核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的“電路”單元實(shí)驗(yàn)作業(yè)設(shè)計(jì)

〔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】

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

[2]沈亮亮.核心素養(yǎng)視域下單元情境作業(yè)的設(shè)計(jì)與實(shí)施[J].教學(xué)月刊·小學(xué)版（綜合），2023（11）：46-49.

[3]陶行知.陶行知文集［M］.南京：江蘇教育出版社，2008