崔 萍 上海市浦東新區(qū)進(jìn)才實(shí)驗(yàn)小學(xué)

《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)規(guī)劃綱要（2021～2035）》指出科學(xué)素養(yǎng)是國民素質(zhì)的重要組成部分，是社會(huì)文明的基礎(chǔ)；提出要建設(shè)世界科技強(qiáng)國和社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國的目標(biāo)。站在國家戰(zhàn)略目標(biāo)的背景下，培養(yǎng)青少年的科學(xué)素養(yǎng)，尤其是少年兒童的科學(xué)素養(yǎng)就顯得尤為重要。

近幾年，小學(xué)自然教師以培養(yǎng)少年兒童的科學(xué)素養(yǎng)為己任，以素養(yǎng)為導(dǎo)向在課堂教學(xué)探索中進(jìn)行了“科學(xué)前概念”和“單元整體設(shè)計(jì)”為主題的課堂教學(xué)實(shí)踐研究。基于學(xué)生前概念設(shè)計(jì)課堂教學(xué)活動(dòng)，有效幫助學(xué)生構(gòu)建正確的科學(xué)概念；從單元整體規(guī)劃的角度，把握課標(biāo)和內(nèi)容，結(jié)合作業(yè)、評(píng)價(jià)和資源等設(shè)計(jì)課堂教學(xué)，使學(xué)生獲得有結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)科學(xué)知識(shí)與科學(xué)方法。

縱觀小學(xué)自然課堂教學(xué)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的“難點(diǎn)”，往往也是教學(xué)目標(biāo)中的“重點(diǎn)”，如果囫圇吞棗地滑過，容易導(dǎo)致科學(xué)知識(shí)掌握不扎實(shí)，方法學(xué)習(xí)流于表面，知識(shí)運(yùn)用與問題解決更為困難。教學(xué)目標(biāo)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)在課堂教學(xué)中的落實(shí)和化解，往往集中在課堂教學(xué)的核心活動(dòng)中，因此教學(xué)設(shè)計(jì)中的核心活動(dòng)設(shè)計(jì)就顯得非常重要。

通過對(duì)課堂教與學(xué)的觀察，教師的核心活動(dòng)設(shè)計(jì)往往存在過于理想化的問題，也就是高估了學(xué)生的認(rèn)知和能力，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在一定的障礙，使課堂教學(xué)達(dá)不到預(yù)期的目標(biāo)。特別是在類似“地球物質(zhì)”領(lǐng)域等一些學(xué)生既熟悉又陌生的學(xué)習(xí)中，如《我們周圍的大氣》《巖石與土壤》等，熟悉是因?yàn)榭諝馀c土壤是生活中常見的不可或缺的物質(zhì)，陌生是因?yàn)槿狈?duì)它們的科學(xué)認(rèn)知。針對(duì)這類教學(xué)內(nèi)容如何設(shè)計(jì)課堂教學(xué)的核心活動(dòng)，幫助學(xué)生輕松理解并掌握教學(xué)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)和學(xué)習(xí)方法呢？通過研讀《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》、分析教學(xué)內(nèi)容、反復(fù)課堂實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，“對(duì)比呈現(xiàn)”“視化過程”這兩個(gè)教學(xué)策略可以優(yōu)化課堂教學(xué)核心活動(dòng)的設(shè)計(jì)，有效幫助學(xué)生理解教學(xué)目標(biāo)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)，以下就科教版《自然》教材中的兩組對(duì)比課案來具體闡述。

一、優(yōu)化設(shè)計(jì)之對(duì)比呈現(xiàn)

1.課程內(nèi)容及學(xué)情

《我們周圍的大氣》的第1 課時(shí)《空氣的成分》，教學(xué)重點(diǎn)是了解空氣的主要成分是氮?dú)?、氧氣和二氧化碳；教學(xué)難點(diǎn)是空氣中含有一定比例的氧氣，本課教學(xué)重點(diǎn)包含教學(xué)難點(diǎn)（見表1）。

表1

通過學(xué)習(xí)前測得知：學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)知道空氣中含有氧氣，對(duì)于檢測空氣中含有一定比例的氧氣的科學(xué)方法不是很清楚；在前期的學(xué)習(xí)中學(xué)生已了解氧氣能夠助燃，但對(duì)空氣占據(jù)空間這個(gè)概念大多數(shù)學(xué)生不太理解。

（二）優(yōu)化前課例呈現(xiàn)

本課教學(xué)目標(biāo)的重點(diǎn)和難點(diǎn)是讓學(xué)生了解空氣中含有一定比例的氧氣。本課解決重點(diǎn)和難點(diǎn)的核心活動(dòng)設(shè)計(jì)為：實(shí)驗(yàn)探究“空氣中含有一定比例的氧氣（見圖1）”。

圖1

實(shí)驗(yàn)步驟：取一個(gè)平底盤，將一支蠟燭放在盤子中間位置，倒入的染色水（易于觀察），點(diǎn)燃蠟燭，將透明玻璃杯垂直倒扣在蠟燭上方，仔細(xì)觀察水位的變化。分析與思考：經(jīng)過一段時(shí)間后，水位有何變化？說明了什么？

實(shí)驗(yàn)效果非常明顯，盤子中水位明顯下降，玻璃杯中水位明顯上升。通過課堂觀察，學(xué)生不是很理解盤子中的水進(jìn)入到玻璃杯中就說明空氣中含有一定比例的氧氣。這堂課實(shí)驗(yàn)很成功，但教學(xué)目標(biāo)未能達(dá)成，對(duì)教學(xué)來說是失敗的；對(duì)學(xué)生來說，學(xué)習(xí)活動(dòng)停留在操作和淺表認(rèn)識(shí)，新學(xué)知識(shí)沒有和已有知識(shí)發(fā)生有效關(guān)聯(lián)，因此沒有達(dá)成真正意義上的學(xué)習(xí)。

（三）優(yōu)化后課例呈現(xiàn)

經(jīng)教學(xué)后測了解，大多數(shù)學(xué)生不能理解玻璃杯中的水所占的空間就是空氣中所含氧氣占的空間，經(jīng)分析得知學(xué)生不能把燃燒消耗氧氣和氧氣占據(jù)空間聯(lián)系起來。也就是說先要讓學(xué)生知道玻璃杯中裝滿了空氣，親眼看到空氣占據(jù)空間的事實(shí)，那么學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中看到盤中水位下降，玻璃杯中水位上升，就能理解空氣中含有一定比例的氧氣了。

經(jīng)過分析活動(dòng)改進(jìn)設(shè)計(jì)如下，將探究實(shí)驗(yàn)拆分為兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，分兩步走，形成對(duì)比。第一步不點(diǎn)燃蠟燭，將玻璃杯垂直倒扣在蠟燭的上方（見圖2）。盤中水位上升，玻璃杯里沒進(jìn)水，仍舊是空的。說明玻璃杯中裝滿了空氣，空氣是占據(jù)空間的，因?yàn)椴ＡП袥]有空間了，所以水是無法進(jìn)入的。第二步點(diǎn)燃蠟燭，玻璃杯垂直倒扣在蠟燭的上方（見圖2）。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：盤中水位下降，玻璃杯中水位上升。改進(jìn)后的活動(dòng)增加了一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過不點(diǎn)燃蠟燭的水位變化和點(diǎn)燃蠟燭的水位變化進(jìn)行對(duì)比，學(xué)生就很容易把蠟燭燃燒消耗掉的氧氣和玻璃杯中上升的水的空間聯(lián)系起來，這樣就輕松地理解了空氣中含有一定比例的氧氣。

圖2

（四）對(duì)比呈現(xiàn)，引發(fā)思考

對(duì)比實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究的重要方法之一。小學(xué)科學(xué)教師承擔(dān)著對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的啟蒙和科學(xué)方法的指導(dǎo)等任務(wù)。針對(duì)教學(xué)中學(xué)生難以理解的內(nèi)容，教師要結(jié)合學(xué)情進(jìn)行分析，尋找突破口，精心設(shè)計(jì)核心活動(dòng)，巧用實(shí)驗(yàn)的對(duì)比呈現(xiàn)策略，激發(fā)學(xué)生思考，使學(xué)習(xí)逐步深入。原本教學(xué)中的難點(diǎn)因此輕松化解，教學(xué)效果非常理想。

從學(xué)生獲得科學(xué)知識(shí)的角度來看，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)中一個(gè)條件的變化，觀察到兩個(gè)截然不同的現(xiàn)象，從而引發(fā)思考與分析，由異而生疑，由疑而思因，使學(xué)習(xí)不斷深入。在這個(gè)過程中學(xué)生充分調(diào)動(dòng)起自己已有的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)來解釋產(chǎn)生不同實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因，將舊知與新知有效關(guān)聯(lián)，在獲得新知的同時(shí)完善了自己的知識(shí)體系，成為真正的學(xué)習(xí)的主人。比獲得科學(xué)知識(shí)更重要的是學(xué)生在獲得知識(shí)的過程中學(xué)習(xí)了探究事物的科學(xué)方法之一——“對(duì)比實(shí)驗(yàn)”，學(xué)會(huì)了基于事實(shí)、數(shù)據(jù)、證據(jù)獲得結(jié)論的科學(xué)探究方法，為學(xué)生終身學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

二、優(yōu)化設(shè)計(jì)之視化過程

（一）課程內(nèi)容及學(xué)情

《巖石與土壤》單元的第2 課時(shí)“土壤的成分”，教學(xué)重點(diǎn)是對(duì)土壤成分的認(rèn)識(shí)；教學(xué)難點(diǎn)是土壤中含有腐殖質(zhì)，本課教學(xué)重點(diǎn)包含教學(xué)難點(diǎn)（見表2）。

表2

通過學(xué)習(xí)前測得知，學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)和前期學(xué)習(xí)知道土壤中有水和空氣；部分學(xué)生知道土壤中有沙和黏土；少部分學(xué)生知道土壤中有無機(jī)鹽；幾乎沒有學(xué)生知道土壤中含有腐殖質(zhì)，這正是教學(xué)中的難點(diǎn)。在前期學(xué)習(xí)中，學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)猜測土壤中可能有沙、黏土、水、空氣，并通過實(shí)驗(yàn)檢測知道了土壤中含有沙、黏土、水、空氣、無機(jī)鹽。

（二）優(yōu)化前的課例呈現(xiàn)

本課教學(xué)重點(diǎn)是讓學(xué)生了解土壤中含有沙、黏土、水、空氣、無機(jī)鹽和腐殖質(zhì)等成分。土壤成分中的腐殖質(zhì)是學(xué)生難以理解的，這也正是教學(xué)中的難點(diǎn)。教學(xué)核心活動(dòng)設(shè)計(jì)為：實(shí)驗(yàn)檢測“土壤里含有腐殖質(zhì)”（見圖3）。

圖3

實(shí)驗(yàn)步驟：將若干土壤放入燒杯，點(diǎn)燃酒精燈，加熱土壤。一段時(shí)間后，能聞到一股特殊的氣味。分析與思考：特殊氣味說明土壤里含有什么？

經(jīng)課堂觀察，學(xué)生經(jīng)過實(shí)驗(yàn)、觀察、分析、討論很難從特殊氣味中得出土壤里含有腐殖質(zhì)的結(jié)論。從學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作角度來說，實(shí)驗(yàn)是成功的，但實(shí)驗(yàn)的目的是通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析得出相應(yīng)的結(jié)論。事實(shí)上學(xué)生無法從加熱土壤產(chǎn)生的特殊氣味中得出土壤里含有腐殖質(zhì)的結(jié)論，顯然教學(xué)目標(biāo)未能達(dá)成，因此教學(xué)是失敗的。

（三）優(yōu)化后的課例呈現(xiàn)

經(jīng)教學(xué)后測了解，學(xué)生實(shí)驗(yàn)做得很開心，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象“特殊氣味”都感知到了，但很難理解土壤加熱產(chǎn)生的特殊味道就說明土壤里有腐殖質(zhì)。腐殖質(zhì)是土壤中有機(jī)物存在的主要形式，是指動(dòng)植物殘?bào)w等經(jīng)過微生物分解轉(zhuǎn)化所形成的物質(zhì)，這也是學(xué)生難以理解的關(guān)鍵點(diǎn)。

自然界動(dòng)植物殘?bào)w等轉(zhuǎn)化成為腐殖質(zhì)是有一個(gè)過程的，如果能把這個(gè)過程讓學(xué)生看到，那么再做加熱土壤的檢測實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果也就容易多了（見圖4）。經(jīng)過分析學(xué)習(xí)活動(dòng)并改進(jìn)設(shè)計(jì)，先查找一些土壤中動(dòng)植物殘?bào)w的圖片讓學(xué)生觀察，再通過一段動(dòng)植物殘?bào)w被細(xì)菌分解的視頻讓學(xué)生直觀地感受動(dòng)植物殘?bào)w被細(xì)菌分解轉(zhuǎn)化為土壤的一部分的過程，最后進(jìn)行加熱土壤的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過課堂實(shí)踐，學(xué)生很容易把特殊氣味和腐殖質(zhì)關(guān)聯(lián)起來，土壤中含有腐殖質(zhì)這一難點(diǎn)也就化解了。

圖4

（四）視化過程，激發(fā)興趣

小學(xué)生對(duì)周圍世界具有強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，這種好奇心和求知欲是推動(dòng)學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力，對(duì)其終身發(fā)展具有重要的作用。他們對(duì)于自然界看不見、摸不著的物質(zhì)特性存在著一定的理解困難，這也是小學(xué)自然科學(xué)教學(xué)的難點(diǎn)之一。

小學(xué)生更容易接受和理解直觀的事物，“眼見為實(shí)”是他們的年齡特征所決定的。針對(duì)這類教學(xué)內(nèi)容，教師要兼顧知識(shí)特征和認(rèn)知特點(diǎn)，站在學(xué)生認(rèn)知的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)核心活動(dòng)。“視化過程”策略是把看不見的物質(zhì)或變化，通過圖片和視頻等方式直觀呈現(xiàn)，為學(xué)生學(xué)習(xí)搭建一個(gè)認(rèn)知的臺(tái)階，使教學(xué)難點(diǎn)迎刃而解。學(xué)生在這個(gè)學(xué)習(xí)過程是輕松而有趣的，既保護(hù)了學(xué)生的好奇心和求知欲，又激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，激勵(lì)學(xué)生更積極主動(dòng)地進(jìn)行科學(xué)探究，不斷積累生活經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)自然科學(xué)課程的意義和趣味性。

核心活動(dòng)設(shè)計(jì)在小學(xué)自然教學(xué)中起著極其重要的地位和作用，是一節(jié)課成敗的重要因素，是學(xué)生學(xué)習(xí)真正發(fā)生的關(guān)鍵。小學(xué)科學(xué)課程中有很多學(xué)生感興趣的領(lǐng)域，如地球宇宙、生命科學(xué)、物質(zhì)能量等，但對(duì)學(xué)生來說又都存在難以理解的內(nèi)容，需要科學(xué)教師以學(xué)生為本，立足學(xué)生認(rèn)知特性，結(jié)合學(xué)科內(nèi)容特征，運(yùn)用多元方法，設(shè)計(jì)學(xué)生喜歡、促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展的教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)的過程中了解自然、獲得科學(xué)知識(shí)、學(xué)會(huì)科學(xué)方法、領(lǐng)悟科學(xué)思想、全面提升科學(xué)素養(yǎng)。