基于核心素養的“氧循環和碳循環”課堂教學

施海豐

摘要：通過“氧循環和碳循環”的課例分析，探討學生核心素養的課堂教學策略，如真實情境的創設、科學方法的運用等。最后，對基于核心素養培養的小學科學教學進行深入的反思、

關鍵詞：小學科學;氧循環和碳循環：生態瓶;核心素養

中圖分類號：G623 文獻標識碼：A 文章編號：1009-010X（2018）04-0004-03

2016年9月，巾國學生核心素養研究成果發布會在北京舉行。會議指出：學生核心素養分為文化基礎、自主發展、社會參與3個方面，綜合表現為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創新等六大素養。核心素養旨在勾勒新時代新型人才的形象，規約學校教育的方向、內容與方法[1]。那么，在教學過程中，又該如何依托具體學科培養學生核心素養？本文通過“氧循環和碳循環”的課例分析，探討學生核心素養的課堂教學策略。

一、編制“氧循環”導學案

學生在小學五年級“科學”課中已經學習了生態瓶的制作，本節課從學生熟悉的生態瓶人手，編制“氧循環”導學案，引導學生課前按照導學案上的要求制作三個生態瓶，并記錄其中魚存活的時間等數據。結合“氧循環”導學案，此環節指向的學生核心素養有：

問題意識：在制作生態瓶時，學生需要考慮導學案限定的條件，如湖水、魚、金魚藻等，此外，還應當考慮其他具體的情境，如瓶的大小、金魚藻的多少、魚的大小等。

信息意識：在“氧循環”導學案的編制過程中，通過轉換法的思想，用魚存活的時間來反映水中溶解氧含量的變化情況。除此之外，生態瓶的大小、瓶內金魚藻的多少、魚的大小等都會影響生態瓶內魚的存活時間。在課前實驗過程中，如何有效、準確地記錄這些數據，體現了學生獲取信息的能力。

二、創設真實情境，引導探究氧循環過程

基于“氧循環”導學案創設的真實情境，引導學生根據導學案上的任務單和測量的數據進行探究，獲取氧循環過程的相應知識。此環節中，指向的學生核心素養有：

信息意識：通過課前導學案設計的活動，學生已經獲取相應的實驗數據。在課堂導入環節，引導學生分享所測得的數據，并將這些數據進行匯總—C瓶中魚活的時間最長、B瓶中魚活的時間最短。

理性思維：依據導學案的任務單及實驗現象，分析產生差異現象的原因：B瓶的水經過煮沸冷卻，導致溶解氧含量降低，魚存活的時間最短;A瓶湖水含有一定的溶解氧，魚能夠存活較長的時間;C瓶中金魚藻等植物能夠進行光合作用產生氧氣，魚能夠存活更長的時間。通過對實驗現象的差異分析，描述“生態瓶”中氧循環的過程。

三、聯系實際，多角度分析教材案例

教材通過“一個氧循環的實例”，介紹密閉小系統內氧循環的過程，但在實際操作過程中發現：A、B兩種罩內的蠟燭幾乎是同時熄滅。在傳統教學過程中，習慣于從理論層面講解此實驗，然后“引導”學生得出此密閉環境中氧循環的過程。

基于核心素養——批判質疑指向，對此部分內容的設置進行適當調整：

①知識遷移。結合生態瓶內氧循環的過程，描述玻璃鐘罩內氧循環的過程;②實驗演示。在課堂上演示實驗現象：玻璃罩內兩只蠟燭幾乎同時熄滅;③通過前兩個環節，發現理論解釋和實驗現象之間存在沖突。此時引導學生從氧氣釋放和消耗的角度分析原因;④從理論、實驗等多個角度，對教材實驗的合理性進行評價;⑤結合氧循環的過程，深入思考：我國北方冬天很多樹的葉子都掉光，北方的人會有缺氧的感覺嗎？

四、類比推理，引導探究碳循環過程

自然界巾的碳循環途徑和氧循環途徑具有一定的相似性，因此在教學過程采取相似的形式：通過觀察生態瓶內溴麝香草酚藍試劑顏色的變化，引導學生嘗試分析生態瓶內碳循環的過程。在對實驗現象的分析過程巾，建構科學探究的思路和方法（理性思維），如科學方法“轉換法”——二氧化碳無色無味，難以用肉眼直接觀察，因此嘗試用溴麝香草酚藍試劑顏色的變化反映水中二氧化碳含量的變化情況;科學探究過程巾應當注重從實驗現象等證據人手，并進行嚴謹的分析才能得出結論，即根據生態瓶顏色變化的現象得出碳循環的過程;又或者通過結合氧循環的過程來分析碳循環的過程，體驗知識遷移的過程……

五、聯系實際，關注溫室效應

借助溫室效應，引導學生認識燃燒化石燃料等人類活動對碳循環的影響。此環節中，指向的學生核心素養有：

技術運用：化石燃料的燃燒、植被的破壞等人類活動打破了生物圈巾的碳循環的平衡，使大氣巾二氧化碳的含量增加，引起溫室效應。在探討溫室效應產生原因時，可以適當引導學生分析技術的社會功能，認識技術發展帶來的負面影響。

社會責任和國際理解：通過圖片、視頻等資料呈現溫室效應對人類的影響，體會溫室效應對全球氣候、環境、經濟等方面的影響（國際理解），并結合杭州在行動活動，積極引導學生在實際生活巾選取綠色生活方式，如綠色出行、節約紙張、多植樹木等（社會責任）。

六、基于核心素養，培養教學反思能力

基于以上設計，對基于核心素養培養的小學科學教學有以下幾點反思：

（一）妥善處理“科學素養”和“核心素養”的關系

通過對核心素養體系的梳理，發現：核心素養是各學科素養的綜合要求，包含語文素養、數學素養、科學素養等多個學科;對照科學素養的四個維度，核心素養各基本要點的含義更加廣泛，如科學素養要求學生掌握的基本技能有觀察、實驗、收集處理信息，強調學生通過這些技能解決學科領域內的基本問題;而核心素養要求學生掌握的技能為“具有一定的勞動技能”、“能自覺、有效地獲取、評估、鑒別、使用信息”等，解決培養什么樣的人的問題。由此看來，科學素養和核心素養既有聯系又有區別，在教學過程巾應當妥善處理好二者的關系。

（二）基于核心素養的教學，意味著教學方法的轉變

學生核心素養的發展要注重融會貫通學科素養[2]，這就意味著在教學過程巾應當調整現有的教學方法，以氧循環過程教學流程為例：

氧循環過程教學流程

調整前：教材“一個氧循環的實例”（實驗較難成功）、PPT等形式，講解氧循環的過程;

調整后：制作、觀察和記錄生態瓶內魚存活時間長短→運用控制變量法、轉換法等方法分析現象，描述氧循環的過程→學以致用，描述教材“一個氧循環的實例”中氧循環的過程→聯系實際，指出教材實驗存在的不足。

在教學過程中，應當注重真實情境的創設和提供學生運用科學方法的機會。問題解決、理性思維、勇于探究和批判質疑等基本要點都提及發展學生分析問題、解決問題的能力，這就要求教師為學生提供真實問題情境，如生態瓶內魚為什么存活的時間會產生差異，讓學生在不斷運用科學方法的過程中，獲取相應的科學知識，體驗經歷科學探究的過程。

（三）基于核心素養的教學情境，可適當體現學校、地區特色

學校自1990年在浙江省內率先實施九年一貫學制改革以來，一直積極探索小學和初巾課程銜接的實踐形式，累積了一定的教學資源和經驗。本教學案例巾，小初銜接的特色有所體現：五年級“科學”課巾的生態瓶制作一借助生態瓶的制作，編制“氧循環”導學案→觀察、分析，得出生態瓶內的氧循環過程。在這個過程中，從熟悉的生態瓶人手，有助于學生在已有的知識框架上構建新的知識，培養學生動手操作能力。除此之外，案例巾還提及本地特色活動——杭州在行動。伴隨著G20的召開，杭州在行動活動深入人心，意味著綠色生活方式和可持續發展理念也隨之深入人心。在教學過程中，引入杭州在行動活動，有助于學生實際生活中選取綠色生活方式，如綠色出行、節約用紙等，增強社會責任感。

參考文獻：

[1]鐘啟泉.基于核心素養的課程發展：挑戰與課題[J].全球教育展望，2016，（1）：3-25.

[2]常珊珊，李家清.課程改革深化背景下的核心素養體系構建[J].課程教材教法，2015，35，（9）：29—35