以《影子的秘密》教学为例思考基于儿童的课堂设计

焦颖

小学科学课堂上进行的应是“儿童的科学”，即在体现科学特质的同时，也必须符合儿童的年龄特征和心理发展的需要。所以，在科学课堂的教学设计中更需要我们关注我们的学生，研究我们的学生，让他们真正成为科学学习的主动参与者，在教师的引导下开展真正属于他们自己的科学研究。本文结合我在《影子的秘密》一课中的教学设计和课后反思，例谈科学课堂基于儿童的教学设計。

《影子的秘密》是教科版科学三年级第三单元的第3课。通过前两课的学习，制作简易日晷，学生已经了解了阳光下影子的变化规律这些基础铺垫，继续探究影子“背后的秘密”——形成和变化的条件。本课的科学概念目标是：理解影子产生的条件，明确光源和遮挡物的变化会导致影子的变化，明白影子的变化包括方向和大小长短的变化。探究目标是：引导学生能用实验研究影子的形成和变化的秘密是本课的重点;根据实验发现，实事求是地分析光源阻挡物和影子这三者之间的关系，是本课的难点。掌握模仿和创作不同手影的方法，是提高学生核心素养，组织学生学科实践的升华活动。本课的科学态度目标是：培养学生分工合作，乐于参与，探索“影子秘密”的兴趣;积极寻找改变影子的方法，体会创作手影带来的乐趣。根据学生的学情和本节课的具体目标，我做了如下设计。

一、基于儿童科学前概念的教学了解

科学家研究发现：儿童第一次睁开眼睛，呈现在他面前的便是一个五彩缤纷、奇妙无比的陌生世界。由于多种科学现象对儿童感官的刺激，随着年龄的增长，儿童大脑便逐渐形成了对各种事物的感知。因此，在学习科学知识之前，对多种科学现象便已有了自己的认识，并形成了一些与科学知识相悖或不尽一致的观念和规则，这就是前概念。因为影子的现象对于每个孩子都是很熟悉的，所以影子的形成，应该也都有自己的一套解释。所以，我的第一个活动就是基于学生前概念，进行了一系列的设计。

活动开始，我以猜谜语手影戏表演的形式导入，可以使学生迅速地集中精神，很快进入课堂角色。追问：“现在你最想知道的问题是什么？”学生很自然地就聚焦到了“手影的变化是怎样产生的？”等问题中来。

在引导对问题的探究中进入了探究活动1——影子的产生。

首先抛出了第一个问题：“影子的产生需要哪些条件”。

接着出示两张产生影子的照片，让学生通过观察，猜测影子的产生需要哪些条件。学生很快就猜测出了要有光和物体，但是没有学生想起来还需要一个呈现影子的平面，我在学生的回答中顺着学生的思维，引导出来光源、阻挡物这两个科学概念。特别是在介绍“光源”时，我是这样做的：追问，“需要光，就应该找到一个可以发光的物体，对吗？”学生例举手电筒、太阳、蜡烛等，我顺势点出了“像太阳这样可以自己发光并且正在发光的物体叫作光源”。并演示手电筒打开发光，是光源，那关上呢？学生发现不再发光了，所以判断不是光源，那么对于刚才光源的举例，怎样表述更加准确呢？学生很快就自我纠正：“是打开的手电筒和燃烧的蜡烛才是光源。”“那阻挡物的作用是什么呢？”学生只知道是产生影子，并不知道阻挡的是什么。对于呈现影子的屏，学生很多都说不出来。

二、基于儿童科学思维的实验设计

三年级正是学生科学思维发展的关键期。培养学生严谨的逻辑思维能力、科学的动手操作能力、深刻的观察能力和对现象的分析比较能力，都是科学课的探究目标，同时鉴于又是刚刚进入起步阶段，很多要求又不能一蹴而就，需要每一节课的科学规范的逐步渗透，做到既润物无声，又严谨严格。这就需要教师在平时的教学中，掌握好儿童思维的发展特点，让学生在无形中接触的再微小的实验，也是充满着科学性、严谨性的探究过程。

了解了学生的前概念，怎样在学生现有的概念基础上，让学生的科学素养得以提高呢？

接着我抛出了第一个环节的第二个问题：“只要具备了这两个条件就一定会产生影子吗？利用手电筒和小木块，你觉得怎样设计这个实验，可以证明你的想法呢？”

很多教师的科学课在这一环节的处理上，常规做法是这样的：让学生先动手体验，然后汇报，“制造影子，你是怎样做的？”学生在描述操作过程中其实就把影子的形成过程说了出来，追问：“你发现了什么？”然而这个问题抛出去以后，学生只知道光照在物体上就产生了影子，至于为什么等问题，就说不出所以然了。

从新课标的解读中我们体会到，科学探究的目的是学生科学核心素养的提高。我认为，对学生进行实验前的学科思维的培养，正是科学课学核心素养形成的基础。所谓“磨刀不误砍柴工”，我设计的这个操作前的思考和分析的过程，也充分地暴露了学生的前概念水平，使学生发现了很多原来自己知识中的盲点。因为这些知识点正是生成于学生思维的生长点之上的，所以很多概念和方法的出现也就水到渠成了。比如：通过讨论，首先发现了只有光源和阻挡物不行，还得出现一个可以呈现影子的平面——“屏”。其次，怎样证明三者的摆放顺序？怎样证明三者缺一不可？经过这些细致的思考，学生明白了模拟的原理、对象和过程，实验操作也更加严谨更有科学性了。特别是在汇报的时候，一个小组为了更深入体验这个问题，根据现场条件投影仪和幕布，居然让在投影仪前面和后面的同学分别举起了手，“为什么只有前一个同学的手在屏上产生了影子呢？”通过这样简单的对比实验，学生终于意识到了阻挡物的作用是阻挡住光，同时也明白了，阻挡物必须在光源和屏之间。

然后解决第三个问题：“影子是怎样形成的？”

在积极的讨论交流和细心的观察中，学生顺理成章地弄明白了影子产生的奥秘。

三、基于儿童探究能力的创新型学具

在本课的探究活动2——“影子的变化”这一教学活动中，在第一个环节的影子形成条件的影响下，我抛出了本节课的第四个问题：“影子形成需要这些条件，你认为要改变影子，那应该改变什么条件呢？”学生自然想到了要改变光源和阻挡物。逐步追问：“你想怎么改变？”引导学生模拟出改变光源的动作，引导出改变光的“照射角度”和“照射距离”和改变阻挡物的“摆放方式”这三个概念。再次引导为了实验公平，在实验中，如果改变其中一个条件，另外两个条件就要保持不变，从而渗透对比实验的意识培养。AFF0A036-B80C-4562-8286-3D557337B314

但在具体操作中，这样的对比实验对于三年级的学生来说是有难度的。首先是设计实验时思维的跨度加大，课标要求是渗透，但从科学的严谨性来说，在操作时要严格做到，所以实验操作的干扰因素更大，很多时候是很难完成三个实验并得出科学结论的。为此我设计了專用的有结构教具。（如下图）

半圆形的面板既可以清晰地表示照射角度和方向的变化，又可以控制照射距离的不变;光源操纵杆用伸缩天线构建，可以灵活转动角度，还可以拉伸改变光源的远近;操纵杆上放置了夹子，正好适用于物体的竖放和横放，方便描出影子形状的变化。

创造性器材的使用既让学生感受到对比实验中变量的控制，使探究更加严谨，又解决了三年级学生动手操作能力不足的问题，并且大大激发了学生的探究兴趣，使实验结果更容易观察和记录。学生很快发现了改变光源和阻挡物给影子带来的方向、长短、大小、形状的变化，大大提高了实验探究的效率，使学生的创新精神和思维能力迸发出了火花。

四、基于学生科学实践能力培养的拓展游戏

2022年版《义务教育科学课程标准》发布，我们读懂了很多原课标的理念升华，比如原课标要求我们要带领学生经历科学探究，当科学探究已经成为科学课的必备环节之后，新课标指出，要带领学生经历连贯的、有意义的科学实践活动。

在进行手影游戏时，怎样有效地利用课堂的有限空间，让手影游戏的创造更高效更有意义？我的创新教具，起到了作用——把这个教具倒过来放在桌面上，原本垂直照射的光源，现在变成了水平照射，把光源拉到最远，打开遮挡面板，露出一块幕布，可以供学生模拟手影的变化，感受手影游戏的魅力。本次体验效果很好，有的学生利用手和头发，模拟出了悠闲的鸵鸟，有的学生边模拟物象边讲述起了故事……这个游戏让学生学以致用，利用所掌握的原理，不但改变了影子的形状，还很好地展示了影子的方向、长短和大小的变化。整个实践活动，使全体学生都在科学探索中体验到了成功的乐趣，增强了自信心。

五、基于STEM理念的项目式教学的延伸

STEM理念下的项目式教学就是将科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics），甚至艺术（Art）融合在同一个主题的活动。通过不同的探究环节培养学生的科学素养、工程素养和技术素养。比如学校想在校园的人工池塘的某处建一座小桥，我们如果做这样的一个项目式活动，可以按照这样的步骤：首先，组织学生通过观察和思考，完成一张桥的设计图;然后，通过“科学”不断地检验假说，推翻错误，一点一点地弄明白在自己探究的这个活动中什么样的桥梁结构是最稳固的;然后利用“工程”中科学的原理去解决问题，比如在建模实验中，思考怎样设计才能让出行更方便，让路人更安全，怎样安排更省材料;“技术”则是在做这个桥梁模型时所要用到的测量技术、相关设备和工具，以及对设备的研发和使用;“数学”则是贯穿在每一个环节之中，因为对数据的计算、分析是上述所有内容的基础。怎样让这座桥更美观，更体现学校师生的精神风貌，这又涉及“艺术”的范畴。

那么，怎样的STEM活动设计才是学生在科学课上最需要的？其根本就是教师要了解我们的学生，要熟悉他们的身心发展规律，明确他们的兴趣点所在，掌握他们学习的基础和现有能力，在此基础上设计我们的课题环节，为学生的日后学习和终身发展打下牢固的基础。因此，科学课中的STEM理念下的活动环节的教学设计，一定要基于儿童的身心特点和探究能力来安排。

经过本节课的探究，学生掌握了影子形成的原理和变化的因素，又在实践活动中激起了浓厚的创造手影的兴趣，课后作业做什么呢？我安排了创建“皮影戏”的项目化活动。活动要求：了解皮影戏的原理;感受皮影戏的演出特点;小组合作编写一则3分钟以内的皮影小故事;小组合作自己制作皮影戏人物和演出相关道具;成果展示，以小组为单位，展示属于我们自己的皮影故事;项目完成时间两周。

在两周的时间里，学生查资料，编剧本，做任务，练习演出。这个过程，才是整个科学教学活动中真正展现科学核心素养提高的天花板，它展现了学生的学习能力、动手操作能力、创新能力、分工合作能力。舞台小天地，但是这个小天地，让家长、教师，以及学生自己都看到了光辉灿烂的未来。AFF0A036-B80C-4562-8286-3D557337B314