳理，可以帮助学生开展自主合作探究学习，实现学习目标。如，在教学苏教版《人的呼吸》一课时，让学生针对人的呼吸提出自己想要研究的问题，结果学生在“问题学习单”上提出了很多问题：“人为什么呼吸？”“人是怎样呼吸的？”“为什么人有时呼吸特别快？”“为什么人不呼吸就死亡了？”“人的呼吸道感染有哪些症状？”“为什么要用鼻子呼吸？”“人呼吸时为什么身体会起伏？”……教师知道学生的需求后，通过和学生共同分析，把问题聚焦到“人是怎样呼吸的？”和“人为什么呼吸？”上，从而以此为中心开展探究活动。 （二）设计“学习记录单”，让探究更有序
在科学课上，教师往往会留充足的时间让学生自主探究，但学生往往因为年龄或丰富器材的影响，使探究流于形式。而教师根据探究内容和学生实际能力设计的“学习记录单”，则可以很好地成为学生自主探究的载体。它可以时时提醒学生探究中的下一个任务，从而使探究更有序、更有效。
科学“学习记录单”根据探究流程可涵盖研究问题、问题假设、研究方法、研究过程、研究结论。如，研究“一杯热水变凉的规律是怎样的”“冰融化的温度是怎样变化的”“水沸腾前后的温度是怎样变化的”，都可以设计图表式“学习记录单”，学生在表格中记录热水变凉的数据后，立刻标注在曲线图上，这样使得实验结论一目了然。有的记录单是根据某阶段训练点，对某个环节可以细化、强化或简化。如，“水的表面张力”实验，教师设计图画式的学习记录单，要求学生将“我的发现”画下来，这样学生将广口瓶用滴管装满水，接着往盛满水的杯子里放曲别针时，会特别注意观察，当曲别针一枚一枚放入时，学生很容易就发现杯口水面凸起的样子。
（三）设计“学习提示单”，让探究更顺畅
有了“学习问题单”和“学习记录单”的帮助，学生的科学探究会顺畅很多，但不可否认的是，学生在自主探究过程中还会遇到很多意想不到的困难。教师此时除了不断给予各合作小组必要的帮助和支持外，运用好“学习提示单”更可以实现因材施教。
所谓“学习提示单”，就是某些问题的解决办法或部分问题的答案提示，形式可以是“小纸条”，也可以是“锦囊妙计”。这可以降低探究难度，启发学生解决当前问题。如，在进行《电磁铁》教学时，虽然学生对电磁铁的探究兴趣很浓，但在合作探究环节中，学生会遇到各种各样的问题。教师为了保证学生兴趣的连续性和探究的完整性，故采取自由探究和“学习提示单”相结合的方式进行。当学生在自由探究中遇到障碍时，可以向教师求助，此时，教师以帮助者的身份递上“学习提示单”。这样既可以不打扰大部分小组的自主探究，又可以在一定范围因材施教，给有困难的学生提供帮助，使他们在规定时间内完成预定的学习任务，使得整个探究高效、顺畅而愉悦。
三、设计可视工具，让理解更深刻
科学教学的核心是科学思维，但科学思维的内隐性却阻塞了教师了解学生思维。科学课上，学生交流表达混乱也常常是因为他们理解不深刻，思维不清晰。为此，教师要根据学生实际，设计些思维可视化工具，从而将学生思維化隐为显，以促进他们科学思维的发展和对科学知识的深度理解。
（一）设计图表支架，让思维更清晰
图表在小学科学课上的应用十分广泛，因为小学生年龄小，往往关注事物的局部特点而非整体现象，关注的是个别的数据而不是一组有内涵的数据。而实验中的证据往往只有整理后才能发挥其整体的作用。科学学习不仅要引导学生学会观察、搜集数据，更要引导学生学会整理、分析数据，发现大量证据背后隐藏的规律，从而发挥证据应有的作用，对现象做出客观的解释。而图表支架可以将学生自主探究采集来的枯燥数据转化为直观、形象的图形、图画、表格等形式，从而使学生思维更加清晰，有助于学生通过图表建构正确的科学概念。图表既可以用传统的纸质绘制，也可以采用现代教育技术展现出来。如，在教苏教版科学六下《我在成长》时，教师让学生边统计边绘制身高增长的折线图，最后再用电脑展现全班学生身高、体重增长的折线图、柱状图 ，规律一目了然，从而使得学生更勇于发表意见。
（二）使用思维导图，让知识更系统
小学生是以形象思维为主的， 而图形可以更容易集中他们的注意力。思维导图的特征在于，运用线条、符号、词汇和图像， 把一长串枯燥的信息变成彩色的、容易记忆的图。它能完整地将思维、想法呈现出来，从而有助于培养学生发散、严谨的科学思维。在科学课上， 教师可根据教学内容、知识结构，让学生实际运用思维导图，既可以真实地呈现学生的元认知，也可以帮助他们更快地学习和理解新知识，同时激发他们的联想与创意，使他们形成系统的学习和思维习惯。
（三）设计材料工具，让结果更可视
可视化操作可以将抽象的、静态的科学问题转变为直观的、动态的操作，学生内隐的思维活动也会通过外显的动手操作体现出来，从而使得理解更为深入。为此，教师要根据教学内容，精心设计材料工具，让学生在材料的指引下，进行有效的可视化操作，让学生在操作过程中实现思维的外化和对知识的深度理解。如，教学《压缩空气》时，一位有经验的教师精心设计了有颜色的气体，目的就是让学生在动手操作中获得直观感受，从而对知识达到深度理解。
总之，认真分析科学课堂中问题的成因，抓住学生的年龄特点，巧妙设计并适时使用各种学习工具，能让学生的合作更有效、探究更深入、理解更深刻，从而真正在科学课堂实现深度学习。
【本文系江苏省第十六批“六大人才高峰”高层次人才选拔培养资助项目“深度学习观下科学探究的支持性策略研究”（项目编号JY-102）研究成果之一】