〔摘" "要〕" 以教科版科學(xué)四年級下冊“電路”單元為例,探討核心素養(yǎng)導(dǎo)向下單元實(shí)驗(yàn)作業(yè)的設(shè)計(jì)與實(shí)施,其教學(xué)與實(shí)踐意義較大。從基于整體實(shí)現(xiàn)情境創(chuàng)意,到落實(shí)目標(biāo)聚焦素養(yǎng)發(fā)展,再到關(guān)注學(xué)生從無趣探索到習(xí)學(xué)共生的轉(zhuǎn)變,探討單元實(shí)驗(yàn)作業(yè)設(shè)計(jì)對提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的意義與實(shí)踐路徑。實(shí)踐證明,三個(gè)“走向”,能夠更好地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)力、實(shí)驗(yàn)力與核心素養(yǎng),助力于科學(xué)教學(xué)的內(nèi)涵式改革。
〔關(guān)鍵詞〕" 小學(xué)科學(xué);核心素養(yǎng);“電路”單元;實(shí)驗(yàn)作業(yè)
〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " (2025)12" " 0077-03
科學(xué)課程核心素養(yǎng)包括科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任四個(gè)方面,其中“探究實(shí)踐”是基礎(chǔ)教育階段比較重要的素養(yǎng)之一。探究實(shí)踐離不開接地氣、接生活的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》明確指出:科學(xué)課程應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)教學(xué),通過實(shí)踐活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和解決實(shí)際問題的能力。這一提法與核心素養(yǎng)的理念是一致的,旨在凸顯通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)提升探究實(shí)踐的實(shí)效性。其中,設(shè)計(jì)單元實(shí)驗(yàn)作業(yè)并促使學(xué)生親力親為,是提升科學(xué)核心素養(yǎng)的基本路徑。
傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)作業(yè)往往存在形式單一、脫離實(shí)際等問題,難以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提升其綜合素養(yǎng)。教科版科學(xué)四年級下冊“電路”單元作為小學(xué)科學(xué)課程中的重要組成部分,為學(xué)生理解電的基本知識和培養(yǎng)實(shí)踐能力提供了契機(jī)??茖W(xué)教師應(yīng)基于核心素養(yǎng),設(shè)計(jì)并實(shí)施具有創(chuàng)新性和有效性的單元實(shí)驗(yàn)作業(yè),引導(dǎo)學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)走向主動(dòng)探索,實(shí)現(xiàn)科學(xué)素養(yǎng)的提升,為科學(xué)教學(xué)改革提供更多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
一、突出整體,從“機(jī)械熟題”走向“情境創(chuàng)意”
認(rèn)真分析小學(xué)科學(xué)探究活動(dòng),往往“機(jī)械熟題”較多,而“情境創(chuàng)意”較少。毋庸置疑,“機(jī)械熟題”只關(guān)注知識技能與基本操作,較少關(guān)注素養(yǎng)立意與科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。這就需要教師從整體上將教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行有機(jī)整合,形成一個(gè)完整的教學(xué)體系,使實(shí)驗(yàn)作業(yè)與整個(gè)單元的教學(xué)相協(xié)調(diào)。教師應(yīng)遵循整合性原則、情境性原則、創(chuàng)意性原則、啟發(fā)性原則,創(chuàng)設(shè)貼近生活、具有情境性的創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)作業(yè)。就教科版科學(xué)四年級下冊“電路”單元而言,教師應(yīng)梳理教材、創(chuàng)設(shè)情境,實(shí)現(xiàn)從知識立意到素養(yǎng)立意的轉(zhuǎn)變。
(一)將零散知識合成系統(tǒng)概念
實(shí)驗(yàn)作業(yè)應(yīng)將不同的知識點(diǎn)融合在一起,確保教學(xué)內(nèi)容的連貫性和一致性,使學(xué)生能夠形成一個(gè)完整的知識框架?!半娐贰眴卧拿空n都安排了一至兩個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng),通過實(shí)際應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)活動(dòng),加深學(xué)生對概念的理解,掌握基本知識技能。
【案例1】制作彩光臺燈
首先以情境任務(wù)的形式布置作業(yè):設(shè)計(jì)和制作1臺能發(fā)出多種顏色的彩光臺燈。
材料準(zhǔn)備:電池盒(含電池)、小電珠(不同顏色)、導(dǎo)線若干、開關(guān)、電阻(可選,用于調(diào)節(jié)亮度)、底座材料(如紙板、塑料等)。
步驟:設(shè)計(jì)電路圖——在紙上畫出簡單的電路圖,包括電池盒、開關(guān)、電阻(如果使用)、小電珠和導(dǎo)線的連接方式;組裝電路——按照電路圖,將電池盒、開關(guān)、電阻(如果使用)、小電珠用導(dǎo)線連接起來。確保所有連接都牢固且正確;測試電路——連接好所有部件后,打開開關(guān),檢查小電珠是否發(fā)光;調(diào)整與優(yōu)化——如果需要,可以調(diào)整電阻的位置或更換不同阻值的電阻來改變小電珠的亮度;裝飾與完善——將電路固定在底座材料上,然后,根據(jù)個(gè)人喜好對臺燈進(jìn)行裝飾。
以上實(shí)驗(yàn)將電路的基本概念(如電流、電壓、電阻等)融入實(shí)驗(yàn),整合成系統(tǒng)概念,使學(xué)生在實(shí)踐中理解和掌握這些概念。學(xué)生不斷嘗試、調(diào)整和優(yōu)化電路設(shè)計(jì),培養(yǎng)其科學(xué)探究能力和創(chuàng)新精神。
(二)讓學(xué)習(xí)過程對接真實(shí)體驗(yàn)
由紙筆問答型作業(yè)到對接真實(shí)體驗(yàn),是培養(yǎng)科學(xué)核心素養(yǎng)的基本途徑。真實(shí)的體驗(yàn)?zāi)軌蚴箤W(xué)習(xí)內(nèi)容更加生動(dòng)、有趣,貼近學(xué)生的生活實(shí)際。當(dāng)學(xué)生在具有真實(shí)性的情境中學(xué)習(xí)時(shí),他們更容易對知識產(chǎn)生好奇心和探索欲,從而主動(dòng)地投入學(xué)習(xí)活動(dòng)。
【案例2】用電調(diào)查和節(jié)電建議
記錄家庭中各類電器的名稱、功率和使用頻率。例如,統(tǒng)計(jì)每天電視機(jī)使用時(shí)長,查詢其功率,計(jì)算每日耗電量;對空調(diào)、冰箱、電腦等常用電器也進(jìn)行同樣的統(tǒng)計(jì)。觀察不同季節(jié)家庭用電總量變化,分析與氣溫、晝夜長短等因素的關(guān)系。調(diào)查家庭成員的用電習(xí)慣,如是否隨手關(guān)燈、關(guān)閉待機(jī)電器等。
通過以上科學(xué)調(diào)查,學(xué)生在家長幫助下,形成如下節(jié)電建議:根據(jù)電器使用頻率和功率,合理安排電器使用時(shí)間,如將洗衣機(jī)、洗碗機(jī)等大容量用電設(shè)備集中安排在電價(jià)低谷時(shí)段使用;短時(shí)間使用的小電器,如吹風(fēng)機(jī),盡量在洗漱等用水環(huán)節(jié)集中使用,減少開關(guān)次數(shù);推廣節(jié)能燈具,將白熾燈更換為節(jié)能型熒光燈或"LED"燈等。
在這樣的真實(shí)調(diào)查中,學(xué)生科學(xué)探究的半徑持續(xù)擴(kuò)大、體驗(yàn)持續(xù)加深,經(jīng)歷由“感”到“識”到“思”的過程,不經(jīng)意間提升了科學(xué)探究能力與素養(yǎng)。
(三)用探究經(jīng)歷發(fā)展學(xué)生關(guān)鍵能力
在實(shí)驗(yàn)作業(yè)探究過程中,學(xué)生需要對問題進(jìn)行分析、綜合、比較、分類、抽象、概括等,從而構(gòu)建合理的邏輯框架,提出假設(shè)和推理結(jié)論,發(fā)展關(guān)鍵能力。
第一步,市場調(diào)查,確定手環(huán)的主要使用人群,如青少年、運(yùn)動(dòng)愛好者、時(shí)尚達(dá)人等。通過問卷調(diào)查、訪談等方式收集目標(biāo)受眾對手環(huán)的需求和期望。問卷內(nèi)容可以包括對手環(huán)顏色的偏好、希望具備的功能、可接受的價(jià)格范圍等問題。
第二步,根據(jù)市場調(diào)查結(jié)果,確定手環(huán)的核心功能。例如,如果主要面向運(yùn)動(dòng)愛好者,那么可以設(shè)計(jì)具有計(jì)步、心率監(jiān)測等功能的手環(huán);如果是面向時(shí)尚人群,可以側(cè)重于獨(dú)特的發(fā)光效果和外觀設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上,規(guī)劃手環(huán)的基本結(jié)構(gòu),確定"LED"燈的位置和數(shù)量,以及如何通過電路實(shí)現(xiàn)不同的發(fā)光效果。
第三步,根據(jù)設(shè)計(jì)圖準(zhǔn)備所需的材料并制作表帶,按照設(shè)計(jì)圖開始組裝電路,進(jìn)行電路測試。將組裝好并通過測試的電路固定到手環(huán)主體的內(nèi)部,然后將準(zhǔn)備好的表帶與手環(huán)主體進(jìn)行連接。最后將點(diǎn)亮的手環(huán)拍照上傳。
以上科學(xué)探究過程培養(yǎng)了學(xué)生多方面的能力:信息收集與整理能力、數(shù)據(jù)分析與解讀能力、創(chuàng)意與創(chuàng)新思維能力、空間想象與視覺表達(dá)能力、邏輯規(guī)劃與系統(tǒng)思維能力、動(dòng)手實(shí)踐與問題解決能力等,有效地發(fā)展了學(xué)生的關(guān)鍵能力。
二、落實(shí)目標(biāo),從“知識立意”走向“素養(yǎng)發(fā)展”
小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)情境作業(yè)不應(yīng)空轉(zhuǎn),而應(yīng)探尋概念的銜接點(diǎn)、思維的提升點(diǎn)與能力的生長點(diǎn),將所學(xué)知識融會貫通,形成系統(tǒng)的知識體系,提升綜合運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力。這就需要實(shí)驗(yàn)應(yīng)強(qiáng)調(diào)知識的綜合性和整體性,打破學(xué)科界限,整合不同學(xué)科的知識和技能,真正實(shí)現(xiàn)由“知識立意”到“素養(yǎng)發(fā)展”的過渡。
(一)關(guān)注概念銜接點(diǎn)
概念銜接點(diǎn)是指在不同知識點(diǎn)或?qū)W科之間起到連接和過渡作用的關(guān)鍵概念或主題。學(xué)習(xí)電路知識后,學(xué)生了解了電流、電阻、燈泡等基本概念。制作彩光臺燈的實(shí)驗(yàn)作業(yè),就是將這些電路知識與生活中的需求相結(jié)合的一個(gè)很好的例子。學(xué)生理解不同顏色的燈泡是如何通過電路連接實(shí)現(xiàn)同時(shí)亮滅的,以及如何控制電流和電阻來調(diào)節(jié)燈泡的亮度。這就找到了科學(xué)知識與生活應(yīng)用之間的概念銜接點(diǎn),讓學(xué)生看到了科學(xué)知識在實(shí)際生活中的作用。再如,設(shè)計(jì)制作LED手環(huán)需要學(xué)生掌握各種電子元件的性能和特點(diǎn)。
(二)凸顯思維提升點(diǎn)
思維提升點(diǎn)是指在實(shí)驗(yàn)過程中,能夠引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行更深入思考、拓展思維邊界、提升思維能力的關(guān)鍵因素或問題。在“用電調(diào)查與節(jié)電建議”的科學(xué)實(shí)踐過程中,學(xué)生收集各種電器的用電數(shù)據(jù),如功率、使用時(shí)間、電量消耗等。這要求學(xué)生設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)收集方案,確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。通過分析用電數(shù)據(jù),學(xué)生探究不同因素對電量消耗的影響,如電器類型、使用頻率、使用時(shí)間等。在調(diào)查和分析的基礎(chǔ)上,學(xué)生提出切實(shí)可行的節(jié)電建議。這要求學(xué)生綜合考慮各種因素,如電器的使用需求、節(jié)能技術(shù)的可行性、經(jīng)濟(jì)成本等。這個(gè)過程中,學(xué)生的創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力得到了提升。
(三)突出能力生長點(diǎn)
能力生長點(diǎn)是指學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能夠發(fā)展和提升的特定技能或能力區(qū)域,它們超越了簡單的知識記憶,更注重于培養(yǎng)學(xué)生的分析、評價(jià)、創(chuàng)造等高階思維能力。比如,在“設(shè)計(jì)制作LED手環(huán)”中,學(xué)生將應(yīng)用工程設(shè)計(jì)過程來規(guī)劃和構(gòu)建手環(huán),包括選擇材料、設(shè)計(jì)電路布局和確保安全性。教師鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)意,設(shè)計(jì)獨(dú)特的手環(huán)樣式或功能,如使用不同顏色的LED來顯示不同的信息。在制作過程中,學(xué)生會遇到各種挑戰(zhàn)。這樣的實(shí)驗(yàn)作業(yè),突出了學(xué)生能力的生長點(diǎn),培養(yǎng)了關(guān)鍵技能和綜合素養(yǎng)。
三、關(guān)注發(fā)展,從“無趣探索”走向“習(xí)學(xué)共生”
優(yōu)質(zhì)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)一定要關(guān)注學(xué)生的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)由“無趣探索”到“習(xí)學(xué)共生”的轉(zhuǎn)變。“習(xí)”是對舊知的鞏固,將知識更加牢固地存儲在記憶中;“學(xué)”是對新知的拓展,包括學(xué)習(xí)新的知識、技能、方法等,不斷拓寬知識面,提升認(rèn)知水平和能力層次。通過有目的地做、有興趣地玩、有反思地學(xué),促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展,提升核心素養(yǎng)。
(一)標(biāo)準(zhǔn)前置,有目的地做
前置性實(shí)驗(yàn)作業(yè)要求學(xué)生在課前自主完成一定的學(xué)習(xí)任務(wù),這有助于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和自我管理能力,為終身學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。尤其是將評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)前置時(shí),學(xué)生自我評估學(xué)習(xí)進(jìn)度和成果,從而培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)和反思能力,避免淺嘗輒止,促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。同時(shí),有了清晰的目標(biāo)和方向,學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)會更加有的放矢,從而提高實(shí)驗(yàn)的成功率和效果。
(二)任務(wù)闖關(guān),有興趣地玩
任務(wù)闖關(guān)通過分階段、逐步深入的方式引導(dǎo)學(xué)生完成學(xué)習(xí)目標(biāo),激發(fā)學(xué)生的好奇心和探索欲,促進(jìn)他們的主動(dòng)學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)合作。在“電路”單元的實(shí)驗(yàn)作業(yè)中,設(shè)計(jì)了三個(gè)闖關(guān)任務(wù)。任務(wù)一:電路初探;任務(wù)二:電流與電壓的探秘;任務(wù)三:電路故障排除大挑戰(zhàn)。通過這樣的任務(wù)闖關(guān)設(shè)計(jì),學(xué)生能夠在有趣的游戲情境中完成學(xué)習(xí)目標(biāo),同時(shí)培養(yǎng)他們的實(shí)踐能力、問題解決能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。正如陶行知所說:實(shí)際生活向我們供給無窮的問題,要求不斷解決。我們朝著實(shí)際生活走,大致不至于迷路。
(三)思維碰撞,有反思地學(xué)
通過思維碰撞,學(xué)生接觸到不同的觀點(diǎn)和想法,從而拓寬視野,增進(jìn)對科學(xué)概念的深入理解。在反思過程中,學(xué)生需要評估信息的準(zhǔn)確性、邏輯性和可靠性,進(jìn)行“有反思地學(xué)”,這有助于培養(yǎng)他們的批判性思維能力。在“設(shè)計(jì)制作LED手環(huán)”的實(shí)驗(yàn)作業(yè)中,就需要學(xué)生反思項(xiàng)目的優(yōu)缺點(diǎn),提出改進(jìn)意見,如如何優(yōu)化電路設(shè)計(jì)、提高手環(huán)的舒適度或增加新的功能等。
“電路”單元實(shí)驗(yàn)作業(yè)的設(shè)計(jì)與實(shí)施,是核心素養(yǎng)視域下小學(xué)科學(xué)教學(xué)的一次有益探索。從“機(jī)械熟題”走向“情境創(chuàng)意”,激發(fā)學(xué)生的興趣和創(chuàng)造力;從“知識立意”走向“素養(yǎng)發(fā)展”,關(guān)注學(xué)生的全面發(fā)展;從“無趣探索”走向“習(xí)學(xué)共生”,構(gòu)建了良好的教學(xué)生態(tài)。在實(shí)際教學(xué)中,教師仍需不斷優(yōu)化實(shí)驗(yàn)作業(yè)的設(shè)計(jì),充分考慮學(xué)生個(gè)體差異,加強(qiáng)引導(dǎo),以更好地落實(shí)核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)。
【本文系2024年甘肅省大中小學(xué)課程教材專項(xiàng)研究課題“核心素養(yǎng)導(dǎo)向下小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式創(chuàng)新的研究”系列研究成果之一,課題編號:GSJC-Y2024219】
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