小學自然核心活動設計優化例談

崔 萍 上海市浦東新區進才實驗小學

《全民科學素質行動規劃綱要（2021～2035）》指出科學素養是國民素質的重要組成部分，是社會文明的基礎；提出要建設世界科技強國和社會主義現代化強國的目標。站在國家戰略目標的背景下，培養青少年的科學素養，尤其是少年兒童的科學素養就顯得尤為重要。

近幾年，小學自然教師以培養少年兒童的科學素養為己任，以素養為導向在課堂教學探索中進行了“科學前概念”和“單元整體設計”為主題的課堂教學實踐研究。基于學生前概念設計課堂教學活動，有效幫助學生構建正確的科學概念；從單元整體規劃的角度，把握課標和內容，結合作業、評價和資源等設計課堂教學，使學生獲得有結構的系統科學知識與科學方法。

縱觀小學自然課堂教學，發現學生學習過程中的“難點”，往往也是教學目標中的“重點”，如果囫圇吞棗地滑過，容易導致科學知識掌握不扎實，方法學習流于表面，知識運用與問題解決更為困難。教學目標中的重點、難點在課堂教學中的落實和化解，往往集中在課堂教學的核心活動中，因此教學設計中的核心活動設計就顯得非常重要。

通過對課堂教與學的觀察，教師的核心活動設計往往存在過于理想化的問題，也就是高估了學生的認知和能力，使學生在學習過程中存在一定的障礙，使課堂教學達不到預期的目標。特別是在類似“地球物質”領域等一些學生既熟悉又陌生的學習中，如《我們周圍的大氣》《巖石與土壤》等，熟悉是因為空氣與土壤是生活中常見的不可或缺的物質，陌生是因為缺乏對它們的科學認知。針對這類教學內容如何設計課堂教學的核心活動，幫助學生輕松理解并掌握教學中的重點、難點知識和學習方法呢？通過研讀《小學科學課程標準》、分析教學內容、反復課堂實踐發現，“對比呈現”“視化過程”這兩個教學策略可以優化課堂教學核心活動的設計，有效幫助學生理解教學目標中的重點、難點，以下就科教版《自然》教材中的兩組對比課案來具體闡述。

一、優化設計之對比呈現

1.課程內容及學情

《我們周圍的大氣》的第1 課時《空氣的成分》，教學重點是了解空氣的主要成分是氮氣、氧氣和二氧化碳；教學難點是空氣中含有一定比例的氧氣，本課教學重點包含教學難點（見表1）。

表1

通過學習前測得知：學生根據生活經驗知道空氣中含有氧氣，對于檢測空氣中含有一定比例的氧氣的科學方法不是很清楚；在前期的學習中學生已了解氧氣能夠助燃，但對空氣占據空間這個概念大多數學生不太理解。

（二）優化前課例呈現

本課教學目標的重點和難點是讓學生了解空氣中含有一定比例的氧氣。本課解決重點和難點的核心活動設計為：實驗探究“空氣中含有一定比例的氧氣（見圖1）”。

圖1

實驗步驟：取一個平底盤，將一支蠟燭放在盤子中間位置，倒入的染色水（易于觀察），點燃蠟燭，將透明玻璃杯垂直倒扣在蠟燭上方，仔細觀察水位的變化。分析與思考：經過一段時間后，水位有何變化？說明了什么？

實驗效果非常明顯，盤子中水位明顯下降，玻璃杯中水位明顯上升。通過課堂觀察，學生不是很理解盤子中的水進入到玻璃杯中就說明空氣中含有一定比例的氧氣。這堂課實驗很成功，但教學目標未能達成，對教學來說是失敗的；對學生來說，學習活動停留在操作和淺表認識，新學知識沒有和已有知識發生有效關聯，因此沒有達成真正意義上的學習。

（三）優化后課例呈現

經教學后測了解，大多數學生不能理解玻璃杯中的水所占的空間就是空氣中所含氧氣占的空間，經分析得知學生不能把燃燒消耗氧氣和氧氣占據空間聯系起來。也就是說先要讓學生知道玻璃杯中裝滿了空氣，親眼看到空氣占據空間的事實，那么學生在實驗中看到盤中水位下降，玻璃杯中水位上升，就能理解空氣中含有一定比例的氧氣了。

經過分析活動改進設計如下，將探究實驗拆分為兩個實驗，分兩步走，形成對比。第一步不點燃蠟燭，將玻璃杯垂直倒扣在蠟燭的上方（見圖2）。盤中水位上升，玻璃杯里沒進水，仍舊是空的。說明玻璃杯中裝滿了空氣，空氣是占據空間的，因為玻璃杯中沒有空間了，所以水是無法進入的。第二步點燃蠟燭，玻璃杯垂直倒扣在蠟燭的上方（見圖2）。觀察實驗現象：盤中水位下降，玻璃杯中水位上升。改進后的活動增加了一個對比實驗設計，通過不點燃蠟燭的水位變化和點燃蠟燭的水位變化進行對比，學生就很容易把蠟燭燃燒消耗掉的氧氣和玻璃杯中上升的水的空間聯系起來，這樣就輕松地理解了空氣中含有一定比例的氧氣。

圖2

（四）對比呈現，引發思考

對比實驗是科學探究的重要方法之一。小學科學教師承擔著對學生科學思維的啟蒙和科學方法的指導等任務。針對教學中學生難以理解的內容，教師要結合學情進行分析，尋找突破口，精心設計核心活動，巧用實驗的對比呈現策略，激發學生思考，使學習逐步深入。原本教學中的難點因此輕松化解，教學效果非常理想。

從學生獲得科學知識的角度來看，學生在學習過程中通過對比實驗中一個條件的變化，觀察到兩個截然不同的現象，從而引發思考與分析，由異而生疑，由疑而思因，使學習不斷深入。在這個過程中學生充分調動起自己已有的知識與經驗來解釋產生不同實驗現象的原因，將舊知與新知有效關聯，在獲得新知的同時完善了自己的知識體系，成為真正的學習的主人。比獲得科學知識更重要的是學生在獲得知識的過程中學習了探究事物的科學方法之一——“對比實驗”，學會了基于事實、數據、證據獲得結論的科學探究方法，為學生終身學習奠定了基礎。

二、優化設計之視化過程

（一）課程內容及學情

《巖石與土壤》單元的第2 課時“土壤的成分”，教學重點是對土壤成分的認識；教學難點是土壤中含有腐殖質，本課教學重點包含教學難點（見表2）。

表2

通過學習前測得知，學生根據生活經驗和前期學習知道土壤中有水和空氣；部分學生知道土壤中有沙和黏土；少部分學生知道土壤中有無機鹽；幾乎沒有學生知道土壤中含有腐殖質，這正是教學中的難點。在前期學習中，學生根據生活經驗猜測土壤中可能有沙、黏土、水、空氣，并通過實驗檢測知道了土壤中含有沙、黏土、水、空氣、無機鹽。

（二）優化前的課例呈現

本課教學重點是讓學生了解土壤中含有沙、黏土、水、空氣、無機鹽和腐殖質等成分。土壤成分中的腐殖質是學生難以理解的，這也正是教學中的難點。教學核心活動設計為：實驗檢測“土壤里含有腐殖質”（見圖3）。

圖3

實驗步驟：將若干土壤放入燒杯，點燃酒精燈，加熱土壤。一段時間后，能聞到一股特殊的氣味。分析與思考：特殊氣味說明土壤里含有什么？

經課堂觀察，學生經過實驗、觀察、分析、討論很難從特殊氣味中得出土壤里含有腐殖質的結論。從學生實驗操作角度來說，實驗是成功的，但實驗的目的是通過實驗現象的觀察、分析得出相應的結論。事實上學生無法從加熱土壤產生的特殊氣味中得出土壤里含有腐殖質的結論，顯然教學目標未能達成，因此教學是失敗的。

（三）優化后的課例呈現

經教學后測了解，學生實驗做得很開心，實驗現象“特殊氣味”都感知到了，但很難理解土壤加熱產生的特殊味道就說明土壤里有腐殖質。腐殖質是土壤中有機物存在的主要形式，是指動植物殘體等經過微生物分解轉化所形成的物質，這也是學生難以理解的關鍵點。

自然界動植物殘體等轉化成為腐殖質是有一個過程的，如果能把這個過程讓學生看到，那么再做加熱土壤的檢測實驗，對學生理解實驗現象得出實驗結果也就容易多了（見圖4）。經過分析學習活動并改進設計，先查找一些土壤中動植物殘體的圖片讓學生觀察，再通過一段動植物殘體被細菌分解的視頻讓學生直觀地感受動植物殘體被細菌分解轉化為土壤的一部分的過程，最后進行加熱土壤的驗證實驗。經過課堂實踐，學生很容易把特殊氣味和腐殖質關聯起來，土壤中含有腐殖質這一難點也就化解了。

圖4

（四）視化過程，激發興趣

小學生對周圍世界具有強烈的好奇心和求知欲，這種好奇心和求知欲是推動學生科學學習的內在動力，對其終身發展具有重要的作用。他們對于自然界看不見、摸不著的物質特性存在著一定的理解困難，這也是小學自然科學教學的難點之一。

小學生更容易接受和理解直觀的事物，“眼見為實”是他們的年齡特征所決定的。針對這類教學內容，教師要兼顧知識特征和認知特點，站在學生認知的基礎上設計核心活動。“視化過程”策略是把看不見的物質或變化，通過圖片和視頻等方式直觀呈現，為學生學習搭建一個認知的臺階，使教學難點迎刃而解。學生在這個學習過程是輕松而有趣的，既保護了學生的好奇心和求知欲，又激發了學生學習科學的興趣，激勵學生更積極主動地進行科學探究，不斷積累生活經驗，增強自然科學課程的意義和趣味性。

核心活動設計在小學自然教學中起著極其重要的地位和作用，是一節課成敗的重要因素，是學生學習真正發生的關鍵。小學科學課程中有很多學生感興趣的領域，如地球宇宙、生命科學、物質能量等，但對學生來說又都存在難以理解的內容，需要科學教師以學生為本，立足學生認知特性，結合學科內容特征，運用多元方法，設計學生喜歡、促進學生科學素養發展的教學活動，讓學生在科學學習的過程中了解自然、獲得科學知識、學會科學方法、領悟科學思想、全面提升科學素養。