《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(xiàn)的，而且是必須做到的。在小學科學教學中，教師應(yīng)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(jīng)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(gòu)建深度學習的科學課堂，讓學生“像科學家一樣思考”。

〔關(guān)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(diào)“讓科學能力超越科學知識”?？茖W家具有獨立思考、大膽想象、勤奮執(zhí)著等品質(zhì)，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(shè)計實驗、收集信息、分析數(shù)據(jù)、持續(xù)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(xiàn)的，而且是必須做到的。科學課程作為一門體現(xiàn)科學本質(zhì)的綜合性基礎(chǔ)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(zhì)的使命。小學科學教學應(yīng)當立足學生核心素養(yǎng)，重視科學知識和技能教學，幫助學生了解常見的科學基礎(chǔ)知識，掌握科學探究和實踐的基本技能，關(guān)注學生科學思維，培養(yǎng)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(tài)度，學會承擔社會責任。

在小學科學教學中，教師應(yīng)當引導學生模仿、嘗試和體驗科學家的工作經(jīng)歷，讓學生親身經(jīng)歷觀察思考、提出問題、猜想假設(shè)、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(yīng)當打造以生為本的課堂，構(gòu)建學為中心的課堂，創(chuàng)造深度學習的課堂。教師不僅要激發(fā)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(chuàng)造自主學習的機會。要優(yōu)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(yīng)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(jīng)歷有序而完整的問題解決過程，加深對知識的理解，實現(xiàn)知識的有效建構(gòu)。筆者以《電路暗箱》教學為例，談?wù)勅绾螛?gòu)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(chuàng)設(shè)問題情境，引發(fā)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?！眴栴}是思維的發(fā)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(yǎng)，激發(fā)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(chuàng)設(shè)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(fā)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(chuàng)設(shè)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(jīng)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?！彼€說出了推斷理由，回答可謂有理有據(jù)。周同學提出不同意見：“我猜老師手中的導線是斷開的?！痹诔霈F(xiàn)兩種不同的猜測結(jié)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?！币淮蟀雽W生讓我把手張開，我沒有這樣做，而是繼續(xù)追問：“如果不允許張開，你還有其他什么辦法嗎？”“可以用一節(jié)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?！斑@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?！惫P者邊表揚邊向?qū)W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(shè)計的一個簡單電路稱之為檢測器?！?/p>

愛因斯坦認為：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要?！币驗榻鉀Q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(chuàng)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(zhuǎn)變?yōu)樾聠栴}，并轉(zhuǎn)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(fā)學生創(chuàng)新思維。

二、精選實驗材料，提供結(jié)構(gòu)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(shè)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(guān)信息，為推理發(fā)現(xiàn)提供事實證據(jù)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(nèi)容，選擇好的實驗材料能夠發(fā)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(yōu)秀的科學教師會在課前充分準備，精心設(shè)計選擇實驗材料，會根據(jù)學生年齡特點與教學需要，給學生提供具有結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)性材料體現(xiàn)在材料的種類、數(shù)量、質(zhì)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(jié)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(fā)現(xiàn)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(yōu)化，以精準控制實驗材料的數(shù)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(jié)、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(jié)、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(shè)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(jié)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(jié)構(gòu)性的材料為實驗操作的成功奠定了基礎(chǔ)，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(shè)，助力思考設(shè)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(lián)動、做思融合，要在實踐操作的基礎(chǔ)上引導學生深度思考，從低階思維轉(zhuǎn)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(yīng)當發(fā)揮好主導作用，適度進行實驗指導，指導學生設(shè)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(shè)計方案?？茖W家的思維是科學的、嚴謹?shù)?，他們會進行大膽猜想，會提出各種假設(shè)，會計劃如何實驗。設(shè)計實驗是實驗教學中的一個非常重要的環(huán)節(jié)，要培養(yǎng)學生“像科學家一樣思考”，就要抓住實驗設(shè)計環(huán)節(jié)，引導學生猜想假設(shè)，自主設(shè)計方案。

有些科學教師比較輕視學生科學思維的培養(yǎng)，常常忽視實驗設(shè)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(shè)，不引導學生思考討論，不讓學生自主設(shè)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(shè)計，通過適當?shù)闹笇?，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(jù)實驗現(xiàn)象分析推測，探究出電路暗箱內(nèi)部的電路連接情況是教學的重點。在教學該重點內(nèi)容時，筆者設(shè)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(jié)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(jié)電池，電量增加了，檢測器中的小燈泡會更亮?！壁w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?！痹趦擅麑W生猜測后，筆者著重引導學生討論如何設(shè)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(yīng)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(xiàn)象。經(jīng)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(chǎn)生不同結(jié)果”這一認知障礙，有效培養(yǎng)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(shè)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?qū)嶒?，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(yīng)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(jié)

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(jù)，需要通過實踐去驗證他們的猜想，而這些事實性證據(jù)需要他們親自動手操作，通過嚴謹?shù)膶嶒炄ナ占?，然后借助真實的?shù)據(jù)信息展開分析推理，從而得到正確的結(jié)論。實驗操作是實驗教學的重要環(huán)節(jié)，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(xié)同配合，共同完成實驗任務(wù)。在實驗操作結(jié)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(fā)現(xiàn)規(guī)律，總結(jié)出結(jié)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(lǐng)小組成員開始動手操作，每個組員都有任務(wù)，一個負責連接暗盒觸點，一個觀察匯報現(xiàn)象，一個擔任記錄員，一個擔任監(jiān)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(shè)置的電路暗盒。兩個小組匯報各自實驗中觀察到的實驗現(xiàn)象，并根據(jù)每兩個觸點接入檢測器中燈泡發(fā)生的變化分析推測出暗盒中連接情況。在展示交流環(huán)節(jié)，筆者重點引導學生討論分析，根據(jù)現(xiàn)象進行推斷，訓練學生的逆向思維，指導畫出暗盒內(nèi)部電路圖，培養(yǎng)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(yǎng)學生的科學思維能力與科學家精神。

參考文獻

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