《電路暗箱》實驗課堂的深度學習讓學生“像科學家一樣思考”

〔摘" "要〕" 讓學生“像科學家一樣思考”，這個要求看起來有點高，其實我們是可以實現的，而且是必須做到的。在小學科學教學中，教師應當想得遠一點，教得深一點，組織學生開展深度學習，引導學生“像科學家一樣思考”，模仿、嘗試和體驗科學家的工作經歷，學會用科學思維去解決問題。本文以《電路暗箱》教學為例，闡述了如何構建深度學習的科學課堂，讓學生“像科學家一樣思考”。

〔關鍵詞〕" 小學科學； “像科學家一樣思考”；深度學習

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " "〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）" 11" " 100-003

人民日報上的一篇文章《讓孩子學會“像科學家一樣思考”》，著重論述了“深入開展科學教育的緊迫性與重要性”，提出了“讓孩子‘像科學家一樣思考’”，強調“讓科學能力超越科學知識”。科學家具有獨立思考、大膽想象、勤奮執著等品質，他們的思維具有客觀性、預見性、邏輯性、精確性等特點，他們的思維方式主要有觀察提問、提出假說、設計實驗、收集信息、分析數據、持續改進等。

“讓孩子像科學家一樣思考”這個要求看起來有點高，其實我們是可以實現的，而且是必須做到的。科學課程作為一門體現科學本質的綜合性基礎課程，承載著對學生進行科學啟蒙教育和提高全民科學素質的使命。小學科學教學應當立足學生核心素養，重視科學知識和技能教學，幫助學生了解常見的科學基礎知識，掌握科學探究和實踐的基本技能，關注學生科學思維，培養學生科學研究能力與科學家精神，幫助學生形成良好的科學態度，學會承擔社會責任。

在小學科學教學中，教師應當引導學生模仿、嘗試和體驗科學家的工作經歷，讓學生親身經歷觀察思考、提出問題、猜想假設、實驗驗證等一系列探究實踐過程，學會用科學思維去解決問題，提高學生的科學探究能力與實踐能力。在小學科學教學中，要使學生學會“像科學家一樣思考”，教師應當打造以生為本的課堂，構建學為中心的課堂，創造深度學習的課堂。教師不僅要激發學生科學興趣，喚醒學生主體意識，還要主動讓出課堂位置，給學生創造自主學習的機會。要優化教學手段方法，豐富探究實踐活動，給學生提供學習的支架，為學生探究賦能助力。教師應當引導學生“像科學家一樣思考”，尋找問題解決的思路和方法，經歷有序而完整的問題解決過程，加深對知識的理解，實現知識的有效建構。筆者以《電路暗箱》教學為例，談談如何構建深度學習的科學課堂，讓學生學會“像科學家一樣思考”。

一、創設問題情境，引發好奇，鼓勵學生思考

教育家陶行知說：“有了問題才會思考，有了思考，才有解決問題的方法。”問題是思維的發動機，科學家具有積極的問題意識，具有獨立的思考習慣，具有打破砂鍋璺（諧“問”）到底的勇氣。深度學習的科學課堂首先是學生主動參與的課堂，是學生能動思考的課堂。在小學科學教學中，教師要重視學生問題意識培養，激發學生積極思考，點燃學生思維火花。

在小學科學教學中，教師可以通過創設問題情境，將科學問題融入具體的生活場景，依托情境吸引學生注意力，引發學生好奇心，引導學生在情境中思考。如在教學《電路暗箱》一課時，筆者創設了一個真實的問題情境，給學生展示出一根紅色導線（手中握住的部分已經被預先剪斷），讓學生觀察并思考：“這根導線是連通還是斷開的？”鄧同學舉手回答：“這根導線是連通的，因為左邊和右邊都是紅色的。”他還說出了推斷理由，回答可謂有理有據。周同學提出不同意見：“我猜老師手中的導線是斷開的。”在出現兩種不同的猜測結果后，筆者接著提問：“這根導線到底是連通還是斷開的，怎樣才能知道答案呢？”“老師把手張開讓我們看看就知道了。”一大半學生讓我把手張開，我沒有這樣做，而是繼續追問：“如果不允許張開，你還有其他什么辦法嗎？”“可以用一節電池、一個燈泡和一根導線做成一個簡單電路，把老師手中導線的兩端接入電路，看看小燈泡亮不亮就能知道。”王同學提出了檢驗導線是否連通的新方法。“這個方法好，制作一個電路檢測器來檢驗，就不需要張開手掌了。小王可真厲害，還學會利用前面學到的知識和方法來解決新的問題。”筆者邊表揚邊向學生介紹“暗箱”“檢測器”，“老師手掌握住導線，而且不能打開，我們就把手掌心這部分叫作暗箱，為檢驗暗箱而設計的一個簡單電路稱之為檢測器。”

愛因斯坦認為：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要。”因為解決問題往往只要利用已有知識、技能、方法就可以了，而提出問題則需要學生展開豐富想象，進行高階思維，常常帶有創造性成分。讓學生自己提問，更能激活學生思維，促進學生思考，使學生將好奇心轉變為新問題，并轉化為探究學習的動力。我們在科學教學中，盡量引導學生在觀察中思考，讓學生自己提出問題，以激發學生創新思維。

二、精選實驗材料，提供結構性材料，支撐探究實踐

一切推理都必須從觀察與實驗中來。觀察與實驗是科學探究的重要方法。在小學科學教學中，教師常常會設計觀察活動與實驗活動，讓學生用眼睛看一看，動手做一做，搜集相關信息，為推理發現提供事實證據支持。無論是觀察還是實驗，都離不開材料的支持。

實驗材料的選擇是科學教學準備的重要內容，選擇好的實驗材料能夠發動和促進學生科學探究，對學生的探究實踐起到有效的支撐，優秀的科學教師會在課前充分準備，精心設計選擇實驗材料，會根據學生年齡特點與教學需要，給學生提供具有結構性與可操作性的材料，以提高實驗操作的準確性與效率性。

結構性材料體現在材料的種類、數量、質量等方面清晰明確，能夠符合實驗要求，可以確保實驗安全，保證實驗結果可靠。責任心強的教師，會在課前反復檢查實驗材料，會親手進行實驗操作，及時發現實驗材料存在的問題，對實驗失敗原因進行分析，對實驗材料進行改進優化，以精準控制實驗材料的數量，及時更換不合格的材料，確保實驗材料的安全性與可操作性，提高學生實驗操作的成功率。在教學《電路暗箱》一課中，筆者給自己準備了一套演示材料：導線九根、電池兩節、小燈泡兩個、電池盒兩個、燈泡座兩個、電路暗箱一個。還準備了8套分組實驗材料，每組一套，分別有電池兩節、小燈泡兩個、導線七根，電池盒兩個、燈泡座兩個、電路暗箱一個。這里的電路暗箱是筆者親自設計的，一共有四個觸點，暗箱的里面有兩個觸點之間連接一節電池，有兩個觸點之間連著一個燈泡，有兩個觸點之間連接一根導線，還有兩個觸點之間沒有連接任何東西。結構性的材料為實驗操作的成功奠定了基礎，也為學生的深度思考與深入探究提供了保障。

三、適度指導實驗，引導猜想假設，助力思考設計

深度學習的科學課堂是思維型課堂，不僅要讓學生動手操作，還要讓學生動腦思考，要做到手腦聯動、做思融合，要在實踐操作的基礎上引導學生深度思考，從低階思維轉向高階思維。小學生的認知能力與動手能力往往比較薄弱，可能存在一些認知障礙和操作障礙。為了提高實驗操作實效，提升探究學習的深度，教師應當發揮好主導作用，適度進行實驗指導，指導學生設計實驗，指導學生操作實驗，指導學生分析實驗。

科學家從來不做無準備之事，他們在行動之前會認真思考，在動手之前都會精心設計方案。科學家的思維是科學的、嚴謹的，他們會進行大膽猜想，會提出各種假設，會計劃如何實驗。設計實驗是實驗教學中的一個非常重要的環節，要培養學生“像科學家一樣思考”，就要抓住實驗設計環節，引導學生猜想假設，自主設計方案。

有些科學教師比較輕視學生科學思維的培養，常常忽視實驗設計教學，往往把實驗方法直接提供給學生，讓學生按部就班地操作實驗，而不組織學生進行猜想假設，不引導學生思考討論，不讓學生自主設計實驗方案、自主探尋實驗方法步驟。筆者在實驗教學中，從來不會告訴學生怎樣做，不會讓學生依樣畫葫蘆，而是和學生一起討論設計，通過適當的指導，共同制定出實驗方案。《電路暗箱》一課中，利用檢測器進行檢驗，根據實驗現象分析推測，探究出電路暗箱內部的電路連接情況是教學的重點。在教學該重點內容時，筆者設計了兩輪實驗探究活動。首先，在引導學生認識了檢測器與電路暗箱之后，給學生提出一個新問題：“如果將一節電池或一個小燈泡接入檢測器，檢測器中的小燈泡會有什么變化？”讓學生猜測并說說理由。張同學說：“接入一節電池，電量增加了，檢測器中的小燈泡會更亮。”趙同學說：“連入一個小燈泡，電路中的電流就會分給兩個小燈泡，檢測器中的小燈泡會變暗。”在兩名學生猜測后，筆者著重引導學生討論如何設計實驗驗證張同學的猜測。通過討論使學生知道：在連入電池時，應當做兩次實驗，要把電池正向和反向兩次連入檢測器，因為電池正反兩種情況接入電路會引起不同的現象。經過指導學生討論交流，幫助學生解決了對“電池正負極不同安裝方式會產生不同結果”這一認知障礙，有效培養了學生正向思維能力。第二輪實驗探究活動是解密四點暗箱，筆者給學生展示了一個預先設計好的電路暗箱，該暗箱有四個觸點，相對比較復雜。為了防止學生操作失誤，幫助學生掌握正確的實驗方法，使學生學會有序實驗，在檢測時做到“不重復、不遺漏”，筆者組織學生分析討論，指導學生畫圖、列表，依次羅列出需要檢測的六對連接點：A—B，A—C，A—D，B—C，B—D，C—D，弄清楚每對連接點應當分別檢測兩次，正向、反向各連接一次，一共需要檢測十二次，在學生完全掌握了正確的實驗方法和步驟后，筆者才讓各組學生拿出材料動手實驗。

四、分組實驗操作，集體展示交流，引導分析總結

實踐是檢驗真理的唯一標準。科學家在進行推理時往往要借助事實性證據，需要通過實踐去驗證他們的猜想，而這些事實性證據需要他們親自動手操作，通過嚴謹的實驗去收集整理，然后借助真實的數據信息展開分析推理，從而得到正確的結論。實驗操作是實驗教學的重要環節，是借助實驗器材的操作，實施實驗方案的過程。實驗操作活動常常采取小組合作的方式，將全班學生劃分為若干實驗小組，讓學生分組實驗操作，小組分工合作，同伴協同配合，共同完成實驗任務。在實驗操作結束后，教師還要組織學生集體展示交流，讓各小組匯報實驗中獲取的信息，引導學生分析信息，進行合情推理，從中發現規律，總結出結論。

譬如，教學《電路暗箱》一課中，筆者組織學生在討論中掌握了檢測電路暗箱的實驗方法、操作流程、注意要求之后，讓小組長從抽屜里取出實驗材料，帶領小組成員開始動手操作，每個組員都有任務，一個負責連接暗盒觸點，一個觀察匯報現象，一個擔任記錄員，一個擔任監督員。在所有小組完成實驗操作之后，筆者挑選了兩個小組代表進行展示匯報，因為8套暗盒里的電路連接方式不完全一樣，分為兩種不同設置的電路暗盒。兩個小組匯報各自實驗中觀察到的實驗現象，并根據每兩個觸點接入檢測器中燈泡發生的變化分析推測出暗盒中連接情況。在展示交流環節，筆者重點引導學生討論分析，根據現象進行推斷，訓練學生的逆向思維，指導畫出暗盒內部電路圖，培養學生表達能力。在充分展示交流與分析推斷后，筆者讓學生打開暗盒驗證推測，并適當修正電路圖。

讓我們在小學科學教學中，想得遠一點，教得深一點，打造富有深度的科學課堂，組織學生開展深度學習，引導學生“像科學家一樣思考”，“像工程師一樣解決問題”，培養學生的科學思維能力與科學家精神。

參考文獻

[1]謝木生.小學低年級科學實驗教學有效性的提升對策思考[J].名師在線，2022（26）：50-51.

[2]朱改敬.數字化技術使實驗教學更加有趣有效[J].小學科學，2024（3）：46-48