以《影子的秘密》教學為例思考基于兒童的課堂設計

焦穎

小學科學課堂上進行的應是“兒童的科學”，即在體現科學特質的同時，也必須符合兒童的年齡特征和心理發展的需要。所以，在科學課堂的教學設計中更需要我們關注我們的學生，研究我們的學生，讓他們真正成為科學學習的主動參與者，在教師的引導下開展真正屬于他們自己的科學研究。本文結合我在《影子的秘密》一課中的教學設計和課后反思，例談科學課堂基于兒童的教學設計。

《影子的秘密》是教科版科學三年級第三單元的第3課。通過前兩課的學習，制作簡易日晷，學生已經了解了陽光下影子的變化規律這些基礎鋪墊，繼續探究影子“背后的秘密”——形成和變化的條件。本課的科學概念目標是：理解影子產生的條件，明確光源和遮擋物的變化會導致影子的變化，明白影子的變化包括方向和大小長短的變化。探究目標是：引導學生能用實驗研究影子的形成和變化的秘密是本課的重點;根據實驗發現，實事求是地分析光源阻擋物和影子這三者之間的關系，是本課的難點。掌握模仿和創作不同手影的方法，是提高學生核心素養，組織學生學科實踐的升華活動。本課的科學態度目標是：培養學生分工合作，樂于參與，探索“影子秘密”的興趣;積極尋找改變影子的方法，體會創作手影帶來的樂趣。根據學生的學情和本節課的具體目標，我做了如下設計。

一、基于兒童科學前概念的教學了解

科學家研究發現：兒童第一次睜開眼睛，呈現在他面前的便是一個五彩繽紛、奇妙無比的陌生世界。由于多種科學現象對兒童感官的刺激，隨著年齡的增長，兒童大腦便逐漸形成了對各種事物的感知。因此，在學習科學知識之前，對多種科學現象便已有了自己的認識，并形成了一些與科學知識相悖或不盡一致的觀念和規則，這就是前概念。因為影子的現象對于每個孩子都是很熟悉的，所以影子的形成，應該也都有自己的一套解釋。所以，我的第一個活動就是基于學生前概念，進行了一系列的設計。

活動開始，我以猜謎語手影戲表演的形式導入，可以使學生迅速地集中精神，很快進入課堂角色。追問：“現在你最想知道的問題是什么？”學生很自然地就聚焦到了“手影的變化是怎樣產生的？”等問題中來。

在引導對問題的探究中進入了探究活動1——影子的產生。

首先拋出了第一個問題：“影子的產生需要哪些條件”。

接著出示兩張產生影子的照片，讓學生通過觀察，猜測影子的產生需要哪些條件。學生很快就猜測出了要有光和物體，但是沒有學生想起來還需要一個呈現影子的平面，我在學生的回答中順著學生的思維，引導出來光源、阻擋物這兩個科學概念。特別是在介紹“光源”時，我是這樣做的：追問，“需要光，就應該找到一個可以發光的物體，對嗎？”學生例舉手電筒、太陽、蠟燭等，我順勢點出了“像太陽這樣可以自己發光并且正在發光的物體叫作光源”。并演示手電筒打開發光，是光源，那關上呢？學生發現不再發光了，所以判斷不是光源，那么對于剛才光源的舉例，怎樣表述更加準確呢？學生很快就自我糾正：“是打開的手電筒和燃燒的蠟燭才是光源。”“那阻擋物的作用是什么呢？”學生只知道是產生影子，并不知道阻擋的是什么。對于呈現影子的屏，學生很多都說不出來。

二、基于兒童科學思維的實驗設計

三年級正是學生科學思維發展的關鍵期。培養學生嚴謹的邏輯思維能力、科學的動手操作能力、深刻的觀察能力和對現象的分析比較能力，都是科學課的探究目標，同時鑒于又是剛剛進入起步階段，很多要求又不能一蹴而就，需要每一節課的科學規范的逐步滲透，做到既潤物無聲，又嚴謹嚴格。這就需要教師在平時的教學中，掌握好兒童思維的發展特點，讓學生在無形中接觸的再微小的實驗，也是充滿著科學性、嚴謹性的探究過程。

了解了學生的前概念，怎樣在學生現有的概念基礎上，讓學生的科學素養得以提高呢？

接著我拋出了第一個環節的第二個問題：“只要具備了這兩個條件就一定會產生影子嗎？利用手電筒和小木塊，你覺得怎樣設計這個實驗，可以證明你的想法呢？”

很多教師的科學課在這一環節的處理上，常規做法是這樣的：讓學生先動手體驗，然后匯報，“制造影子，你是怎樣做的？”學生在描述操作過程中其實就把影子的形成過程說了出來，追問：“你發現了什么？”然而這個問題拋出去以后，學生只知道光照在物體上就產生了影子，至于為什么等問題，就說不出所以然了。

從新課標的解讀中我們體會到，科學探究的目的是學生科學核心素養的提高。我認為，對學生進行實驗前的學科思維的培養，正是科學課學核心素養形成的基礎。所謂“磨刀不誤砍柴工”，我設計的這個操作前的思考和分析的過程，也充分地暴露了學生的前概念水平，使學生發現了很多原來自己知識中的盲點。因為這些知識點正是生成于學生思維的生長點之上的，所以很多概念和方法的出現也就水到渠成了。比如：通過討論，首先發現了只有光源和阻擋物不行，還得出現一個可以呈現影子的平面——“屏”。其次，怎樣證明三者的擺放順序？怎樣證明三者缺一不可？經過這些細致的思考，學生明白了模擬的原理、對象和過程，實驗操作也更加嚴謹更有科學性了。特別是在匯報的時候，一個小組為了更深入體驗這個問題，根據現場條件投影儀和幕布，居然讓在投影儀前面和后面的同學分別舉起了手，“為什么只有前一個同學的手在屏上產生了影子呢？”通過這樣簡單的對比實驗，學生終于意識到了阻擋物的作用是阻擋住光，同時也明白了，阻擋物必須在光源和屏之間。

然后解決第三個問題：“影子是怎樣形成的？”

在積極的討論交流和細心的觀察中，學生順理成章地弄明白了影子產生的奧秘。

三、基于兒童探究能力的創新型學具

在本課的探究活動2——“影子的變化”這一教學活動中，在第一個環節的影子形成條件的影響下，我拋出了本節課的第四個問題：“影子形成需要這些條件，你認為要改變影子，那應該改變什么條件呢？”學生自然想到了要改變光源和阻擋物。逐步追問：“你想怎么改變？”引導學生模擬出改變光源的動作，引導出改變光的“照射角度”和“照射距離”和改變阻擋物的“擺放方式”這三個概念。再次引導為了實驗公平，在實驗中，如果改變其中一個條件，另外兩個條件就要保持不變，從而滲透對比實驗的意識培養。AFF0A036-B80C-4562-8286-3D557337B314

但在具體操作中，這樣的對比實驗對于三年級的學生來說是有難度的。首先是設計實驗時思維的跨度加大，課標要求是滲透，但從科學的嚴謹性來說，在操作時要嚴格做到，所以實驗操作的干擾因素更大，很多時候是很難完成三個實驗并得出科學結論的。為此我設計了專用的有結構教具。（如下圖）

半圓形的面板既可以清晰地表示照射角度和方向的變化，又可以控制照射距離的不變;光源操縱桿用伸縮天線構建，可以靈活轉動角度，還可以拉伸改變光源的遠近;操縱桿上放置了夾子，正好適用于物體的豎放和橫放，方便描出影子形狀的變化。

創造性器材的使用既讓學生感受到對比實驗中變量的控制，使探究更加嚴謹，又解決了三年級學生動手操作能力不足的問題，并且大大激發了學生的探究興趣，使實驗結果更容易觀察和記錄。學生很快發現了改變光源和阻擋物給影子帶來的方向、長短、大小、形狀的變化，大大提高了實驗探究的效率，使學生的創新精神和思維能力迸發出了火花。

四、基于學生科學實踐能力培養的拓展游戲

2022年版《義務教育科學課程標準》發布，我們讀懂了很多原課標的理念升華，比如原課標要求我們要帶領學生經歷科學探究，當科學探究已經成為科學課的必備環節之后，新課標指出，要帶領學生經歷連貫的、有意義的科學實踐活動。

在進行手影游戲時，怎樣有效地利用課堂的有限空間，讓手影游戲的創造更高效更有意義？我的創新教具，起到了作用——把這個教具倒過來放在桌面上，原本垂直照射的光源，現在變成了水平照射，把光源拉到最遠，打開遮擋面板，露出一塊幕布，可以供學生模擬手影的變化，感受手影游戲的魅力。本次體驗效果很好，有的學生利用手和頭發，模擬出了悠閑的鴕鳥，有的學生邊模擬物象邊講述起了故事……這個游戲讓學生學以致用，利用所掌握的原理，不但改變了影子的形狀，還很好地展示了影子的方向、長短和大小的變化。整個實踐活動，使全體學生都在科學探索中體驗到了成功的樂趣，增強了自信心。

五、基于STEM理念的項目式教學的延伸

STEM理念下的項目式教學就是將科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics），甚至藝術（Art）融合在同一個主題的活動。通過不同的探究環節培養學生的科學素養、工程素養和技術素養。比如學校想在校園的人工池塘的某處建一座小橋，我們如果做這樣的一個項目式活動，可以按照這樣的步驟：首先，組織學生通過觀察和思考，完成一張橋的設計圖;然后，通過“科學”不斷地檢驗假說，推翻錯誤，一點一點地弄明白在自己探究的這個活動中什么樣的橋梁結構是最穩固的;然后利用“工程”中科學的原理去解決問題，比如在建模實驗中，思考怎樣設計才能讓出行更方便，讓路人更安全，怎樣安排更省材料;“技術”則是在做這個橋梁模型時所要用到的測量技術、相關設備和工具，以及對設備的研發和使用;“數學”則是貫穿在每一個環節之中，因為對數據的計算、分析是上述所有內容的基礎。怎樣讓這座橋更美觀，更體現學校師生的精神風貌，這又涉及“藝術”的范疇。

那么，怎樣的STEM活動設計才是學生在科學課上最需要的？其根本就是教師要了解我們的學生，要熟悉他們的身心發展規律，明確他們的興趣點所在，掌握他們學習的基礎和現有能力，在此基礎上設計我們的課題環節，為學生的日后學習和終身發展打下牢固的基礎。因此，科學課中的STEM理念下的活動環節的教學設計，一定要基于兒童的身心特點和探究能力來安排。

經過本節課的探究，學生掌握了影子形成的原理和變化的因素，又在實踐活動中激起了濃厚的創造手影的興趣，課后作業做什么呢？我安排了創建“皮影戲”的項目化活動。活動要求：了解皮影戲的原理;感受皮影戲的演出特點;小組合作編寫一則3分鐘以內的皮影小故事;小組合作自己制作皮影戲人物和演出相關道具;成果展示，以小組為單位，展示屬于我們自己的皮影故事;項目完成時間兩周。

在兩周的時間里，學生查資料，編劇本，做任務，練習演出。這個過程，才是整個科學教學活動中真正展現科學核心素養提高的天花板，它展現了學生的學習能力、動手操作能力、創新能力、分工合作能力。舞臺小天地，但是這個小天地，讓家長、教師，以及學生自己都看到了光輝燦爛的未來。AFF0A036-B80C-4562-8286-3D557337B314