以《影子的秘密》教學為例思考基于兒童的課堂設計

焦穎

小學科學課堂上進行的應是“兒童的科學”，即在體現(xiàn)科學特質(zhì)的同時，也必須符合兒童的年齡特征和心理發(fā)展的需要。所以，在科學課堂的教學設計中更需要我們關(guān)注我們的學生，研究我們的學生，讓他們真正成為科學學習的主動參與者，在教師的引導下開展真正屬于他們自己的科學研究。本文結(jié)合我在《影子的秘密》一課中的教學設計和課后反思，例談科學課堂基于兒童的教學設計。

《影子的秘密》是教科版科學三年級第三單元的第3課。通過前兩課的學習，制作簡易日晷，學生已經(jīng)了解了陽光下影子的變化規(guī)律這些基礎鋪墊，繼續(xù)探究影子“背后的秘密”——形成和變化的條件。本課的科學概念目標是：理解影子產(chǎn)生的條件，明確光源和遮擋物的變化會導致影子的變化，明白影子的變化包括方向和大小長短的變化。探究目標是：引導學生能用實驗研究影子的形成和變化的秘密是本課的重點;根據(jù)實驗發(fā)現(xiàn)，實事求是地分析光源阻擋物和影子這三者之間的關(guān)系，是本課的難點。掌握模仿和創(chuàng)作不同手影的方法，是提高學生核心素養(yǎng)，組織學生學科實踐的升華活動。本課的科學態(tài)度目標是：培養(yǎng)學生分工合作，樂于參與，探索“影子秘密”的興趣;積極尋找改變影子的方法，體會創(chuàng)作手影帶來的樂趣。根據(jù)學生的學情和本節(jié)課的具體目標，我做了如下設計。

一、基于兒童科學前概念的教學了解

科學家研究發(fā)現(xiàn)：兒童第一次睜開眼睛，呈現(xiàn)在他面前的便是一個五彩繽紛、奇妙無比的陌生世界。由于多種科學現(xiàn)象對兒童感官的刺激，隨著年齡的增長，兒童大腦便逐漸形成了對各種事物的感知。因此，在學習科學知識之前，對多種科學現(xiàn)象便已有了自己的認識，并形成了一些與科學知識相?；虿槐M一致的觀念和規(guī)則，這就是前概念。因為影子的現(xiàn)象對于每個孩子都是很熟悉的，所以影子的形成，應該也都有自己的一套解釋。所以，我的第一個活動就是基于學生前概念，進行了一系列的設計。

活動開始，我以猜謎語手影戲表演的形式導入，可以使學生迅速地集中精神，很快進入課堂角色。追問：“現(xiàn)在你最想知道的問題是什么？”學生很自然地就聚焦到了“手影的變化是怎樣產(chǎn)生的？”等問題中來。

在引導對問題的探究中進入了探究活動1——影子的產(chǎn)生。

首先拋出了第一個問題：“影子的產(chǎn)生需要哪些條件”。

接著出示兩張產(chǎn)生影子的照片，讓學生通過觀察，猜測影子的產(chǎn)生需要哪些條件。學生很快就猜測出了要有光和物體，但是沒有學生想起來還需要一個呈現(xiàn)影子的平面，我在學生的回答中順著學生的思維，引導出來光源、阻擋物這兩個科學概念。特別是在介紹“光源”時，我是這樣做的：追問，“需要光，就應該找到一個可以發(fā)光的物體，對嗎？”學生例舉手電筒、太陽、蠟燭等，我順勢點出了“像太陽這樣可以自己發(fā)光并且正在發(fā)光的物體叫作光源”。并演示手電筒打開發(fā)光，是光源，那關(guān)上呢？學生發(fā)現(xiàn)不再發(fā)光了，所以判斷不是光源，那么對于剛才光源的舉例，怎樣表述更加準確呢？學生很快就自我糾正：“是打開的手電筒和燃燒的蠟燭才是光源?！薄澳亲钃跷锏淖饔檬鞘裁茨?？”學生只知道是產(chǎn)生影子，并不知道阻擋的是什么。對于呈現(xiàn)影子的屏，學生很多都說不出來。

二、基于兒童科學思維的實驗設計

三年級正是學生科學思維發(fā)展的關(guān)鍵期。培養(yǎng)學生嚴謹?shù)倪壿嬎季S能力、科學的動手操作能力、深刻的觀察能力和對現(xiàn)象的分析比較能力，都是科學課的探究目標，同時鑒于又是剛剛進入起步階段，很多要求又不能一蹴而就，需要每一節(jié)課的科學規(guī)范的逐步滲透，做到既潤物無聲，又嚴謹嚴格。這就需要教師在平時的教學中，掌握好兒童思維的發(fā)展特點，讓學生在無形中接觸的再微小的實驗，也是充滿著科學性、嚴謹性的探究過程。

了解了學生的前概念，怎樣在學生現(xiàn)有的概念基礎上，讓學生的科學素養(yǎng)得以提高呢？

接著我拋出了第一個環(huán)節(jié)的第二個問題：“只要具備了這兩個條件就一定會產(chǎn)生影子嗎？利用手電筒和小木塊，你覺得怎樣設計這個實驗，可以證明你的想法呢？”

很多教師的科學課在這一環(huán)節(jié)的處理上，常規(guī)做法是這樣的：讓學生先動手體驗，然后匯報，“制造影子，你是怎樣做的？”學生在描述操作過程中其實就把影子的形成過程說了出來，追問：“你發(fā)現(xiàn)了什么？”然而這個問題拋出去以后，學生只知道光照在物體上就產(chǎn)生了影子，至于為什么等問題，就說不出所以然了。

從新課標的解讀中我們體會到，科學探究的目的是學生科學核心素養(yǎng)的提高。我認為，對學生進行實驗前的學科思維的培養(yǎng)，正是科學課學核心素養(yǎng)形成的基礎。所謂“磨刀不誤砍柴工”，我設計的這個操作前的思考和分析的過程，也充分地暴露了學生的前概念水平，使學生發(fā)現(xiàn)了很多原來自己知識中的盲點。因為這些知識點正是生成于學生思維的生長點之上的，所以很多概念和方法的出現(xiàn)也就水到渠成了。比如：通過討論，首先發(fā)現(xiàn)了只有光源和阻擋物不行，還得出現(xiàn)一個可以呈現(xiàn)影子的平面——“屏”。其次，怎樣證明三者的擺放順序？怎樣證明三者缺一不可？經(jīng)過這些細致的思考，學生明白了模擬的原理、對象和過程，實驗操作也更加嚴謹更有科學性了。特別是在匯報的時候，一個小組為了更深入體驗這個問題，根據(jù)現(xiàn)場條件投影儀和幕布，居然讓在投影儀前面和后面的同學分別舉起了手，“為什么只有前一個同學的手在屏上產(chǎn)生了影子呢？”通過這樣簡單的對比實驗，學生終于意識到了阻擋物的作用是阻擋住光，同時也明白了，阻擋物必須在光源和屏之間。

然后解決第三個問題：“影子是怎樣形成的？”

在積極的討論交流和細心的觀察中，學生順理成章地弄明白了影子產(chǎn)生的奧秘。

三、基于兒童探究能力的創(chuàng)新型學具

在本課的探究活動2——“影子的變化”這一教學活動中，在第一個環(huán)節(jié)的影子形成條件的影響下，我拋出了本節(jié)課的第四個問題：“影子形成需要這些條件，你認為要改變影子，那應該改變什么條件呢？”學生自然想到了要改變光源和阻擋物。逐步追問：“你想怎么改變？”引導學生模擬出改變光源的動作，引導出改變光的“照射角度”和“照射距離”和改變阻擋物的“擺放方式”這三個概念。再次引導為了實驗公平，在實驗中，如果改變其中一個條件，另外兩個條件就要保持不變，從而滲透對比實驗的意識培養(yǎng)。AFF0A036-B80C-4562-8286-3D557337B314

但在具體操作中，這樣的對比實驗對于三年級的學生來說是有難度的。首先是設計實驗時思維的跨度加大，課標要求是滲透，但從科學的嚴謹性來說，在操作時要嚴格做到，所以實驗操作的干擾因素更大，很多時候是很難完成三個實驗并得出科學結(jié)論的。為此我設計了專用的有結(jié)構(gòu)教具。（如下圖）

半圓形的面板既可以清晰地表示照射角度和方向的變化，又可以控制照射距離的不變;光源操縱桿用伸縮天線構(gòu)建，可以靈活轉(zhuǎn)動角度，還可以拉伸改變光源的遠近;操縱桿上放置了夾子，正好適用于物體的豎放和橫放，方便描出影子形狀的變化。

創(chuàng)造性器材的使用既讓學生感受到對比實驗中變量的控制，使探究更加嚴謹，又解決了三年級學生動手操作能力不足的問題，并且大大激發(fā)了學生的探究興趣，使實驗結(jié)果更容易觀察和記錄。學生很快發(fā)現(xiàn)了改變光源和阻擋物給影子帶來的方向、長短、大小、形狀的變化，大大提高了實驗探究的效率，使學生的創(chuàng)新精神和思維能力迸發(fā)出了火花。

四、基于學生科學實踐能力培養(yǎng)的拓展游戲

2022年版《義務教育科學課程標準》發(fā)布，我們讀懂了很多原課標的理念升華，比如原課標要求我們要帶領(lǐng)學生經(jīng)歷科學探究，當科學探究已經(jīng)成為科學課的必備環(huán)節(jié)之后，新課標指出，要帶領(lǐng)學生經(jīng)歷連貫的、有意義的科學實踐活動。

在進行手影游戲時，怎樣有效地利用課堂的有限空間，讓手影游戲的創(chuàng)造更高效更有意義？我的創(chuàng)新教具，起到了作用——把這個教具倒過來放在桌面上，原本垂直照射的光源，現(xiàn)在變成了水平照射，把光源拉到最遠，打開遮擋面板，露出一塊幕布，可以供學生模擬手影的變化，感受手影游戲的魅力。本次體驗效果很好，有的學生利用手和頭發(fā)，模擬出了悠閑的鴕鳥，有的學生邊模擬物象邊講述起了故事……這個游戲讓學生學以致用，利用所掌握的原理，不但改變了影子的形狀，還很好地展示了影子的方向、長短和大小的變化。整個實踐活動，使全體學生都在科學探索中體驗到了成功的樂趣，增強了自信心。

五、基于STEM理念的項目式教學的延伸

STEM理念下的項目式教學就是將科學（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學（Mathematics），甚至藝術(shù)（Art）融合在同一個主題的活動。通過不同的探究環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和技術(shù)素養(yǎng)。比如學校想在校園的人工池塘的某處建一座小橋，我們?nèi)绻鲞@樣的一個項目式活動，可以按照這樣的步驟：首先，組織學生通過觀察和思考，完成一張橋的設計圖;然后，通過“科學”不斷地檢驗假說，推翻錯誤，一點一點地弄明白在自己探究的這個活動中什么樣的橋梁結(jié)構(gòu)是最穩(wěn)固的;然后利用“工程”中科學的原理去解決問題，比如在建模實驗中，思考怎樣設計才能讓出行更方便，讓路人更安全，怎樣安排更省材料;“技術(shù)”則是在做這個橋梁模型時所要用到的測量技術(shù)、相關(guān)設備和工具，以及對設備的研發(fā)和使用;“數(shù)學”則是貫穿在每一個環(huán)節(jié)之中，因為對數(shù)據(jù)的計算、分析是上述所有內(nèi)容的基礎。怎樣讓這座橋更美觀，更體現(xiàn)學校師生的精神風貌，這又涉及“藝術(shù)”的范疇。

那么，怎樣的STEM活動設計才是學生在科學課上最需要的？其根本就是教師要了解我們的學生，要熟悉他們的身心發(fā)展規(guī)律，明確他們的興趣點所在，掌握他們學習的基礎和現(xiàn)有能力，在此基礎上設計我們的課題環(huán)節(jié)，為學生的日后學習和終身發(fā)展打下牢固的基礎。因此，科學課中的STEM理念下的活動環(huán)節(jié)的教學設計，一定要基于兒童的身心特點和探究能力來安排。

經(jīng)過本節(jié)課的探究，學生掌握了影子形成的原理和變化的因素，又在實踐活動中激起了濃厚的創(chuàng)造手影的興趣，課后作業(yè)做什么呢？我安排了創(chuàng)建“皮影戲”的項目化活動。活動要求：了解皮影戲的原理;感受皮影戲的演出特點;小組合作編寫一則3分鐘以內(nèi)的皮影小故事;小組合作自己制作皮影戲人物和演出相關(guān)道具;成果展示，以小組為單位，展示屬于我們自己的皮影故事;項目完成時間兩周。

在兩周的時間里，學生查資料，編劇本，做任務，練習演出。這個過程，才是整個科學教學活動中真正展現(xiàn)科學核心素養(yǎng)提高的天花板，它展現(xiàn)了學生的學習能力、動手操作能力、創(chuàng)新能力、分工合作能力。舞臺小天地，但是這個小天地，讓家長、教師，以及學生自己都看到了光輝燦爛的未來。AFF0A036-B80C-4562-8286-3D557337B314