新課標下知識稀釋還原策略在科學教學中的應用
——以“影子的秘密”教學為例

文∣曾曉華 熊志權

科學核心素養是指學生在學習科學中逐漸形成的正確科學觀念、科學思維、探究實踐和態度責任四個方面，即在真實情境里解決問題的能力。《義務教育科學課程標準(2022年版)》以“學科核心素養”為主線貫穿科學課程教學，課標加強了學段銜接，課程內容“少而精”，對每個學段學生“學到什么程度”作了較為細致的描述。課標修訂后減少了主要概念的數量，增強了大概念的導向性，給科學課堂教學釋放了更多的空間，同時給予了科學探究更廣闊的容積，使教師在教學過程中可以采取適宜的教學策略，更好地引導學生走向科學本質的學習，邁進科學的深度學習。

要培養學生的核心素養，必須要在科學概念中開展深度學習，課標要求教師設計并實施能夠促進學生深度學習的思維型探究和實踐，即要求學生掌握學科的核心知識，理解學習的過程，把握學科的本質及思想方法，形成積極的內在學習動機、高級的社會情感、積極的態度、正確的價值觀，成為既具獨立性、批判性、創造性，又有合作精神，基礎扎實的優秀學習者。[1]

深度學習知識稀釋還原教學策略提出，教學中應引導學生深度感悟、深度互動、深度體驗、深度評價，以有效促進學生深度學習的觀點，從而有效發展學生的學科核心素養。[2]使用知識稀釋還原策略的目的就是要在課堂40分鐘里幫助學生深度學習、深入思考，達到科學思維的提升，培養科學素養。

一、知識稀釋還原策略的理論基礎

葉東福在《概念教學的“稀釋還原”藝術》中提出物理概念教學可以使用“稀釋還原”手法來闡述化解。教師應沿著“概念—稀釋—還原”的教學路徑來實現概念構建。在教學中，不僅如此，學習材料、探究任務、科學觀念和實踐體驗均可嘗試稀釋還原。

科學課程把探究實踐作為學生學習科學的重要方式，教師在使用知識稀釋還原策略的過程中切忌脫離學習目標的實際需求進行知識稀釋還原，莫要硬稀釋、硬還原。本文以小學科學三年級“影子的秘密”為例，具體談談如何通過知識稀釋還原策略實現該階段課程要求。

在《義務教育科學課程標準(2022年版)》中，本課教學內容指向的核心概念是“物質的運動與相互作用”，學習內容為“聲音與光的傳播”。課標中對三、四年級的要求是識別來自光源的光(如太陽光、燈光)或來自物體反射的光(如月光)，描述光被阻擋時形成阻擋物影子的現象。

二、知識稀釋還原策略課堂教學的實施

(一)稀釋學習材料，還原科學探究

大多數的科學課堂都有科學探究的過程，但是不少教師走進了重科學探究、輕科學思維的誤區。在課堂教學中，教師可以分步為學生提供科學材料，以更好地促進學生對科學觀念的探索，促進科學思維的形成。教師可在第一輪探究活動時僅提供核心材料，引導學生在核心材料的幫助下，通過實際探索，自行打開科學觀念的大門，將科學探究的過程交還給學生，使學生走向真正意義上的探究。這個過程就是有深度的學習，學生以全部的思想和精神去感受和體驗學習活動的豐富復雜、細微精深，真切或模擬地去體驗伴隨活動而來的感覺經歷。

在構建光在行進中被阻擋就會形成阻擋物的陰影時，一般教師的做法就是出示屏、電筒、遮擋物三種器材，讓學生制作影子。在生活經驗和普通引入的支持下，幾乎每個學生都能夠將遮擋物放在光線和屏中間，實驗成功率極大，探究就結束了，但學生對影子的形成原理還沒有深入思考，沒有達到構建深層次的知識體系。

只有當學生對影子形成的原理深入思考后才能更好地幫助學生理解“日食、月食、月相變化”。根據知識稀釋還原策略，教師可以將材料進行稀釋，分組提供不同材料，或分批次交給學生進行探究(表1)。在課堂上，教師只提供手電筒作為實驗器材，學生拿到了手電筒在制作影子的過程中，會自然尋找遮擋物和屏，進而發現只有光源是不夠的。有了這樣的認知沖突，學生就能夠深入思考屏和遮擋物存在的必要性，從而養成嚴謹的邏輯思維。知識構建的整個過程均是學生主動探索，探究與實踐的過程真實且富有生命力。

表1

(二)稀釋探究任務，還原學習目標

學生學習邏輯的培養是一個循序漸進的過程，往往在處理復雜任務時暴露出能力有限。教師可基于科學大觀念、大任務和大項目，將復雜的科學任務稀釋成多個簡單的科學任務，細化每一個小任務。例如本課可以將科學觀念拆分成探究影子的產生、影子的變化規律和“影子故事創編”三個任務，其中影子的變化規律又稀釋為引導探究活動“造一個大影子”和自由探究活動“影子更多的變化”，讓學生在每一段有限的時間內關注一個可“摘取”的任務，達成簡單的學習目標，如爬梯一般，在構建局部科學觀念中逐步完成整體科學觀念的構建。

(三)稀釋交流研討，還原科學思維

研討的本質是學生從具體的探究活動中提煉出理性認知(科學觀念)的過程，是促進學生的認知和思維的二次發展。研討的問題常為學生需要達成的課堂學習目標，因此研討必然是圍繞著科學觀念開展深層次的思考，引導學生歷經從探究實踐到科學觀念，從科學觀念到責任態度，最終形成科學思維的過程。

在此過程中，研討問題的處理很關鍵，有的教師是在完成了所有課堂環節后才進行研討，但這樣的方法不適配每一節科學課。筆者認為研討應基于師生互動，因此研討問題分兩類：一類適宜在完成課堂任務后回顧探究過程時，進行統一研討；另一類適合稀釋分解在科學探究的過程中，逐步研討。“影子是怎樣產生的”和“影子可以發生哪些變化”兩個研討問題就不適合放在最后進行研討。這兩個問題可以推進學生探究，使探究更深入，故這類問題邊探究邊研討能更好地發揮研討問題的價值。“影子可以發生哪些變化”應在探究過程中分解研討。探究過程即是研討，探究的結論即是研討的回答。筆者認為這一類研討問題更適合稀釋分解在科學探究的過程中。通過稀釋研討，將研討問題拆解，重復學科專家的思考過程，給學生搭建了一個“腳手架”，讓學生在科學探究的過程中逐步完成思維的沉淀。

“想一想，太陽的位置與影子的變化有什么關系”是建立在本課探究活動完成的基礎上進行研討，是探究結果的深化延伸，基于探究活動，高于探究內容。這類問題適合在完成基礎科學觀念構建后，統一進行研討。

(四)稀釋科學觀念，還原科學本質

有的教師精簡提煉相關的科學觀念來開展教學，而如果只通過三言兩語傳輸給學生科學觀念，指望學生從此記得這個知識，是不太實際的；就算多次練習及“糾錯”后，仍有可能部分學生處于不解狀態。如果知識只有視覺的短暫停留，一段時間后就會被遺忘，只有主動學習，知行合一，知識才能留存。沒有給學生經歷知識的獲得過程及實踐和運用的機會，學生會覺得枯燥。教師應將科學觀念稀釋成簡單的小概念或容易觀察到的現象再教授給學生，幫助學生在具體情境或實際探究中獲取經驗。

本課教學的一般做法是通過觀看圖片，聚焦“影子的變化是怎么產生的”，讓學生知道光源、遮擋物和屏(接收影子的平面)是影子產生的條件。雖然學生通過觀察圖片，很容易發現影子產生的條件，但整個過程卻是教師告知的，學生的思考停留在了表面，沒有深度。一節課下來，學生僅記得影子產生的三個元素，并未深諳影子產生的原理。教師可嘗試將“描述光被阻擋時形成阻擋物影子的現象”稀釋為“描述光被阻擋時形成影子的現象”和“描述影子的變化”。第一個關鍵詞是“形成影子”，教師可以提問：“如果我們想把影子搬到教室里，你打算如何做？”同樣是開門見山切入主題，這句問話能使學生深度思考，避免了探究失去深度。

“描述影子的變化”實際就是探究影子的變化規律。影子的變化，可以改變光源、遮擋物和屏的位置，還可以改變照射角度等，變化的角度有大小、方向、長短、形狀等。“影子的變化”可以探究的內容很多，如未經稀釋直接讓學生探究影子的變化，學生會茫然無措，不知道從何處著手。教師可將此探究分成“造一個大影子”和“影子更多的變化”，在“造一個大影子”中解決影子的大小變化，在半開放式的探究活動“影子更多的變化”中解決方向、長短、形狀等變化，幫助學生在具體的任務中有目的地進行探究。通過探究“造一個大影子”培養學生對比觀察的科學思維，以便第二個半開放式活動的推進和學生科學觀念的構建。這樣處理將“影子的變化規律”稀釋成容易理解的現象，促使學生的大腦處于興奮的狀態，讓他們迫不及待進入科學深度學習，主動參與知識的發生過程。

(五)稀釋實踐體驗，還原生活本真

核心素養的出口是生活與實踐。科技的進步離不開亟須解決的實際問題，課堂教學最終目標是培養學生解決生活實際問題的能力。在教與學的過程中，教師應盡量稀釋，積極還原生活元素，便于學生理解科學觀念，啟迪學生發現科學觀念和實際生活之間的關系。[3]還原的方式可以是在教學中創設簡單而有探究性的生活情境，布置貼近生活的課后實踐作業；也可以是在課堂學習評價中利用生活情境問題來還原。課后作業是學生鞏固知識的重要途徑，但教師不能將其局限于教材的知識，而應多開發適宜的實踐類作業，使科學觀念得以延伸應用，提升學生解決實際問題的能力。

本課可在課堂上引導學生借助手影或皮影進行故事創編，課后繼續創編，這一設定稀釋了教與學的過程，在還原傳統文化的元素基礎上，再次將創造影子的過程還原給學生，深化了課堂學習內容。這樣的設計可以使學生將科學觀念和具體的生活情景聯系起來，使科學觀念不再是冰冷的知識，而是具有溫度的生活。

學生對教師教學行為的理解程度決定了課堂的學習效果，知識的稀釋還原策略通過稀釋和還原兩部分促進小學科學課堂教學學生的深度互動、深度體驗和深度感悟，逐步領著學生“像學科專家一樣思考與行動”，引導學生進入深度學習，促進學生科學思維養成，凸顯科學在立德樹人過程中的獨特價值，讓教學變得既有溫度又有深度。