以《影子的秘密》教學(xué)為例思考基于兒童的課堂設(shè)計(jì)

焦穎

小學(xué)科學(xué)課堂上進(jìn)行的應(yīng)是“兒童的科學(xué)”，即在體現(xiàn)科學(xué)特質(zhì)的同時(shí)，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(xué)課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)中更需要我們關(guān)注我們的學(xué)生，研究我們的學(xué)生，讓他們真正成為科學(xué)學(xué)習(xí)的主動(dòng)參與者，在教師的引導(dǎo)下開展真正屬于他們自己的科學(xué)研究。本文結(jié)合我在《影子的秘密》一課中的教學(xué)設(shè)計(jì)和課后反思，例談科學(xué)課堂基于兒童的教學(xué)設(shè)計(jì)。

《影子的秘密》是教科版科學(xué)三年級(jí)第三單元的第3課。通過(guò)前兩課的學(xué)習(xí)，制作簡(jiǎn)易日晷，學(xué)生已經(jīng)了解了陽(yáng)光下影子的變化規(guī)律這些基礎(chǔ)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(xué)概念目標(biāo)是：理解影子產(chǎn)生的條件，明確光源和遮擋物的變化會(huì)導(dǎo)致影子的變化，明白影子的變化包括方向和大小長(zhǎng)短的變化。探究目標(biāo)是：引導(dǎo)學(xué)生能用實(shí)驗(yàn)研究影子的形成和變化的秘密是本課的重點(diǎn);根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，實(shí)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(diǎn)。掌握模仿和創(chuàng)作不同手影的方法，是提高學(xué)生核心素養(yǎng)，組織學(xué)生學(xué)科實(shí)踐的升華活動(dòng)。本課的科學(xué)態(tài)度目標(biāo)是：培養(yǎng)學(xué)生分工合作，樂(lè)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(huì)創(chuàng)作手影帶來(lái)的樂(lè)趣。根據(jù)學(xué)生的學(xué)情和本節(jié)課的具體目標(biāo)，我做了如下設(shè)計(jì)。

一、基于兒童科學(xué)前概念的教學(xué)了解

科學(xué)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(gè)五彩繽紛、奇妙無(wú)比的陌生世界。由于多種科學(xué)現(xiàn)象對(duì)兒童感官的刺激，隨著年齡的增長(zhǎng)，兒童大腦便逐漸形成了對(duì)各種事物的感知。因此，在學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)之前，對(duì)多種科學(xué)現(xiàn)象便已有了自己的認(rèn)識(shí)，并形成了一些與科學(xué)知識(shí)相?；虿槐M一致的觀念和規(guī)則，這就是前概念。因?yàn)橛白拥默F(xiàn)象對(duì)于每個(gè)孩子都是很熟悉的，所以影子的形成，應(yīng)該也都有自己的一套解釋。所以，我的第一個(gè)活動(dòng)就是基于學(xué)生前概念，進(jìn)行了一系列的設(shè)計(jì)。

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

在引導(dǎo)對(duì)問(wèn)題的探究中進(jìn)入了探究活動(dòng)1——影子的產(chǎn)生。

首先拋出了第一個(gè)問(wèn)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(xué)生通過(guò)觀察，猜測(cè)影子的產(chǎn)生需要哪些條件。學(xué)生很快就猜測(cè)出了要有光和物體，但是沒(méi)有學(xué)生想起來(lái)還需要一個(gè)呈現(xiàn)影子的平面，我在學(xué)生的回答中順著學(xué)生的思維，引導(dǎo)出來(lái)光源、阻擋物這兩個(gè)科學(xué)概念。特別是在介紹“光源”時(shí)，我是這樣做的：追問(wèn)，“需要光，就應(yīng)該找到一個(gè)可以發(fā)光的物體，對(duì)嗎？”學(xué)生例舉手電筒、太陽(yáng)、蠟燭等，我順勢(shì)點(diǎn)出了“像太陽(yáng)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(xué)生發(fā)現(xiàn)不再發(fā)光了，所以判斷不是光源，那么對(duì)于剛才光源的舉例，怎樣表述更加準(zhǔn)確呢？學(xué)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(xué)生只知道是產(chǎn)生影子，并不知道阻擋的是什么。對(duì)于呈現(xiàn)影子的屏，學(xué)生很多都說(shuō)不出來(lái)。

二、基于兒童科學(xué)思維的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

三年級(jí)正是學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展的關(guān)鍵期。培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S能力、科學(xué)的動(dòng)手操作能力、深刻的觀察能力和對(duì)現(xiàn)象的分析比較能力，都是科學(xué)課的探究目標(biāo)，同時(shí)鑒于又是剛剛進(jìn)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(xué)規(guī)范的逐步滲透，做到既潤(rùn)物無(wú)聲，又嚴(yán)謹(jǐn)嚴(yán)格。這就需要教師在平時(shí)的教學(xué)中，掌握好兒童思維的發(fā)展特點(diǎn)，讓學(xué)生在無(wú)形中接觸的再微小的實(shí)驗(yàn)，也是充滿著科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性的探究過(guò)程。

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

接著我拋出了第一個(gè)環(huán)節(jié)的第二個(gè)問(wèn)題：“只要具備了這兩個(gè)條件就一定會(huì)產(chǎn)生影子嗎？利用手電筒和小木塊，你覺(jué)得怎樣設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以證明你的想法呢？”

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

從新課標(biāo)的解讀中我們體會(huì)到，科學(xué)探究的目的是學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的提高。我認(rèn)為，對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前的學(xué)科思維的培養(yǎng)，正是科學(xué)課學(xué)核心素養(yǎng)形成的基礎(chǔ)。所謂“磨刀不誤砍柴工”，我設(shè)計(jì)的這個(gè)操作前的思考和分析的過(guò)程，也充分地暴露了學(xué)生的前概念水平，使學(xué)生發(fā)現(xiàn)了很多原來(lái)自己知識(shí)中的盲點(diǎn)。因?yàn)檫@些知識(shí)點(diǎn)正是生成于學(xué)生思維的生長(zhǎng)點(diǎn)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(guò)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(gè)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(guò)這些細(xì)致的思考，學(xué)生明白了模擬的原理、對(duì)象和過(guò)程，實(shí)驗(yàn)操作也更加嚴(yán)謹(jǐn)更有科學(xué)性了。特別是在匯報(bào)的時(shí)候，一個(gè)小組為了更深入體驗(yàn)這個(gè)問(wèn)題，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件投影儀和幕布，居然讓在投影儀前面和后面的同學(xué)分別舉起了手，“為什么只有前一個(gè)同學(xué)的手在屏上產(chǎn)生了影子呢？”通過(guò)這樣簡(jiǎn)單的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，學(xué)生終于意識(shí)到了阻擋物的作用是阻擋住光，同時(shí)也明白了，阻擋物必須在光源和屏之間。

然后解決第三個(gè)問(wèn)題：“影子是怎樣形成的？”

在積極的討論交流和細(xì)心的觀察中，學(xué)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(xué)具

在本課的探究活動(dòng)2——“影子的變化”這一教學(xué)活動(dòng)中，在第一個(gè)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(gè)問(wèn)題：“影子形成需要這些條件，你認(rèn)為要改變影子，那應(yīng)該改變什么條件呢？”學(xué)生自然想到了要改變光源和阻擋物。逐步追問(wèn)：“你想怎么改變？”引導(dǎo)學(xué)生模擬出改變光源的動(dòng)作，引導(dǎo)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(gè)概念。再次引導(dǎo)為了實(shí)驗(yàn)公平，在實(shí)驗(yàn)中，如果改變其中一個(gè)條件，另外兩個(gè)條件就要保持不變，從而滲透對(duì)比實(shí)驗(yàn)的意識(shí)培養(yǎng)。AFF0A036-B80C-4562-8286-3D557337B314

但在具體操作中，這樣的對(duì)比實(shí)驗(yàn)對(duì)于三年級(jí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)是有難度的。首先是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)思維的跨度加大，課標(biāo)要求是滲透，但從科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性來(lái)說(shuō)，在操作時(shí)要嚴(yán)格做到，所以實(shí)驗(yàn)操作的干擾因素更大，很多時(shí)候是很難完成三個(gè)實(shí)驗(yàn)并得出科學(xué)結(jié)論的。為此我設(shè)計(jì)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(dòng)角度，還可以拉伸改變光源的遠(yuǎn)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(xué)生感受到對(duì)比實(shí)驗(yàn)中變量的控制，使探究更加嚴(yán)謹(jǐn)，又解決了三年級(jí)學(xué)生動(dòng)手操作能力不足的問(wèn)題，并且大大激發(fā)了學(xué)生的探究興趣，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更容易觀察和記錄。學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)了改變光源和阻擋物給影子帶來(lái)的方向、長(zhǎng)短、大小、形狀的變化，大大提高了實(shí)驗(yàn)探究的效率，使學(xué)生的創(chuàng)新精神和思維能力迸發(fā)出了火花。

四、基于學(xué)生科學(xué)實(shí)踐能力培養(yǎng)的拓展游戲

2022年版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》發(fā)布，我們讀懂了很多原課標(biāo)的理念升華，比如原課標(biāo)要求我們要帶領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究，當(dāng)科學(xué)探究已經(jīng)成為科學(xué)課的必備環(huán)節(jié)之后，新課標(biāo)指出，要帶領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷連貫的、有意義的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。

在進(jìn)行手影游戲時(shí)，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(gè)教具倒過(guò)來(lái)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(yuǎn)，打開遮擋面板，露出一塊幕布，可以供學(xué)生模擬手影的變化，感受手影游戲的魅力。本次體驗(yàn)效果很好，有的學(xué)生利用手和頭發(fā)，模擬出了悠閑的鴕鳥，有的學(xué)生邊模擬物象邊講述起了故事……這個(gè)游戲讓學(xué)生學(xué)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(zhǎng)短和大小的變化。整個(gè)實(shí)踐活動(dòng)，使全體學(xué)生都在科學(xué)探索中體驗(yàn)到了成功的樂(lè)趣，增強(qiáng)了自信心。

五、基于STEM理念的項(xiàng)目式教學(xué)的延伸

STEM理念下的項(xiàng)目式教學(xué)就是將科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics），甚至藝術(shù)（Art）融合在同一個(gè)主題的活動(dòng)。通過(guò)不同的探究環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和技術(shù)素養(yǎng)。比如學(xué)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(gè)項(xiàng)目式活動(dòng)，可以按照這樣的步驟：首先，組織學(xué)生通過(guò)觀察和思考，完成一張橋的設(shè)計(jì)圖;然后，通過(guò)“科學(xué)”不斷地檢驗(yàn)假說(shuō)，推翻錯(cuò)誤，一點(diǎn)一點(diǎn)地弄明白在自己探究的這個(gè)活動(dòng)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(xué)的原理去解決問(wèn)題，比如在建模實(shí)驗(yàn)中，思考怎樣設(shè)計(jì)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(gè)橋梁模型時(shí)所要用到的測(cè)量技術(shù)、相關(guān)設(shè)備和工具，以及對(duì)設(shè)備的研發(fā)和使用;“數(shù)學(xué)”則是貫穿在每一個(gè)環(huán)節(jié)之中，因?yàn)閷?duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算、分析是上述所有內(nèi)容的基礎(chǔ)。怎樣讓這座橋更美觀，更體現(xiàn)學(xué)校師生的精神風(fēng)貌，這又涉及“藝術(shù)”的范疇。

那么，怎樣的STEM活動(dòng)設(shè)計(jì)才是學(xué)生在科學(xué)課上最需要的？其根本就是教師要了解我們的學(xué)生，要熟悉他們的身心發(fā)展規(guī)律，明確他們的興趣點(diǎn)所在，掌握他們學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和現(xiàn)有能力，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)我們的課題環(huán)節(jié)，為學(xué)生的日后學(xué)習(xí)和終身發(fā)展打下牢固的基礎(chǔ)。因此，科學(xué)課中的STEM理念下的活動(dòng)環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)，一定要基于兒童的身心特點(diǎn)和探究能力來(lái)安排。

經(jīng)過(guò)本節(jié)課的探究，學(xué)生掌握了影子形成的原理和變化的因素，又在實(shí)踐活動(dòng)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(xiàng)目化活動(dòng)?；顒?dòng)要求：了解皮影戲的原理;感受皮影戲的演出特點(diǎn);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(xiàng)目完成時(shí)間兩周。

在兩周的時(shí)間里，學(xué)生查資料，編劇本，做任務(wù)，練習(xí)演出。這個(gè)過(guò)程，才是整個(gè)科學(xué)教學(xué)活動(dòng)中真正展現(xiàn)科學(xué)核心素養(yǎng)提高的天花板，它展現(xiàn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手操作能力、創(chuàng)新能力、分工合作能力。舞臺(tái)小天地，但是這個(gè)小天地，讓家長(zhǎng)、教師，以及學(xué)生自己都看到了光輝燦爛的未來(lái)。AFF0A036-B80C-4562-8286-3D557337B314