新课标下知识稀释还原策略在科学教学中的应用——以“影子的秘密”教学为例

文∣曾晓华 熊志权

科学核心素养是指学生在学习科学中逐渐形成的正确科学观念、科学思维、探究实践和态度责任四个方面，即在真实情境里解决问题的能力。《义务教育科学课程标准(2022年版)》以“学科核心素养”为主线贯穿科学课程教学，课标加强了学段衔接，课程内容“少而精”，对每个学段学生“学到什么程度”作了较为细致的描述。课标修订后减少了主要概念的数量，增强了大概念的导向性，给科学课堂教学释放了更多的空间，同时给予了科学探究更广阔的容积，使教师在教学过程中可以采取适宜的教学策略，更好地引导学生走向科学本质的学习，迈进科学的深度学习。

要培养学生的核心素养，必须要在科学概念中开展深度学习，课标要求教师设计并实施能够促进学生深度学习的思维型探究和实践，即要求学生掌握学科的核心知识，理解学习的过程，把握学科的本质及思想方法，形成积极的内在学习动机、高级的社会情感、积极的态度、正确的价值观，成为既具独立性、批判性、创造性，又有合作精神，基础扎实的优秀学习者。[1]

深度学习知识稀释还原教学策略提出，教学中应引导学生深度感悟、深度互动、深度体验、深度评价，以有效促进学生深度学习的观点，从而有效发展学生的学科核心素养。[2]使用知识稀释还原策略的目的就是要在课堂40分钟里帮助学生深度学习、深入思考，达到科学思维的提升，培养科学素养。

一、知识稀释还原策略的理论基础

叶东福在《概念教学的“稀释还原”艺术》中提出物理概念教学可以使用“稀释还原”手法来阐述化解。教师应沿着“概念—稀释—还原”的教学路径来实现概念构建。在教学中，不仅如此，学习材料、探究任务、科学观念和实践体验均可尝试稀释还原。

科学课程把探究实践作为学生学习科学的重要方式，教师在使用知识稀释还原策略的过程中切忌脱离学习目标的实际需求进行知识稀释还原，莫要硬稀释、硬还原。本文以小学科学三年级“影子的秘密”为例，具体谈谈如何通过知识稀释还原策略实现该阶段课程要求。

在《义务教育科学课程标准(2022年版)》中，本课教学内容指向的核心概念是“物质的运动与相互作用”，学习内容为“声音与光的传播”。课标中对三、四年级的要求是识别来自光源的光(如太阳光、灯光)或来自物体反射的光(如月光)，描述光被阻挡时形成阻挡物影子的现象。

二、知识稀释还原策略课堂教学的实施

(一)稀释学习材料，还原科学探究

大多数的科学课堂都有科学探究的过程，但是不少教师走进了重科学探究、轻科学思维的误区。在课堂教学中，教师可以分步为学生提供科学材料，以更好地促进学生对科学观念的探索，促进科学思维的形成。教师可在第一轮探究活动时仅提供核心材料，引导学生在核心材料的帮助下，通过实际探索，自行打开科学观念的大门，将科学探究的过程交还给学生，使学生走向真正意义上的探究。这个过程就是有深度的学习，学生以全部的思想和精神去感受和体验学习活动的丰富复杂、细微精深，真切或模拟地去体验伴随活动而来的感觉经历。

在构建光在行进中被阻挡就会形成阻挡物的阴影时，一般教师的做法就是出示屏、电筒、遮挡物三种器材，让学生制作影子。在生活经验和普通引入的支持下，几乎每个学生都能够将遮挡物放在光线和屏中间，实验成功率极大，探究就结束了，但学生对影子的形成原理还没有深入思考，没有达到构建深层次的知识体系。

只有当学生对影子形成的原理深入思考后才能更好地帮助学生理解“日食、月食、月相变化”。根据知识稀释还原策略，教师可以将材料进行稀释，分组提供不同材料，或分批次交给学生进行探究(表1)。在课堂上，教师只提供手电筒作为实验器材，学生拿到了手电筒在制作影子的过程中，会自然寻找遮挡物和屏，进而发现只有光源是不够的。有了这样的认知冲突，学生就能够深入思考屏和遮挡物存在的必要性，从而养成严谨的逻辑思维。知识构建的整个过程均是学生主动探索，探究与实践的过程真实且富有生命力。

表1

(二)稀释探究任务，还原学习目标

学生学习逻辑的培养是一个循序渐进的过程，往往在处理复杂任务时暴露出能力有限。教师可基于科学大观念、大任务和大项目，将复杂的科学任务稀释成多个简单的科学任务，细化每一个小任务。例如本课可以将科学观念拆分成探究影子的产生、影子的变化规律和“影子故事创编”三个任务，其中影子的变化规律又稀释为引导探究活动“造一个大影子”和自由探究活动“影子更多的变化”，让学生在每一段有限的时间内关注一个可“摘取”的任务，达成简单的学习目标，如爬梯一般，在构建局部科学观念中逐步完成整体科学观念的构建。

(三)稀释交流研讨，还原科学思维

研讨的本质是学生从具体的探究活动中提炼出理性认知(科学观念)的过程，是促进学生的认知和思维的二次发展。研讨的问题常为学生需要达成的课堂学习目标，因此研讨必然是围绕着科学观念开展深层次的思考，引导学生历经从探究实践到科学观念，从科学观念到责任态度，最终形成科学思维的过程。

在此过程中，研讨问题的处理很关键，有的教师是在完成了所有课堂环节后才进行研讨，但这样的方法不适配每一节科学课。笔者认为研讨应基于师生互动，因此研讨问题分两类：一类适宜在完成课堂任务后回顾探究过程时，进行统一研讨；另一类适合稀释分解在科学探究的过程中，逐步研讨。“影子是怎样产生的”和“影子可以发生哪些变化”两个研讨问题就不适合放在最后进行研讨。这两个问题可以推进学生探究，使探究更深入，故这类问题边探究边研讨能更好地发挥研讨问题的价值。“影子可以发生哪些变化”应在探究过程中分解研讨。探究过程即是研讨，探究的结论即是研讨的回答。笔者认为这一类研讨问题更适合稀释分解在科学探究的过程中。通过稀释研讨，将研讨问题拆解，重复学科专家的思考过程，给学生搭建了一个“脚手架”，让学生在科学探究的过程中逐步完成思维的沉淀。

“想一想，太阳的位置与影子的变化有什么关系”是建立在本课探究活动完成的基础上进行研讨，是探究结果的深化延伸，基于探究活动，高于探究内容。这类问题适合在完成基础科学观念构建后，统一进行研讨。

(四)稀释科学观念，还原科学本质

有的教师精简提炼相关的科学观念来开展教学，而如果只通过三言两语传输给学生科学观念，指望学生从此记得这个知识，是不太实际的；就算多次练习及“纠错”后，仍有可能部分学生处于不解状态。如果知识只有视觉的短暂停留，一段时间后就会被遗忘，只有主动学习，知行合一，知识才能留存。没有给学生经历知识的获得过程及实践和运用的机会，学生会觉得枯燥。教师应将科学观念稀释成简单的小概念或容易观察到的现象再教授给学生，帮助学生在具体情境或实际探究中获取经验。

本课教学的一般做法是通过观看图片，聚焦“影子的变化是怎么产生的”，让学生知道光源、遮挡物和屏(接收影子的平面)是影子产生的条件。虽然学生通过观察图片，很容易发现影子产生的条件，但整个过程却是教师告知的，学生的思考停留在了表面，没有深度。一节课下来，学生仅记得影子产生的三个元素，并未深谙影子产生的原理。教师可尝试将“描述光被阻挡时形成阻挡物影子的现象”稀释为“描述光被阻挡时形成影子的现象”和“描述影子的变化”。第一个关键词是“形成影子”，教师可以提问：“如果我们想把影子搬到教室里，你打算如何做？”同样是开门见山切入主题，这句问话能使学生深度思考，避免了探究失去深度。

“描述影子的变化”实际就是探究影子的变化规律。影子的变化，可以改变光源、遮挡物和屏的位置，还可以改变照射角度等，变化的角度有大小、方向、长短、形状等。“影子的变化”可以探究的内容很多，如未经稀释直接让学生探究影子的变化，学生会茫然无措，不知道从何处着手。教师可将此探究分成“造一个大影子”和“影子更多的变化”，在“造一个大影子”中解决影子的大小变化，在半开放式的探究活动“影子更多的变化”中解决方向、长短、形状等变化，帮助学生在具体的任务中有目的地进行探究。通过探究“造一个大影子”培养学生对比观察的科学思维，以便第二个半开放式活动的推进和学生科学观念的构建。这样处理将“影子的变化规律”稀释成容易理解的现象，促使学生的大脑处于兴奋的状态，让他们迫不及待进入科学深度学习，主动参与知识的发生过程。

(五)稀释实践体验，还原生活本真

核心素养的出口是生活与实践。科技的进步离不开亟须解决的实际问题，课堂教学最终目标是培养学生解决生活实际问题的能力。在教与学的过程中，教师应尽量稀释，积极还原生活元素，便于学生理解科学观念，启迪学生发现科学观念和实际生活之间的关系。[3]还原的方式可以是在教学中创设简单而有探究性的生活情境，布置贴近生活的课后实践作业；也可以是在课堂学习评价中利用生活情境问题来还原。课后作业是学生巩固知识的重要途径，但教师不能将其局限于教材的知识，而应多开发适宜的实践类作业，使科学观念得以延伸应用，提升学生解决实际问题的能力。

本课可在课堂上引导学生借助手影或皮影进行故事创编，课后继续创编，这一设定稀释了教与学的过程，在还原传统文化的元素基础上，再次将创造影子的过程还原给学生，深化了课堂学习内容。这样的设计可以使学生将科学观念和具体的生活情景联系起来，使科学观念不再是冰冷的知识，而是具有温度的生活。

学生对教师教学行为的理解程度决定了课堂的学习效果，知识的稀释还原策略通过稀释和还原两部分促进小学科学课堂教学学生的深度互动、深度体验和深度感悟，逐步领着学生“像学科专家一样思考与行动”，引导学生进入深度学习，促进学生科学思维养成，凸显科学在立德树人过程中的独特价值，让教学变得既有温度又有深度。