許 飛

基于科學(xué)探究 建構(gòu)科學(xué)概念
——蘇教版五上《簡(jiǎn)單電路》一課的教學(xué)設(shè)計(jì)

許 飛

【設(shè)計(jì)理念】

韋鈺院士曾針對(duì)當(dāng)下小學(xué)科學(xué)教育的弊端提出“小學(xué)科學(xué)應(yīng)該圍繞一定的科學(xué)概念組織教學(xué)”的觀點(diǎn)。2017年2月新頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱“課標(biāo)”），分別在物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)、工程與技術(shù)等領(lǐng)域選取了18個(gè)“主要概念”，并多次明確指出“應(yīng)幫助學(xué)生形成這些主要概念”。筆者認(rèn)為，這是對(duì)過(guò)去一段時(shí)間內(nèi)小學(xué)科學(xué)教育“探究活動(dòng)主義”的價(jià)值澄清，是小學(xué)科學(xué)教育的一次理性回歸。然而，重提科學(xué)概念，并不意味著拋棄“科學(xué)探究”。學(xué)生的科學(xué)概念并不是教師所能教授的，而是學(xué)習(xí)者通過(guò)探究進(jìn)行自我建構(gòu)的。課標(biāo)也再次明確強(qiáng)調(diào)“倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)”，指出“探究式學(xué)習(xí)是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的重要方式”。因此，基于科學(xué)探究，幫助學(xué)生自主建構(gòu)相關(guān)科學(xué)概念才是今后小學(xué)科學(xué)教育的主流方向。

有關(guān)簡(jiǎn)單電路的知識(shí)一直是小學(xué)科學(xué) （自然）學(xué)科的傳統(tǒng)內(nèi)容。大多數(shù)教師在執(zhí)教《簡(jiǎn)單電路》一課時(shí)，總是止步于指導(dǎo)學(xué)生把電路連接成功，而忽視了學(xué)生對(duì)電路原理的進(jìn)一步探究和理解。筆者曾經(jīng)觀摩某大市同題賽課，結(jié)果13節(jié)課有11節(jié)沒(méi)有提及“閉合回路”；另有兩節(jié)雖然提到“閉合回路”，卻是以教師講解的方式教授給學(xué)生的。能否讓學(xué)生自己探索發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)單電路的原理，自主建構(gòu)“閉合回路”等電路概念呢？基于此，筆者對(duì)《簡(jiǎn)單電路教學(xué)》一課展開(kāi)了教學(xué)研究。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，筆者在這節(jié)課中努力做到以下幾點(diǎn)：

1.突出主體地位，開(kāi)展自主探究。

課標(biāo)強(qiáng)調(diào)教學(xué)要突出學(xué)生的主體地位，這再次闡明了小學(xué)科學(xué)課程必須堅(jiān)守的原則。本課將為學(xué)生提供充足的自主探究空間，通過(guò)觀察鋪墊、嘗試實(shí)驗(yàn)（邊想邊做）、整理分析、得出結(jié)論等探究過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生自主探究，完成“閉合回路”“短路”“斷路”等電路概念的自主建構(gòu)。

2.突破探究模式，重視探究方法學(xué)習(xí)。

“思維五步法”是杜威提出的探究式教學(xué)法，之后，杜威又將其改成“五個(gè)階段”，強(qiáng)調(diào)“這五個(gè)階段并無(wú)定序”。我國(guó)現(xiàn)在流行的科學(xué)探究“六步法”或“七步法”等探究模式正是對(duì)杜威的“思維五步法”的借鑒和發(fā)展，但在實(shí)際教學(xué)中卻存在嚴(yán)重的模式化問(wèn)題。為了改變這種狀況，課標(biāo)刪除了舊課標(biāo)中關(guān)于探究流程的內(nèi)容，把原來(lái)的探究環(huán)節(jié)微調(diào)為“探究要素”，同時(shí)明確指出“要避免程式化、表面化的科學(xué)探究”?？梢?jiàn)，突破探究模式，根據(jù)實(shí)際情況靈活運(yùn)用科學(xué)方法進(jìn)行科學(xué)探究，才是探究式教學(xué)行之有效的途徑。

本節(jié)課力求突破舊課標(biāo)提出的探究模式，主張根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容特點(diǎn)和研究需要引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行自主探究。在教學(xué)中，將根據(jù)學(xué)生探究實(shí)際，適時(shí)出示科學(xué)研究方法，引領(lǐng)學(xué)生完成探究活動(dòng)。最后，教學(xué)結(jié)束時(shí)，再次引導(dǎo)學(xué)生“對(duì)探究過(guò)程、方法和結(jié)果進(jìn)行反思、評(píng)價(jià)”，以此引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展學(xué)習(xí)反思，突破思維定式。

3.精選教學(xué)內(nèi)容，突出訓(xùn)練重點(diǎn)。

40分鐘是我國(guó)小學(xué)階段一節(jié)課的通常時(shí)長(zhǎng)，這也決定了教師必須學(xué)會(huì)取舍。經(jīng)過(guò)多次嘗試，為了能讓學(xué)生充分體驗(yàn)探索和發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，筆者在教學(xué)時(shí)精減了教學(xué)內(nèi)容，把更多的時(shí)間留給學(xué)生，讓其進(jìn)行自主嘗試?；诖耍逗?jiǎn)單電路》可分為兩個(gè)課時(shí)：本節(jié)課將重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)“閉合回路”等電路概念；第二課時(shí)將重點(diǎn)研究開(kāi)關(guān)的構(gòu)造以及如何連接一個(gè)可以控制的電路。

【教學(xué)目標(biāo)】

1.了解一個(gè)基本電路的組成要素；了解開(kāi)關(guān)的功能；了解常用電器和閉合回路的關(guān)系。

2.通過(guò)體驗(yàn)“嘗試—發(fā)現(xiàn)”的探究過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生敢于嘗試，肯于實(shí)踐，樂(lè)于思考的科學(xué)精神。

3.通過(guò)經(jīng)歷對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析的過(guò)程，提升學(xué)生處理信息、分析概括、得出結(jié)論的研究能力。培養(yǎng)學(xué)生樂(lè)于合作和交流的態(tài)度。

【教學(xué)過(guò)程及意圖】

一、游戲?qū)?，提出?wèn)題

1.游戲（頭腦風(fēng)暴）。

師：根據(jù)描述猜猜今天將要研究的內(nèi)容。（課件逐句出現(xiàn)以下語(yǔ)句）

它無(wú)影無(wú)形，卻能給人們帶來(lái)光明；它不用車載船運(yùn)，卻能在金屬里飛奔……

2.提出問(wèn)題。

師：同學(xué)們真聰明，很快就猜出來(lái)了，的確是電！電已成為我們現(xiàn)代生活不可缺少的一種能源。只要輕輕一按開(kāi)關(guān)，各種電器就工作起來(lái)，非常方便！這里面到底藏著怎樣的奧秘呢？今天我們就一起來(lái)揭開(kāi)這個(gè)謎底。

【游戲引入，以最快的速度抓住學(xué)生的心。緊扣主題，明確提出本課探究的問(wèn)題?！?/p>

二、研究電路器材，為概念建構(gòu)鋪墊基礎(chǔ)

1.觀察燈泡結(jié)構(gòu)。

師（取出一枚小燈泡）：看，老師給大家?guī)?lái)了什么？

師：觀察一下它的外部構(gòu)造，看看它有哪幾部分組成？分別是什么材料做成的？（出示板書(shū)：觀察）

師：就這么簡(jiǎn)單的小東西也能發(fā)光？再來(lái)看看它肚子里有什么？它們是怎樣相連的？（出示燈泡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，見(jiàn)圖1）

（圖1）

師：知道這些后，如果讓你把它連到電路中，你準(zhǔn)備連在它的什么部位？

【認(rèn)識(shí)燈泡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是后續(xù)學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)和理解閉合回路的關(guān)鍵?！?/p>

2.觀察電池。

師（拿出一節(jié)電池）：知道電池有什么用嗎？你覺(jué)得它有什么特殊的地方嗎？

師：知道正極和負(fù)極有什么作用嗎？

生：是向電路輸送電的連接點(diǎn)。

師：請(qǐng)?jiān)陔姵厣险页稣龢O和負(fù)極。

三、嘗試連接電路，為概念建構(gòu)搜集例證

1.布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

師：有了電池、小燈泡，再加上一根導(dǎo)線，你能讓小燈泡亮起來(lái)嗎？

師：老師也相信你們一定能，不過(guò)動(dòng)手之前，老師還有三點(diǎn)溫馨提示。（課件出示下列文字）

（1）不斷嘗試：想一想，做一做，更多地嘗試不同的連接方式；（板書(shū)：嘗試）

（2）及時(shí)記錄：把自己嘗試過(guò)的連接方式都記錄下來(lái)，并在能亮的燈泡上畫(huà)上光芒；把能亮的畫(huà)到展示紙上然后貼到黑板上來(lái)展示；

（3）小組合作，共同完成。

【嘗試的過(guò)程也是思考的過(guò)程。筆者突破傳統(tǒng)探究式教學(xué)中的“猜想環(huán)節(jié)”，直接讓學(xué)生動(dòng)手試驗(yàn)，體驗(yàn)探究的過(guò)程。在此過(guò)程中，他們會(huì)遭遇問(wèn)題和失敗，自然會(huì)思考換一種連接方式。只有經(jīng)歷過(guò)失敗，成功才會(huì)更加令人激動(dòng)。這種嘗試可能會(huì)花費(fèi)更多的時(shí)間，但這樣做會(huì)給學(xué)生留下更多自主探索的時(shí)間和空間，同時(shí)，在嘗試中探索也是科學(xué)研究的一種方式，我們有必要讓學(xué)生經(jīng)歷之。】

2.分組實(shí)驗(yàn)，自主嘗試連接電路。

教師巡視，適時(shí)提醒連接成功的小組把連接圖貼到黑板上。提醒學(xué)生無(wú)論有沒(méi)有成功，都盡可能多地去嘗試更多的連接方式。

【把成功的連接圖貼到黑板上，其實(shí)是整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的開(kāi)始?！?/p>

四、整理分析數(shù)據(jù)，建構(gòu)電路概念

1.基于正例，發(fā)現(xiàn)規(guī)律。

師：幾乎所有的小組都成功了，下面請(qǐng)大家把實(shí)驗(yàn)器材放回原處，然后用身體語(yǔ)言告訴我，你們已經(jīng)完成了。

師：用30秒鐘觀察一下你們的研究成果。（示意看黑板上的連接圖）

師：有補(bǔ)充嗎？有補(bǔ)充的請(qǐng)把實(shí)驗(yàn)記錄繼續(xù)貼到前面來(lái)。

師：有沒(méi)有不能亮的連接方案混在里面？（有爭(zhēng)議的挑出來(lái)，待會(huì)兒再專題討論）

師：再看一看這些所有能亮的連接，你們有什么發(fā)現(xiàn)嗎？

師：為了能更好地發(fā)現(xiàn)其中的奧秘，我們一起把記錄單整理一下吧?。ò鍟?shū)：整理）

師：為了表達(dá)起來(lái)更方便一些，我們把小燈泡金屬外殼所在的連接點(diǎn)用字母A來(lái)表示，底部金屬觸點(diǎn)用字母B來(lái)表示。

集體逐一觀察后，學(xué)生會(huì)驚奇地發(fā)現(xiàn)，所有成功的連接其實(shí)只有兩種連接方法：+A-B；+B-A。

【此處重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生整理數(shù)據(jù)、處理信息的能力。引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)用數(shù)學(xué)符號(hào)來(lái)處理信息，然后再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理?！?/p>

2.描畫(huà)電路，發(fā)現(xiàn)“閉合回路”。

師：為什么這樣連就能亮呢？這樣連接到底形成了一個(gè)怎樣的電路呢？看來(lái)我們有必要把燈泡打開(kāi)，做進(jìn)一步的分析。（板書(shū)：分析，出示圖2）

（圖2）

師：電經(jīng)過(guò)了一個(gè)怎樣的路線？我們一起伸出手指，描摹一下。

師：你們有什么新的發(fā)現(xiàn)？

師：同學(xué)們真聰明。原來(lái)這樣連接在電池正、負(fù)極之間形成了一個(gè)從電池正極出發(fā)，經(jīng)過(guò)用電器，再回到電池負(fù)極的閉合電路，科學(xué)上把它稱作“閉合回路”。正是有了這樣的閉合回路，電才有了流動(dòng)的通路，從而產(chǎn)生電流，當(dāng)電流通過(guò)用電器時(shí)，電器就開(kāi)始工作了。

教師與學(xué)生共同討論、總結(jié)，逐步把討論結(jié)果表達(dá)成如下板書(shū)，見(jiàn)圖3。

（圖3）

師：下面，我們?cè)賮?lái)看一下完整過(guò)程。（播放電路電流動(dòng)畫(huà)，感悟電流概念）

【先用成功的案例來(lái)發(fā)現(xiàn)規(guī)律，然后再用失敗的案例來(lái)反證，這是這節(jié)課探究思路的核心，也是本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處。此處重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論的能力?！?/p>

3.利用反例，反證概念。

師：通過(guò)剛才的研究我們發(fā)現(xiàn)，所有成功的連接里都形成了閉合回路，那么其他連接方式，特別是沒(méi)有成功的連接里是否也存在 “閉合回路”呢？下面，我們?cè)倩剡^(guò)來(lái)看一下我們剛才實(shí)驗(yàn)中還嘗試過(guò)的其他的一些連接方法，來(lái)看一看它們有沒(méi)有形成閉合回路？

師生共同選取幾個(gè)不同的連接方式，進(jìn)行逐一分析，最終確認(rèn)：只有連成閉合回路的燈泡才能亮。

【此處其實(shí)是對(duì)剛剛建立的“閉合回路”概念的“證偽”的過(guò)程。即利用實(shí)驗(yàn)中的其他連接方案，特別是沒(méi)有點(diǎn)亮小燈泡的失敗連接方案作反例來(lái)試圖推翻（反證）剛剛建立的關(guān)于“閉合回路”的結(jié)論。若無(wú)法推翻，則進(jìn)一步證實(shí)了該結(jié)論?！?/p>

五、運(yùn)用概念解決問(wèn)題，檢測(cè)學(xué)習(xí)成果

1.了解開(kāi)關(guān)作用，解答課堂開(kāi)始提出的問(wèn)題。

師：通過(guò)剛才的研究，我們進(jìn)一步確認(rèn)：只有把電器連接在電池的正負(fù)極上，形成閉合回路，電器才能工作起來(lái)。但是，在實(shí)際生活中，我們卻很少讓電器永遠(yuǎn)處于工作狀態(tài)，而是根據(jù)需要，時(shí)而工作，時(shí)而停止，我們有什么辦法來(lái)控制電路呢？

生：裝開(kāi)關(guān)。

師：同學(xué)們真聰明，老師這里就有一個(gè)開(kāi)關(guān)模型，你們能分析一下它是怎樣控制電路的嗎？

2.分析電路故障，檢測(cè)概念掌握情況。

師：同學(xué)們都很棒，這么快就掌握了電路的基本原理。下面老師就請(qǐng)大家來(lái)當(dāng)一回小電工，幫助小明看看它的臺(tái)燈出了什么故障？（出示下面的文字）

天黑了，小明準(zhǔn)備做作業(yè)，可是臺(tái)燈不亮了，這是怎么回事？你能利用今天所學(xué)的知識(shí)來(lái)推測(cè)一下可能發(fā)生了什么故障嗎？

【學(xué)以致用，這是一道開(kāi)放的情境分析題，答案不唯一，但都利用了本課所學(xué)的電路概念和知識(shí)，所以也是對(duì)本課學(xué)習(xí)效果的檢測(cè)?！?/p>

六、反思學(xué)習(xí)成果，梳理探究歷程

師：時(shí)間過(guò)得真快，馬上就要下課了，我們一起來(lái)回顧一下所學(xué)的內(nèi)容。我們今天學(xué)習(xí)了哪些知識(shí)？

師：我們今天是怎樣學(xué)到這些知識(shí)的？（引導(dǎo)學(xué)生回顧本課的研究過(guò)程：觀察、嘗試、整理、分析、總結(jié)、應(yīng)用……）

在課的最后，筆者提醒：家用交流電電壓超過(guò)人體所能承受的安全電壓，不可直接拿來(lái)做實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)注意安全！

【課標(biāo)明確要求學(xué)生要“能在教師指導(dǎo)下對(duì)自己的探究過(guò)程、方法和結(jié)論進(jìn)行反思”。此處引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反思，不僅是落實(shí)課標(biāo)要求，更是學(xué)生梳理探究思路，學(xué)會(huì)自主探究的必要環(huán)節(jié)?！?/p>

江蘇省南通高新區(qū)小學(xué)）

【微話題】

@江蘇教育：你對(duì)科學(xué)是怎么理解的？

@許飛：科學(xué)主要研究各種實(shí)實(shí)在在的自然事物或現(xiàn)象，探索和解釋隱藏其中的原理和規(guī)律，它是一門(mén)基于實(shí)踐而又充滿理性的學(xué)科。對(duì)于小學(xué)生來(lái)說(shuō)，科學(xué)學(xué)習(xí)是一個(gè)“玩+思考”的過(guò)程?！巴妗笔侵缚茖W(xué)要有學(xué)生感興趣的內(nèi)容，要有動(dòng)手操作和實(shí)踐的機(jī)會(huì)，要讓學(xué)生感到“很好玩”。科學(xué)學(xué)習(xí)中的“玩”是一種“思考著的玩”，“思考”是把“玩”提升為科學(xué)活動(dòng)的關(guān)鍵。有了思維的引領(lǐng)，“玩”才能變得有目的、有計(jì)劃、有方法、有發(fā)現(xiàn)。

@江蘇教育：2037年的學(xué)校是什么樣子？

@許飛：隨著信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展以及教育資源的海量積累，2037年的學(xué)校將是一個(gè)現(xiàn)實(shí)與虛擬技術(shù)高度融合的環(huán)境。學(xué)校里的教室、走廊、圖書(shū)館處處可見(jiàn)各種互動(dòng)電子屏；虛擬圖書(shū)館、虛擬實(shí)驗(yàn)室等各種信息平臺(tái)為學(xué)生提供了豐富的學(xué)習(xí)資源和跨時(shí)空的交互環(huán)境；學(xué)生能隨時(shí)隨地在開(kāi)放的虛擬平臺(tái)獲得全科的知識(shí)；教師不再具有“先知”的優(yōu)越，教學(xué)已成師生平等的研討……

@江蘇教育：寫(xiě)一段話，送給自己。

@許飛：沒(méi)有什么不可以超越，只要我們足夠努力！只要用心耕耘，處處都會(huì)盛開(kāi)美麗的鮮花。

【他人說(shuō)】

在許飛老師的身上我看到了“科學(xué)人”的品質(zhì)：敢求真、善質(zhì)疑、有思想、敢創(chuàng)新、注重實(shí)證、思維嚴(yán)密、極有探索精神。

作為科學(xué)教師，他鉆研教材，大膽開(kāi)創(chuàng)“玩+思考”探究式課堂教學(xué)模式，課堂教學(xué)生動(dòng)有趣，環(huán)環(huán)相扣，富有思考深度，讓學(xué)生流連忘返。

作為河南教育報(bào)刊社組織編寫(xiě)的國(guó)標(biāo)小學(xué)《科學(xué)》教材的核心編寫(xiě)者，他對(duì)科學(xué)教育有過(guò)較為深入的研究，對(duì)當(dāng)下科學(xué)教育現(xiàn)狀有著自己獨(dú)到的分析和見(jiàn)解。他編寫(xiě)的單元思路新穎，趣味性強(qiáng)，貼近學(xué)生實(shí)際，操作性強(qiáng)。

作為我校的教科研骨干，他眼光犀利，思想獨(dú)到，總能及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，發(fā)表見(jiàn)解。他曾被我校論壇戲稱為“北丐”，“降龍十八掌，掌掌生風(fēng)”。

——江蘇省南通高新區(qū)小學(xué) 瞿德良