指向?qū)W科大概念的《小蘇打和白醋的變化》實(shí)驗(yàn)

〔摘" " 要〕" 依托學(xué)科大概念統(tǒng)攝教學(xué)，能夠促進(jìn)課堂的高效、核心概念的理解與學(xué)生綜合能力的提升。教科版小學(xué)六年級(jí)科學(xué)《小蘇打和白醋的變化》是通過大概念引領(lǐng)教學(xué)的典范教材。其探究活動(dòng)可以分為三步：第一步，預(yù)熱期，明確學(xué)科大概念，聚焦興趣。第二步，應(yīng)用期，落實(shí)學(xué)科大概念，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。第三步，拓展期，印證學(xué)科大概念，學(xué)用結(jié)合。“三步”拾級(jí)而上，環(huán)環(huán)相扣，步步推進(jìn)，能夠有效明確、落實(shí)、印證學(xué)科大概念。

〔關(guān)鍵詞〕" 小學(xué)科學(xué)；學(xué)科大概念；聚焦興趣；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)；學(xué)用結(jié)合

〔中圖分類號(hào)〕" G424" " " " " " " " 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕" A" " " " "〔文章編號(hào)〕" 1674-6317" " （2024）" 08" " 070-072

大概念引領(lǐng)教學(xué)是實(shí)現(xiàn)知識(shí)學(xué)習(xí)與核心素養(yǎng)培育之間有效對(duì)接的最佳選擇。這是因?yàn)?，學(xué)科大概念是上位概念，也是核心概念和遷移的概念，能夠統(tǒng)攝分散的知識(shí)，整合學(xué)生的思維，實(shí)現(xiàn)整體性把握與結(jié)構(gòu)性合攏的目的?；趯W(xué)科大概念開發(fā)課堂資源、重構(gòu)課堂框架、評(píng)價(jià)課堂效果，其站位較高，自然而然，學(xué)生學(xué)得也就高效省時(shí)。而這，不僅僅是學(xué)生有效學(xué)習(xí)的需要，也是“雙減”政策有效落地的需要。

小學(xué)科學(xué)教學(xué)中依托學(xué)科大概念進(jìn)行課堂優(yōu)質(zhì)資源開發(fā)及應(yīng)用，能使課堂內(nèi)容結(jié)構(gòu)化、學(xué)習(xí)過程高效化、能力水平遷移化。教科版小學(xué)六年級(jí)下冊(cè)《小蘇打和白醋的變化》，其學(xué)科大概念確定為：物質(zhì)是變化的，有些變化不產(chǎn)生新物質(zhì)，而有些物質(zhì)變化產(chǎn)生了新物質(zhì)，發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。基于這一學(xué)科大概念，我們把探究過程分為三個(gè)步驟：預(yù)熱期、應(yīng)用期與拓展期。其中的不少探究意蘊(yùn)十足，指向?qū)W科大概念，與“雙減”政策的精神是一致的。落實(shí)這樣的“三步走”，能推動(dòng)科學(xué)教師與學(xué)生邁出創(chuàng)新性的步伐。

一、預(yù)熱期，明確學(xué)科大概念，聚焦興趣

盡管科學(xué)課堂講究探究過程的嚴(yán)謹(jǐn)與理性，但是仍然可以“用有趣的方式來呈現(xiàn)要認(rèn)知的理”，做到理趣結(jié)合?；趯W(xué)科大概念統(tǒng)攝課堂，也可以做到有趣、有意思、有意義，以富有生機(jī)與活力的簡(jiǎn)約方式，讓學(xué)生學(xué)得有滋有味。《小蘇打和白醋的變化》重在揭示事物間的變化，而事物間的變化是多方面的。以此為出發(fā)點(diǎn)，整合教學(xué)資源，使探究的“預(yù)熱期”變得豐富多彩，正是明確學(xué)科大概念的題中應(yīng)有之義。

（一）以魔術(shù)激趣

基于學(xué)科大概念的課堂引入必須是引人入勝的，能夠第一時(shí)間吸引學(xué)生的眼球，聚焦學(xué)生的注意力?？廴诵南业哪g(shù)能天然地激活學(xué)生的興趣與熱情。善用魔術(shù)，課堂必將“趣中生理，理中育趣”。新課伊始，用“瓶子吹氣球”聚焦學(xué)生的興趣：“同學(xué)們，以往我們是用嘴吹大氣球，而現(xiàn)在不用嘴，就用瓶子，在不借助任何外力的情況下就能使氣球膨脹起來，你相信嗎？你能做到嗎？”一開始，學(xué)生肯定不敢相信，畢竟聽起來有點(diǎn)玄乎，但這樣的魔術(shù)激趣極大地激活了學(xué)生的興趣?！半S后進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，能夠?yàn)檫@個(gè)魔術(shù)解惑。而且，最重要的是，老師為大家提供了可以自己表演魔術(shù)的材料?！比绱?，學(xué)生興致盎然，特別想試一試，并期待著后續(xù)精彩的表演。

（二）以視頻激趣

都說小學(xué)生注意力容易分散，怎么辦？以微視頻激趣不失為一個(gè)有效的方法。出示一分鐘的微視頻，內(nèi)容是幾個(gè)不可思議的小實(shí)驗(yàn)，如經(jīng)過雞蛋摩擦后的電池放到鹽水中，居然能讓進(jìn)入其中的金屬刀叉彎曲。微視頻中既有物理變化，又有化學(xué)變化，囊括了生活中的方方面面，而不是僅僅圍繞課本。物質(zhì)的變化何其之多，盡可能地盤活有關(guān)物質(zhì)變化的微視頻，既是打造趣味課堂的需要，也是靠攏學(xué)科大概念的需要。而這正是學(xué)科大概念中“大”的形象闡釋——足夠的資源、足夠的鋪墊與伏筆、足夠的讓人思路開闊的啟示與思考，為激發(fā)學(xué)生探究的后續(xù)力奠定了基礎(chǔ)。

“預(yù)熱期”激活學(xué)生興趣的方法很多，不僅僅是魔術(shù)與視頻。讓人抓耳撓腮的謎語(yǔ)、輕松愉快的曲子、形象生動(dòng)的故事、搖曳生姿的畫面等，皆可介入其中，為明確學(xué)科大概念而助力，為學(xué)生直奔核心概念而助力。

二、應(yīng)用期，落實(shí)學(xué)科大概念，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

學(xué)科大概念強(qiáng)調(diào)真實(shí)問題的解決，注重課堂優(yōu)質(zhì)資源的盤活及應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)由知識(shí)教學(xué)到實(shí)踐素養(yǎng)的轉(zhuǎn)變?！皩W(xué)中做、做中學(xué)”是大概念教學(xué)的基本模式，也是落實(shí)學(xué)科大概念的基本措施。《小蘇打和白醋的變化》中涉及幾個(gè)實(shí)驗(yàn)。教材關(guān)于實(shí)驗(yàn)做如是規(guī)定，并不意味著師生一定要“依葫蘆畫瓢”。自制實(shí)驗(yàn)器材，改進(jìn)或創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)過程，清晰地呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，才能獲得方法，收獲智慧。在學(xué)科大概念視角下，要突破教材的局限用教材，為學(xué)生量“生”定制創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，提高教學(xué)實(shí)效。

（一）實(shí)驗(yàn)一：分組實(shí)驗(yàn)，可視化呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

小蘇打與白醋混合后究竟產(chǎn)生了什么？教材中的反應(yīng)裝置由玻璃杯和玻璃片構(gòu)成，即把收集到的氣體倒入玻璃杯內(nèi)。此實(shí)驗(yàn)的不足之處：一是學(xué)生看不到二氧化碳，無“可視化”效果；二是玻璃瓶是固體，沒有彈性，無法保存更多的反應(yīng)物。改進(jìn)措施：用氣球代替原有的玻璃片，當(dāng)氣體過多時(shí)，只會(huì)“吹大氣球”，而不會(huì)導(dǎo)致氣體的逸出。此外，膨脹的氣球把不可視的實(shí)驗(yàn)路徑及結(jié)果呈現(xiàn)出來了，學(xué)生一目了然，理解更加到位。

我將學(xué)生分為6個(gè)小組進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)：在氣球內(nèi)裝入一些小蘇打，套在事先裝有白醋的集氣瓶?jī)?nèi)。先讓氣球呈現(xiàn)干癟狀態(tài)（一開始不讓氣球內(nèi)的小蘇打進(jìn)入瓶中）。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，讓學(xué)生抬起氣球，讓小蘇打進(jìn)入瓶中，觀察發(fā)生的現(xiàn)象并做出解釋。

上文提到的魔術(shù)用“瓶子吹氣球”，與其說“用瓶子吹”，不如說“小蘇打與白醋混合后產(chǎn)生的氣體吹大了氣球”。教師用“上課一開始提到的‘瓶子吹氣球’魔術(shù)，你們自己就可以做”激勵(lì)學(xué)生，開啟了一段富有激情的實(shí)驗(yàn)之旅，隨著“我們小組的氣球大了”“我們小組的氣球膨脹起來了”的此起彼伏，學(xué)生親手演繹了“魔術(shù)”的精彩，創(chuàng)造了可視化的實(shí)驗(yàn)效果，收到了事半功倍的效果。

（二）實(shí)驗(yàn)二：演示實(shí)驗(yàn)，形象化揭示事物本質(zhì)

上述“瓶子吹氣球”已經(jīng)確定了小蘇打和白醋反應(yīng)生成大量氣體。但究竟是什么氣體，則需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)及確定。教材的安排：一是用點(diǎn)燃的火柴伸進(jìn)收集了一定氣體的玻璃瓶，發(fā)現(xiàn)火柴熄滅了，以此驗(yàn)證此氣體就是二氧化碳。二是將收集到的氣體倒在蠟燭的火焰上，通過蠟燭的熄滅驗(yàn)證結(jié)論。

不足之處：火柴與蠟燭燃燒不穩(wěn)定，容易受其他因素影響而熄滅，且只能驗(yàn)證該氣體不支持燃燒。改進(jìn)措施：一是使用調(diào)速導(dǎo)氣管，作用在于將收集到的二氧化碳?xì)怏w均勻、有方向地導(dǎo)入指定的玻璃瓶?jī)?nèi)。二是使用分層蠟燭臺(tái)，即在玻璃瓶中從底部開始固定一高一矮兩支蠟燭。當(dāng)調(diào)速導(dǎo)氣管中的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)入玻璃瓶時(shí)，較矮的蠟燭先熄滅，高的蠟燭后熄滅，形象地揭示出該氣體的特征——比空氣重。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)為教師的演示實(shí)驗(yàn)。分層蠟燭臺(tái)放置在燒杯中，防風(fēng)；調(diào)速導(dǎo)氣管，防止氣體傾倒過猛。與前面的自主分層實(shí)驗(yàn)一樣，這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)同樣是基于改進(jìn)與創(chuàng)新后的結(jié)果。這給我們一個(gè)啟發(fā)：基于學(xué)科大概念架構(gòu)教學(xué)框架，要有敢為人先的勇氣，要有勇于實(shí)踐與應(yīng)用的行動(dòng)，善于打破常規(guī)，唯其如此，才能有效地盤活教學(xué)或?qū)嶒?yàn)資源，落實(shí)學(xué)科大概念，形象化地揭示事物本質(zhì)。

三、拓展期，印證學(xué)科大概念，學(xué)用結(jié)合

依托學(xué)科大概念進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生能提高解決真實(shí)問題的能力，促進(jìn)其遷移能力、拓展能力同步提升。既然學(xué)科大概念是可遷移的概念，那么，學(xué)用結(jié)合的“拓展期”就不可或缺。教師應(yīng)以大局、全局的眼光統(tǒng)攝教學(xué)的全過程，印證學(xué)科大概念，形成“頂層高位引領(lǐng)、整體密切關(guān)聯(lián)和實(shí)踐便捷操作”的教學(xué)目標(biāo)和大單元整體教學(xué)規(guī)劃。

（一）課內(nèi)拓展，讓學(xué)生視域洞開

有效的教學(xué)不止步于現(xiàn)有的結(jié)論，不止步于當(dāng)下的探究?？茖W(xué)世界無邊界，科學(xué)小實(shí)驗(yàn)后的拓展也無邊界。小蘇打與白醋混合后產(chǎn)生了二氧化碳。與氧氣不一樣，二氧化碳既有壞處，也有好處。小蘇打也是具有多重功效的一種物質(zhì)，教師以此為探究點(diǎn)引領(lǐng)學(xué)生結(jié)合生活實(shí)際進(jìn)行拓展。在此過程中，既可以借助教材中原有的圖片，也可以通過微視頻或PPT補(bǔ)充一些資料，通過諸如“蒸饅頭為什么要放小蘇打”等問題的探究，學(xué)生認(rèn)識(shí)到小蘇打在家庭清潔方面功效甚大。通過“飲料中的二氧化碳”的討論，通過“吸入較多二氧化碳會(huì)昏迷”的討論，通過“二氧化碳滅火器之所以能滅火是因?yàn)槎趸疾恢С秩紵钡挠懻摚瑢W(xué)生的視域洞開了，關(guān)于物質(zhì)，關(guān)于物質(zhì)的變化，學(xué)生了解到更多，而這，正是印證學(xué)科大概念后的結(jié)果。

（二）課外拓展，讓學(xué)生遷移應(yīng)用

課內(nèi)小天地，課外大課堂。所謂的“余音裊裊”，還應(yīng)當(dāng)引領(lǐng)學(xué)生擴(kuò)大知識(shí)領(lǐng)域，拓展實(shí)踐天地，在一個(gè)更為闊大的場(chǎng)域?qū)W會(huì)遷移，實(shí)現(xiàn)思維的伸展與能力的遷移。

《小蘇打和白醋的變化》的學(xué)習(xí)臨結(jié)束時(shí)，我設(shè)計(jì)了以下拓展活動(dòng)。

小蘇打與白醋混合之后產(chǎn)生了二氧化碳?xì)怏w，除此之外，杯子里還剩下什么？是醋嗎？是小蘇打嗎？如果是一種新的物質(zhì)，能證明本單元的學(xué)科大概念嗎？你能設(shè)計(jì)一個(gè)有效的實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證這種新物質(zhì)嗎？能搜集相關(guān)知識(shí)自行解惑嗎？

聽說過溫室效應(yīng)嗎？二氧化碳就是溫室效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)?。假如你要去野外的深洞中探險(xiǎn)，為了避免二氧化碳中毒的危險(xiǎn)，你將要采取什么樣的防范措施？

在室外做實(shí)驗(yàn)，按照老師提示的材料清單（如小蘇打、白醋、軟木塞1個(gè)、紙巾），自找低成本材料做一個(gè)“模型火箭”，注意必須有大人陪伴。做完實(shí)驗(yàn)后，思考“火箭”升空的原因，嘗試寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

上述三環(huán)節(jié)由理論到實(shí)踐、由學(xué)到用、由此及彼，進(jìn)一步驗(yàn)證了學(xué)科大概念，完成了視域的洞開與學(xué)習(xí)的延伸。對(duì)于好奇心還特別強(qiáng)烈的小學(xué)生而言，這樣的拓展是有意義的：或許實(shí)驗(yàn)中是否成功并不是唯一重要的，而其間學(xué)生思路的拓展、知識(shí)樹的構(gòu)建、解決問題經(jīng)驗(yàn)的積累、創(chuàng)新性思維的延伸等，才是實(shí)踐中更加重要的目標(biāo)。

大概念是一種具有統(tǒng)攝性的“概念”，是學(xué)生在遺忘大部分知識(shí)后仍能保留下來的重要理解?！缎√K打和白醋的變化》的學(xué)習(xí)之后，學(xué)生可能忘記了小蘇打和白醋混合之后究竟產(chǎn)生了什么新物質(zhì)（二氧化碳），但他們一定不會(huì)忘記這是化學(xué)變化，一定不會(huì)忘記“物質(zhì)是變化的”。基于大概念進(jìn)行單元整體建構(gòu)，能夠收到上述效果。但愿依托學(xué)科大概念，教師能夠不斷引課外活水滋補(bǔ)于課內(nèi)學(xué)習(xí)，能夠?qū)崿F(xiàn)舉一反三的目的，將知識(shí)的零散性、割裂性轉(zhuǎn)變?yōu)檎w性、結(jié)構(gòu)性，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的延伸與遷移。

【本文系甘肅省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2023年度重點(diǎn)課題“‘雙減’背景下依托‘學(xué)科大概念’開發(fā)課堂教學(xué)優(yōu)質(zhì)資源及應(yīng)用研究"”的研究成果，課題立項(xiàng)號(hào)：GS〔2023〕GHBZ133】

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