小学自然核心活动设计优化例谈

崔 萍 上海市浦东新区进才实验小学

《全民科学素质行动规划纲要（2021～2035）》指出科学素养是国民素质的重要组成部分，是社会文明的基础；提出要建设世界科技强国和社会主义现代化强国的目标。站在国家战略目标的背景下，培养青少年的科学素养，尤其是少年儿童的科学素养就显得尤为重要。

近几年，小学自然教师以培养少年儿童的科学素养为己任，以素养为导向在课堂教学探索中进行了“科学前概念”和“单元整体设计”为主题的课堂教学实践研究。基于学生前概念设计课堂教学活动，有效帮助学生构建正确的科学概念；从单元整体规划的角度，把握课标和内容，结合作业、评价和资源等设计课堂教学，使学生获得有结构的系统科学知识与科学方法。

纵观小学自然课堂教学，发现学生学习过程中的“难点”，往往也是教学目标中的“重点”，如果囫囵吞枣地滑过，容易导致科学知识掌握不扎实，方法学习流于表面，知识运用与问题解决更为困难。教学目标中的重点、难点在课堂教学中的落实和化解，往往集中在课堂教学的核心活动中，因此教学设计中的核心活动设计就显得非常重要。

通过对课堂教与学的观察，教师的核心活动设计往往存在过于理想化的问题，也就是高估了学生的认知和能力，使学生在学习过程中存在一定的障碍，使课堂教学达不到预期的目标。特别是在类似“地球物质”领域等一些学生既熟悉又陌生的学习中，如《我们周围的大气》《岩石与土壤》等，熟悉是因为空气与土壤是生活中常见的不可或缺的物质，陌生是因为缺乏对它们的科学认知。针对这类教学内容如何设计课堂教学的核心活动，帮助学生轻松理解并掌握教学中的重点、难点知识和学习方法呢？通过研读《小学科学课程标准》、分析教学内容、反复课堂实践发现，“对比呈现”“视化过程”这两个教学策略可以优化课堂教学核心活动的设计，有效帮助学生理解教学目标中的重点、难点，以下就科教版《自然》教材中的两组对比课案来具体阐述。

一、优化设计之对比呈现

1.课程内容及学情

《我们周围的大气》的第1 课时《空气的成分》，教学重点是了解空气的主要成分是氮气、氧气和二氧化碳；教学难点是空气中含有一定比例的氧气，本课教学重点包含教学难点（见表1）。

表1

通过学习前测得知：学生根据生活经验知道空气中含有氧气，对于检测空气中含有一定比例的氧气的科学方法不是很清楚；在前期的学习中学生已了解氧气能够助燃，但对空气占据空间这个概念大多数学生不太理解。

（二）优化前课例呈现

本课教学目标的重点和难点是让学生了解空气中含有一定比例的氧气。本课解决重点和难点的核心活动设计为：实验探究“空气中含有一定比例的氧气（见图1）”。

图1

实验步骤：取一个平底盘，将一支蜡烛放在盘子中间位置，倒入的染色水（易于观察），点燃蜡烛，将透明玻璃杯垂直倒扣在蜡烛上方，仔细观察水位的变化。分析与思考：经过一段时间后，水位有何变化？说明了什么？

实验效果非常明显，盘子中水位明显下降，玻璃杯中水位明显上升。通过课堂观察，学生不是很理解盘子中的水进入到玻璃杯中就说明空气中含有一定比例的氧气。这堂课实验很成功，但教学目标未能达成，对教学来说是失败的；对学生来说，学习活动停留在操作和浅表认识，新学知识没有和已有知识发生有效关联，因此没有达成真正意义上的学习。

（三）优化后课例呈现

经教学后测了解，大多数学生不能理解玻璃杯中的水所占的空间就是空气中所含氧气占的空间，经分析得知学生不能把燃烧消耗氧气和氧气占据空间联系起来。也就是说先要让学生知道玻璃杯中装满了空气，亲眼看到空气占据空间的事实，那么学生在实验中看到盘中水位下降，玻璃杯中水位上升，就能理解空气中含有一定比例的氧气了。

经过分析活动改进设计如下，将探究实验拆分为两个实验，分两步走，形成对比。第一步不点燃蜡烛，将玻璃杯垂直倒扣在蜡烛的上方（见图2）。盘中水位上升，玻璃杯里没进水，仍旧是空的。说明玻璃杯中装满了空气，空气是占据空间的，因为玻璃杯中没有空间了，所以水是无法进入的。第二步点燃蜡烛，玻璃杯垂直倒扣在蜡烛的上方（见图2）。观察实验现象：盘中水位下降，玻璃杯中水位上升。改进后的活动增加了一个对比实验设计，通过不点燃蜡烛的水位变化和点燃蜡烛的水位变化进行对比，学生就很容易把蜡烛燃烧消耗掉的氧气和玻璃杯中上升的水的空间联系起来，这样就轻松地理解了空气中含有一定比例的氧气。

图2

（四）对比呈现，引发思考

对比实验是科学探究的重要方法之一。小学科学教师承担着对学生科学思维的启蒙和科学方法的指导等任务。针对教学中学生难以理解的内容，教师要结合学情进行分析，寻找突破口，精心设计核心活动，巧用实验的对比呈现策略，激发学生思考，使学习逐步深入。原本教学中的难点因此轻松化解，教学效果非常理想。

从学生获得科学知识的角度来看，学生在学习过程中通过对比实验中一个条件的变化，观察到两个截然不同的现象，从而引发思考与分析，由异而生疑，由疑而思因，使学习不断深入。在这个过程中学生充分调动起自己已有的知识与经验来解释产生不同实验现象的原因，将旧知与新知有效关联，在获得新知的同时完善了自己的知识体系，成为真正的学习的主人。比获得科学知识更重要的是学生在获得知识的过程中学习了探究事物的科学方法之一——“对比实验”，学会了基于事实、数据、证据获得结论的科学探究方法，为学生终身学习奠定了基础。

二、优化设计之视化过程

（一）课程内容及学情

《岩石与土壤》单元的第2 课时“土壤的成分”，教学重点是对土壤成分的认识；教学难点是土壤中含有腐殖质，本课教学重点包含教学难点（见表2）。

表2

通过学习前测得知，学生根据生活经验和前期学习知道土壤中有水和空气；部分学生知道土壤中有沙和黏土；少部分学生知道土壤中有无机盐；几乎没有学生知道土壤中含有腐殖质，这正是教学中的难点。在前期学习中，学生根据生活经验猜测土壤中可能有沙、黏土、水、空气，并通过实验检测知道了土壤中含有沙、黏土、水、空气、无机盐。

（二）优化前的课例呈现

本课教学重点是让学生了解土壤中含有沙、黏土、水、空气、无机盐和腐殖质等成分。土壤成分中的腐殖质是学生难以理解的，这也正是教学中的难点。教学核心活动设计为：实验检测“土壤里含有腐殖质”（见图3）。

图3

实验步骤：将若干土壤放入烧杯，点燃酒精灯，加热土壤。一段时间后，能闻到一股特殊的气味。分析与思考：特殊气味说明土壤里含有什么？

经课堂观察，学生经过实验、观察、分析、讨论很难从特殊气味中得出土壤里含有腐殖质的结论。从学生实验操作角度来说，实验是成功的，但实验的目的是通过实验现象的观察、分析得出相应的结论。事实上学生无法从加热土壤产生的特殊气味中得出土壤里含有腐殖质的结论，显然教学目标未能达成，因此教学是失败的。

（三）优化后的课例呈现

经教学后测了解，学生实验做得很开心，实验现象“特殊气味”都感知到了，但很难理解土壤加热产生的特殊味道就说明土壤里有腐殖质。腐殖质是土壤中有机物存在的主要形式，是指动植物残体等经过微生物分解转化所形成的物质，这也是学生难以理解的关键点。

自然界动植物残体等转化成为腐殖质是有一个过程的，如果能把这个过程让学生看到，那么再做加热土壤的检测实验，对学生理解实验现象得出实验结果也就容易多了（见图4）。经过分析学习活动并改进设计，先查找一些土壤中动植物残体的图片让学生观察，再通过一段动植物残体被细菌分解的视频让学生直观地感受动植物残体被细菌分解转化为土壤的一部分的过程，最后进行加热土壤的验证实验。经过课堂实践，学生很容易把特殊气味和腐殖质关联起来，土壤中含有腐殖质这一难点也就化解了。

图4

（四）视化过程，激发兴趣

小学生对周围世界具有强烈的好奇心和求知欲，这种好奇心和求知欲是推动学生科学学习的内在动力，对其终身发展具有重要的作用。他们对于自然界看不见、摸不着的物质特性存在着一定的理解困难，这也是小学自然科学教学的难点之一。

小学生更容易接受和理解直观的事物，“眼见为实”是他们的年龄特征所决定的。针对这类教学内容，教师要兼顾知识特征和认知特点，站在学生认知的基础上设计核心活动。“视化过程”策略是把看不见的物质或变化，通过图片和视频等方式直观呈现，为学生学习搭建一个认知的台阶，使教学难点迎刃而解。学生在这个学习过程是轻松而有趣的，既保护了学生的好奇心和求知欲，又激发了学生学习科学的兴趣，激励学生更积极主动地进行科学探究，不断积累生活经验，增强自然科学课程的意义和趣味性。

核心活动设计在小学自然教学中起着极其重要的地位和作用，是一节课成败的重要因素，是学生学习真正发生的关键。小学科学课程中有很多学生感兴趣的领域，如地球宇宙、生命科学、物质能量等，但对学生来说又都存在难以理解的内容，需要科学教师以学生为本，立足学生认知特性，结合学科内容特征，运用多元方法，设计学生喜欢、促进学生科学素养发展的教学活动，让学生在科学学习的过程中了解自然、获得科学知识、学会科学方法、领悟科学思想、全面提升科学素养。