低年段科學探究活動的設計與實施

尹偉

2018年5月，在全國第六屆小學《科學》（教科版）優秀課評選暨新教材培訓會上，我執教了二年級上冊《磁鐵》單元的第三課《磁鐵的兩極》。本節課以探究條形磁鐵不同部位的磁力大小為線索，通過感受磁力大小、觀測磁鐵不同部位吸引鐵質物體的順序、觀察鐵粉在磁鐵不同部位的分布情況等活動，引導學生構建磁鐵的兩極的概念，最后指向的是“磁場”的認識。

本課內容由4部分組成：

第一部分是聚焦：通過推測條形磁鐵不同部位磁力大小是否相同，了解學生的前概念，同時引出本課的研究問題。

第二部分是探索：根據推測，通過借助回形針用感官感受磁鐵不同部位的磁力、觀察相同輕重的回形針被磁鐵不同部位吸引的先后順序以及借助鐵粉盒觀察鐵粉在磁鐵上的分布等活動，搜集磁鐵不同部位磁力大小不同的證據。

第三部分是研討：根據觀察到的現象構建磁極的概念。

第四部分是拓展：認識其他磁鐵的磁極。

通過本節課探究活動的設計與實踐，我發現，在低年段科學課教學中，基于學生的感受推進教學過程，通過定性觀察構建科學概念，讓他們通過活動、評價，感受課堂的趣味，有利于促進他們的科學學習。我們應當引導學生基于他們的原有認識和親身感受的觀察活動，在善學、善研、善思中，讓科學學習成為他們喜歡做的一件事。

把學生的原有認知作為教學的起點

學生的原有認知（前概念）是我們課堂教學的起點，這已經成為教師的共識，并且在很多課堂教學中得到貫徹落實。在很多課堂中，教師會安排幾分鐘時間調查學生的前概念，但調查之后還是按照原來的設計推進教學過程，這不是真正的“基于學生起點實施教學”的課堂。要想真正讓學生的原有認知成為教學起點，教師應當在設計教學活動前，對學生進行調查，根據調查的結果設計探究活動。

1.畫“磁力”呈現原有認知

在執教《磁鐵的兩極》一課前，我讓任教班級的每個學生圍繞“條形磁鐵各個部位的磁力大小是怎樣的”問題，用畫畫的方式表達磁力大小，磁力大的顏色涂得濃一些，磁力小的顏色涂得淡一些，沒有磁力的就不涂顏色。課前的調查活動，既了解了學生對于條形磁鐵磁力大小的前概念，成為設計探究活動的依據，也對本課觀察記錄的方法進行了指導。

2.說“磁力”聚焦研究主題

在本課教學開始，呈現各種典型的學生關于磁力大小的畫，并請學生根據圖畫說一說磁鐵不同部位的磁力大小情況，引發他們的認知沖突，從而快速地聚焦本課的研究主題，讓課堂教學以學生的原有認知為起點。

讓學生的感官體驗成為探究活動的基礎

1.感官體驗是我們認識周圍世界最簡單、最直接、最常用的方法

《磁鐵的兩極》一課，與教科版《科學》三年級現行教材中的活動設計相比，二年級的教學更加注重學生的感官體驗，豐富學生對磁力大小的直觀感受。如果僅僅觀察吸引回形針的順序、所吸回形針的數量多少，學生對于磁力的大小就沒有直接的感受。

2.感官體驗是學生開展探究活動的基礎

這節課中，磁力到底有多大，學生通過直觀感受，基本能大致感覺出來：兩端磁力大，中間磁力小或沒有磁力。這種直接的感性經驗，為后續觀察磁鐵不同部位吸引回形針的先后順序奠定了感性基礎。觀察磁鐵不同部位吸引回形針的順序，進一步驗證了學生的感受，從而促進他們構建科學概念。

讓定性實驗成為探究的主要形式

小學科學實驗主要有定量實驗和定性實驗，定量實驗的目的是要測出某對象數值，定性實驗是通過實驗現象判斷因素是否存在，某些因素間是否存在聯系等。從學生的實驗操作能力、數據分析能力、歸納概括能力來看，再加上實驗器材無法滿足精確測量，低年段科學實驗應倡導定性實驗。

1.材料選擇破難點

在本課的探究活動中，通過平推磁鐵觀察磁鐵不同部位吸引回形針的順序是難點。學生能否順利觀察到條形磁鐵不同部位吸引回形針的先后順序的前提是要有好的實驗器材——磁鐵和回形針，如果這兩種材料選得不好，會嚴重影響實驗結果。因此，在準備材料時，要選擇磁力分布均勻的磁鐵，而且磁鐵的磁力不易過大。磁鐵的磁力過大，不能區分吸引回形針的先后。一般的回形針被磁鐵多次吸引之后，容易被磁化，會影響實驗結果，最好選擇外包塑料皮的回形針。

2.平推磁鐵是關鍵

本課中，學生在觀察磁鐵吸引回形針先后順序的實驗中，能否平推磁鐵是關鍵。為此，可以設計一張實驗單，印上回形針擺放的位置，以及幫助學生平推磁鐵的間隔0.5 cm平行線。學生操作時，可以根據平行線平推磁鐵，減少非關聯因素對實驗產生的影響，降低實驗難度，提高實驗效率。

3.模糊分析，構建概念

磁鐵吸引回形針先后順序的實驗現象，理論上先是兩端的1號、5號同時被磁鐵吸引，其次是接近兩端的2號、4號回形針同時被磁鐵吸引，中間的3號回形針不能被磁鐵吸引。據此可以得出磁鐵的兩極磁力最大，從兩極向中間部位磁力逐漸減小的結論。但受實驗材料、低年段學生操作能力等因素的影響，真實的實驗現象多數為1號、5號回形針先后被磁鐵吸引，接著2號、4號回形針先后被磁鐵吸引，3號回形針接近理論現象。低年段學生沒有關于“誤差”的認識，他們往往在兩邊的回形針同時被吸引時，才認為磁力大小是相同的。因此，如果精確地分析回形針被磁鐵吸引的先后順序，就會出現數據越精確，概念越錯誤的情況。所以，我在分析這節課的實驗現象時，進行了相對模糊的分析，不對每個點的順序進行研討，并且在分析過程中進一步強調實驗器材、操作過程等影響實驗結果的客觀因素。實驗結果研討的模糊化而非精確化，不僅降低了研討分析的難度，讓學生有成功的體驗，也容易幫助他們構建正確的科學概念。

讓課堂評價成為探究活動的推力

課堂評價的目的在于激發學生的學習興趣，推動他們的探究活動走向深入。設計本課教學時，我除了采用有針對性的個性化語言評價、小組量化評價外，還采用微視頻呈現學生實驗過程、獎勵小磁鐵的評價方式。

1.“微視頻”呈現學生實驗過程

本課中，學生實驗過程的呈現對實驗現象的研討、概念構建發揮著重要作用。在學生分組實驗時，我用Pad拍下小組實驗過程中最能反映他們實驗操作、合作等方面的優點和問題的短視頻。在交流研討時，學生匯報實驗結果，我把匯報組實驗過程的視頻播放給全體同學看，其他小組學生就能發現該小組實驗的優點，能看出實驗結果出現問題的原因，并根據真實的實驗場景提出改進意見。通過“微視頻”呈現學生實驗過程的評價方式，進一步促進了學生的探究活動走向深入。

2.“小磁鐵”促進學生拓展研究

本節課最后的“拓展”環節是“怎樣找到蹄形磁鐵的磁極”。對這個問題的處理，教師通常會提問：蹄形磁鐵的磁極在哪里，你能找到嗎？請小朋友課后研究研究，然后就沒有下文了。為了能真正推動學生的課后探究，提出研究的問題后，我把學具袋中的小蹄形磁鐵作為獎品，發給每個學生，請他們把研究的結果通過小視頻、畫畫的方式發給老師。這樣做，提供給學生課后研究的材料，保護了他們的學習積極性，讓他們的研究有載體，研究有反饋。

讓學習內容拓展延伸

《磁鐵的兩極》一課的內容隱含著觀察方法、手段的發展，能幫助學生獲取更多的證據，形成新的認識。從感官體驗到用回形針做實驗，再到用鐵粉做實驗，可以讓學生不斷完善對磁鐵各個部位磁力大小的認識。本課教學中，學生借助現有的材料發現磁鐵中間部位磁力很小，但用傳感器能測出中間的某個點上確實是沒有磁力的。這使學生認識到，隨著觀察方法、技術手段的發展，人類認識世界的視野將會進一步擴大。

低年段開設科學課，對于科學老師而言既是機遇，也是挑戰。我們應當抓住低年段學生具象、好動、好奇心強的特點，豐富他們的感官經驗，漸進地推進教學過程，讓他們動得起來學，也能靜得下來思，充分發揮低年段科學教學的啟蒙作用。

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