巧用教學(xué)具，助力科學(xué)教學(xué)

喬廷強(qiáng)

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》從科學(xué)知識(shí)、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度及科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境四個(gè)維度對(duì)課程目標(biāo)進(jìn)行了闡述，旨在通過科學(xué)教學(xué)促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。日常教學(xué)中，教師要在領(lǐng)會(huì)課標(biāo)精神、研讀教材內(nèi)容以及綜合考慮學(xué)生實(shí)際和教學(xué)條件等基礎(chǔ)上確定教學(xué)目標(biāo)，并注重在目標(biāo)的達(dá)成方式上下功夫。

科學(xué)課教學(xué)中，經(jīng)常會(huì)用到教學(xué)具，其價(jià)值大致可體現(xiàn)為以下幾種情形：豐富學(xué)生感知，彌補(bǔ)學(xué)生知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的不足;凸顯事物或現(xiàn)象的規(guī)律，突出教學(xué)內(nèi)容之間的內(nèi)在聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)事物或現(xiàn)象的本質(zhì)屬性;增加活動(dòng)的思維含量，強(qiáng)化學(xué)生的思維訓(xùn)練;拓展教學(xué)活動(dòng)空間，突破教學(xué)條件限制，促進(jìn)教學(xué)活動(dòng)的有序進(jìn)行;搭建活動(dòng)平臺(tái)，鞏固運(yùn)用教學(xué)成果等。

在執(zhí)教青島版四年級(jí)下冊(cè)《四季更替》一課時(shí)，我嘗試自制教學(xué)具，作為改進(jìn)教學(xué)的突破口。

教學(xué)具研制過程與方法

1.研讀教材，發(fā)現(xiàn)問題

《四季更替》一課旨在引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)地球的公轉(zhuǎn)是四季形成的原因。從教材看，本課內(nèi)容主要包括三個(gè)方面：四季更替帶來了哪些變化，四季更替是怎樣產(chǎn)生的，拓展認(rèn)識(shí)《節(jié)氣歌》與四季。本課的主要探究活動(dòng)圍繞“四季更替是怎樣產(chǎn)生的”設(shè)計(jì)展開，該活動(dòng)包括四個(gè)環(huán)節(jié)，分別是猜測(cè)四季更替成因、學(xué)習(xí)公轉(zhuǎn)概念、模擬實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)、歸納得出結(jié)論。

通過調(diào)查學(xué)生的前概念發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)學(xué)生都知道地球公轉(zhuǎn)形成了春夏秋冬的季節(jié)更替，但無法進(jìn)一步說明具體原因，即便是已經(jīng)學(xué)習(xí)過該內(nèi)容的高年級(jí)學(xué)生同樣如此。因此，教師應(yīng)幫助學(xué)生找到理解四季更替成因的關(guān)鍵，即地球公轉(zhuǎn)過程中太陽(yáng)直射點(diǎn)有規(guī)律地移動(dòng)，這是本課的教學(xué)重點(diǎn)，也是教學(xué)具研制的出發(fā)點(diǎn)。

教材介紹的實(shí)驗(yàn)方法是，由一位學(xué)生用手電筒作為太陽(yáng)光，照射另一位學(xué)生手中做“公轉(zhuǎn)”運(yùn)動(dòng)的“地球”（實(shí)驗(yàn)室提供的器材只有供學(xué)生用的直徑15厘米的地球儀）。這種探究方式難以保證“地球”按標(biāo)準(zhǔn)軌道做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，學(xué)生也無法觀察到太陽(yáng)直射點(diǎn)的位置及其變化，如果不對(duì)實(shí)驗(yàn)材料和操作方法進(jìn)行改進(jìn)，就無法精準(zhǔn)顯示出“地球公轉(zhuǎn)過程中太陽(yáng)直射點(diǎn)有規(guī)律地移動(dòng)”這一自然現(xiàn)象。

2.研發(fā)制作，建立模型

為達(dá)成既定教學(xué)目標(biāo)，教師要結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，針對(duì)教學(xué)中的問題制作出具有相應(yīng)價(jià)值的教學(xué)具。本課研制的“四季更替分組實(shí)驗(yàn)裝置”，可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于地球公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的感知，突出四季更替現(xiàn)象的成因，提高教學(xué)活動(dòng)效率。

（1）分析問題，研制模型

綜合考慮學(xué)生的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、思維水平和教學(xué)內(nèi)容等方面因素，要讓學(xué)生弄清楚四季更替的成因，就應(yīng)當(dāng)借助模擬實(shí)驗(yàn)讓他們清晰地感知在地球公轉(zhuǎn)過程中，太陽(yáng)直射點(diǎn)的位置在南北半球有規(guī)律地移動(dòng)，為科學(xué)結(jié)論的獲得提供必要的表象。為此，我將教學(xué)活動(dòng)的突破口確定為準(zhǔn)確顯示出在地球公轉(zhuǎn)過程中太陽(yáng)直射點(diǎn)有規(guī)律地移動(dòng)。

我設(shè)計(jì)了“四季更替分組實(shí)驗(yàn)裝置”（如圖1），包括三部分：一是用固定在底座上可以繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的箭頭來模擬“陽(yáng)光”，如此一來，那一束直射在地球表面的陽(yáng)光（箭頭），其直射點(diǎn)所在（箭頭垂直指向）的地區(qū)為夏季;二是用地球儀模擬“地球”，為便于觀察，用紅色貼紙突出顯示赤道，以便學(xué)生觀察到“太陽(yáng)直射點(diǎn)”在赤道附近的移動(dòng);三是增加便于學(xué)生操作“地球”公轉(zhuǎn)的方位板。與教材中兩位學(xué)生分別手持“地球”（地球儀）和“陽(yáng)光”（手電筒）的操作活動(dòng)相比，該裝置能夠提高操作活動(dòng)的精準(zhǔn)程度，而四個(gè)觀察點(diǎn)的設(shè)置也便于學(xué)生開展觀察活動(dòng)。

（2）課堂應(yīng)用，模型檢測(cè)

將上述教學(xué)具應(yīng)用于教學(xué)時(shí)，優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，即隨著地球公轉(zhuǎn)，太陽(yáng)直射點(diǎn)的位置有規(guī)律地在南北半球移動(dòng);缺點(diǎn)是用箭頭模擬陽(yáng)光，對(duì)于仍以具體形象思維為主的小學(xué)生來說，理性有余而形象不足，不利于表象的建立，也難以激發(fā)他們的探究興趣。

另外，方位板還存在兩個(gè)缺陷：一是學(xué)生操作時(shí)難以保證地球儀的底座中心與觀察點(diǎn)重合;二是“地球”的公轉(zhuǎn)軌道是線狀的，而地球儀的底座是個(gè)圓盤，操作難度增大，必然影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)。

（3）改進(jìn)完善，完成模型

為此，我進(jìn)行了如下改進(jìn)（如圖2）：一是用手電筒替代箭頭來模擬陽(yáng)光，以增強(qiáng)“光照”效果;二是將地球公轉(zhuǎn)軌道設(shè)置成環(huán)狀，其環(huán)狀的軌道與地球儀底座相吻合;三是將觀察點(diǎn)設(shè)置為和地球儀底座大小相近的圓圈，又在四個(gè)觀察點(diǎn)（圓圈）邊沿清晰地標(biāo)明“北”，并用紅色突出強(qiáng)調(diào)。如此一來，不僅降低了實(shí)驗(yàn)操作的難度，便于學(xué)生自主探究，還增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)效果。

運(yùn)用教學(xué)具的基本策略

教學(xué)具有效運(yùn)用的關(guān)鍵在于引發(fā)學(xué)生的思維活動(dòng)，其前提是教師深入了解教材、課標(biāo)和學(xué)生情況。在此基礎(chǔ)上，教師還應(yīng)當(dāng)做好下面幾項(xiàng)工作：

1.操作活動(dòng)前的鋪墊

盡管實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的目的在于幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念，但教師在指導(dǎo)學(xué)生使用“四季更替分組實(shí)驗(yàn)裝置”之前，應(yīng)當(dāng)讓他們明確地球公轉(zhuǎn)的概念，特別是地軸傾斜這一學(xué)習(xí)難點(diǎn)以及太陽(yáng)直射點(diǎn)的位置是四季更替的決定因素，這是探究活動(dòng)的知識(shí)基礎(chǔ)。

2.操作過程中的指導(dǎo)

一是要做到演示清晰，解說簡(jiǎn)明，讓學(xué)生明確方法、步驟及需要注意的問題。教學(xué)中，教師要做到“四清”，即目的清、器材清、步驟清和現(xiàn)象清。“目的清”就是通過探究在地球公轉(zhuǎn)過程中太陽(yáng)直射點(diǎn)的位置變化，為弄清四季更替的成因獲得必要的事實(shí);“器材清”即向?qū)W生講明，這一實(shí)驗(yàn)所需要的裝置有“模擬陽(yáng)光”“模擬地球”和“方位板”;“步驟清”指結(jié)合前面的學(xué)習(xí)，教師可以邊操作邊講解，讓學(xué)生清楚基本的操作方法;“現(xiàn)象清”就是幫助學(xué)生完整、準(zhǔn)確、清晰地獲得實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。

二是要讓學(xué)生明確教學(xué)具的操作要領(lǐng)，以保證操作活動(dòng)的有序與規(guī)范，做到重點(diǎn)突出。通過教師指導(dǎo)，學(xué)生操作時(shí)應(yīng)確保在公轉(zhuǎn)過程中“地球”的地軸始終指向“北方”，除了特別強(qiáng)調(diào)外，我還拍攝了微視頻來演示操作要領(lǐng)，幫助學(xué)生理解。另外，在學(xué)習(xí)“地球公轉(zhuǎn)”相關(guān)概念時(shí)，也對(duì)“地軸傾斜，其北端始終指向北極星附近”做了強(qiáng)調(diào)，增強(qiáng)了學(xué)生探究活動(dòng)的效果。

3.操作結(jié)束后的分析

“推理清”和“結(jié)論清”是實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束之后的重要環(huán)節(jié)。“推理清”，就是引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的分析研究，包括實(shí)驗(yàn)誤差的科學(xué)歸因，模擬實(shí)驗(yàn)的還原思考、類比推理等，“推理清”是“結(jié)論清”的前提和基礎(chǔ)。“結(jié)論清”就是讓學(xué)生明確探究活動(dòng)的結(jié)論。

“四季更替”實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象為，當(dāng)“地球”處于1號(hào)觀察點(diǎn)時(shí)，陽(yáng)光直射北半球;當(dāng)?shù)厍蛱幱?、3、4號(hào)觀察點(diǎn)時(shí)，陽(yáng)光分別直射赤道、南半球、赤道。這樣，“地球”處于1、2、3、4號(hào)觀察點(diǎn)時(shí)，北半球?qū)?yīng)的季節(jié)分別為夏、秋、冬、春。通過該實(shí)驗(yàn)，學(xué)生很容易認(rèn)識(shí)到，正是地球公轉(zhuǎn)使得太陽(yáng)直射點(diǎn)在南北半球間有規(guī)律地移動(dòng)，從而形成了四季更替。

自制教學(xué)具的教學(xué)價(jià)值

教學(xué)具的研發(fā)在促進(jìn)學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)、提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)過程中具有非常重要的作用。

首先，教學(xué)具讓學(xué)生獲得感性經(jīng)驗(yàn)，為他們的學(xué)習(xí)提供了必要的思維材料。由于小學(xué)生生活經(jīng)歷極為有限，又缺乏必要的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，使得本課學(xué)習(xí)難度增大，借助“四季更替分組實(shí)驗(yàn)裝置”較好地解決了這一問題。

其次，教學(xué)具的研制和運(yùn)用能夠凸顯事物本質(zhì)，有利于學(xué)生邏輯思維的發(fā)展。對(duì)于小學(xué)生來說，必要的實(shí)驗(yàn)操作活動(dòng)有利于他們認(rèn)識(shí)科學(xué)探究的本質(zhì)，幫助他們建立一個(gè)準(zhǔn)確而清晰的科學(xué)概念。本課實(shí)驗(yàn)裝置準(zhǔn)確展示出地球公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與四季更替之間的內(nèi)在聯(lián)系，即在地球公轉(zhuǎn)過程中，太陽(yáng)直射點(diǎn)的位置在南北半球之間有規(guī)律地移動(dòng)，引起了四季更替，有效突破了教學(xué)難點(diǎn)。

最后，教學(xué)具的研制和應(yīng)用拓展了教學(xué)活動(dòng)空間，為學(xué)生提供了動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)和豐富的活動(dòng)載體，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，讓他們獲得真實(shí)的操作體驗(yàn)，有利于發(fā)展他們的科學(xué)素養(yǎng)。