聚焦核心概念的科学教学

科学课程标准指出，要聚焦核心概念，精选与核心概念相关的学习内容，设计相应的学习活动，培养学生的核心素养。在课堂教学中，教师要基于学情，立足学生的生活经验和已有知识，从教学目标的设定、教学方法的选择、教学内容的安排等方面入手，促进学生对核心概念的理解。

《点亮小灯泡》隶属于核心概念“物质的运动与相互作用”，是学生接触电学知识的单元起始课，学习内容是电磁相互作用，内容要求是知道电路的基本组成，学会使用开关控制电路等。该课的学习旨在让学生了解产生电流的条件，在此基础上认识导体和绝缘体、解暗箱等。学生首次接触电学知识，对于学科核心概念的学习并不是靠教师说教达成的，而是在他们自主探究、基于理解的学习中达成的。教师应沿着学习进阶脉络，引导学生在自主、合作的过程中，建构核心概念。

一、顺应思维，强化概念

对于灯泡如何亮起来，学生有丰富的前概念，教师用贴近他们生活的实例创设情境，引发他们思考，使其在充分交流的基础上，带着问题进行探究，从而更好地建构概念。

教学片段

师：（出示图片）请欣赏家乡城市夜景图，你们熟悉这些地方吗？

生：熟悉。上面是城南公园、南新桥。

师：是什么照亮夜空，点缀了我们的城市呢？

生：一盏盏灯。

师：（出示一个小灯泡）如果想要成功点亮小灯泡，你觉得需要哪些器材呢？

生：电、灯泡和电线。

师：靠什么供电呢？

生：插座能供电。

生：电池也能供电。

师：是的，大家有很丰富的生活经验。但是，我们的实验不可以直接使用插座里的电！刚才有同学提到电线，在电路中我们可以把它称为导线。

（出示电池、小灯泡、导线的图片。）

师：你了解这些电路元件吗？

生：电池是给电路供电的，小灯泡里有灯丝。

生：导线是把它们连在一起的。

师：要想点亮小灯泡，还得了解它们的结构。（出示材料：电池、导线、小灯泡）请大家仔细观察，这三个元件有什么特征？

（学生交流。教师出示课件，介绍电池正负极、导线、小灯泡的特点。）

师：对于这三个电路元件，你有哪些新认识？先 来看看电池。

生：我发现它有一端是凸起来的，另一端是平的。

生：电池凸起来的那端标了“ + ”，平的那端标了“-”。

师：你观察得很仔细，它们读作正极和负极。再来说说导线，它由几部分组成？

生：外面是橡胶，里面是金属丝。

师：既然叫导线，它用哪一部分导电呢？

生：里面的金属丝导电，而且我发现它是铜，偏红色。

师：再看看导线的两端是怎么样的？

生：有金属的部分露出了，所以要连接有金属的地方。

师：看来在连接的时候要注意，要用金属的部分相互连接。

师：让我们一起来看看，小灯泡的结构有什么特点？

生：有两个金属架子，一个蓝色的小玻璃球。

生：两个金属架之间有一根细细的灯丝。

师：小灯泡的哪个部位会发光？

生：灯丝会发光。

师：那么灯丝怎么连接到电路里呢？

生：灯泡上有两个连接点。连接点连着金属架，然后再连着灯丝。

师：这与点亮小灯泡有没有关系？

生：有电通过灯丝，才会亮起来。

（学生尝试连接电路并记录，教师巡视指导。）

学习该课前，学生对于电池、小灯泡、导线的认识比较模糊，在他们的前概念中，往往认为用一根导线直接连接电池和灯泡，就能发亮。因此，教师没有急于让学生动手操作，而是让他们仔细观察电池、导线、小灯泡的特点，为后面发现小灯泡如何被点亮做了铺垫。教师放手让学生探究，这是建构概念的重要一环，只有学生亲自动手、动脑，才能感知电路的形成。四年级学生正处于形象思维向抽象思维过渡的阶段，教师要充分考虑他们的认知特点，通过问题驱动等方法，在顺应其思维方式的基础上，促进他们理解观察对象，帮助他们树立科学探究的意识，并始终保持探究的热情。

二、辩证思维，深化概念

学生通过实验探究尝试让小灯泡亮起来，从而知道连接简单电路的正确方法。在这一过程中，学生自主探究，辩证地看待电路的连接问题，不仅加深对电路连接的认识，也发展了科学思维。

教学片段

师：我们看黑板左边是成功的连接方法，右边是不成功的连接方法（如图1）。我们先来看看这些成功点亮小灯泡的方法，有没有共同点？

生：我发现小灯泡和电池都连接在一起了，所以亮了。

师：右边这些也连接在一起了啊？

生：要将小灯泡的两个连接点接入电路。

生：要有电经过小灯泡的灯丝。

师：只要满足什么条件，小灯泡就会亮起来？

生：电池、导线、小灯泡连接的地方都是金属材料，要将这些部位都依次连接起来。

生：电流动的路是一条回路，不是一条单向路。电路只有形成通路才能使小灯泡亮起来。

师：谁能将这条回路说一说呢？

（出示电流动图。）

生：电从电池的正极出发，经过小灯泡，然后回到电池的负极。

师：我们再来看看，为什么右边的这些方法没有成功点亮小灯泡？

生：第一种情况，导线直接连接了电池的两端，没有经过小灯泡，所以小灯泡没有亮。

师：有些小组尝试了这种做法，你们还有什么发现？

生：我发现时间长了，电池很烫手。

师：像这种导线两端直接连在电池正负极上的情况叫作短路，短路严重时非常危险甚至会引起火灾。

生：第二种情况导线只连接了电池的一端，也没有电流经过小灯泡，所以小灯泡不亮。

师：电从电池出来以后，走着走着，路断了，我们把这种情况叫作断路。

生：第三种情况连接了电池的一端，另一端没有回到负极，没有形成回路，所以小灯泡也不亮。

生：第四种情况没有将电池连入电路中，没有供电来源，小灯泡肯定不会亮。

科学教学应关注学生的学习过程，通过驱动任务引导他们建构科学概念。学生在合作尝试点亮小灯泡后，出现了各种情况：有的始终不能成功，有的成功了但是不稳定，有的成功了且方法不止一种，等等。采用在黑板上粘贴的方式让学生的探究结果一目了然，教师让他们思考亮起来的小灯泡有什么共同点，促使他们对成功点亮小灯泡的方法进行分析、归纳、讨论，在有效的互动交流中，使他们的思路越来越清晰，对概念的理解更加深刻。

科学探究的过程不是一帆风顺的，总会遇到问题，教师要抓住生成性资源，充分挖掘学生失败背后的教育价值，通过针对性的提问，引导他们深度探究。同时，教师没有直接向学生灌输短路、断路的相关知识，而是让他们在探究中主动发现问题，通过积极合作、分享交流建构科学概念。

三、深入探究，运用概念

教师要引导学生深入探究，运用概念，让他们明确必须有电流流过灯丝，小灯泡才能发光，理解电作为一种能源的根本含义，为进一步学习电路知识奠定基础。

教学片段

师：我们可以用什么来控制灯的亮和不亮呢？

生：开关。

（教师图片出示生活中的一些开关。）

师：我们刚刚学习过，要形成一个回路才能使小灯泡亮起来，想一想制作开关要注意什么呢？

生：要想办法控制它闭合或者打开。

师：现在给大家提供木块、回形针、图钉和一些导线，如何设计一个开关？

生：可以用图钉固定回形针，回形针要能够活动，以便控制电路的通和断。

生：回形针相当于一个闸刀，放下来连通电路，反之则断开电路。

（教师出示制作过程：在一块木板上，把回形针的一端用一枚图钉固定，并使回形针的另一端能够搭到另一枚图钉上。之后，学生进行实验。）

师：你发现了什么？

生：开关可以帮助我们控制电路的通和断。

师：开关是如何控制小灯泡的？

生：闭合开关，电池里的电从正极出发，经过导线、小灯泡、开关，又回到负极，小灯泡亮了；断开开关，电池里的电不能回到负极，就是断路了，小灯泡就不亮了。

生：开关闭合以后就相当于一根导线，让电流可以通过。

上一环节中，学生通过探究实践建构了电路相关概念，明白了电路只有形成回路才能使小灯泡亮起来。该环节中，教师引导学生思考如何设计一个简易开关，让他们运用概念思考开关要满足的条件，即要能使电路形成通路，控制电路的通与断。接下来，学生利用现有材料设计、制作开关，此过程隐含着工程设计思维，包括如何连接、如何安装、电流如何通过等，这样的设计符合学生的认知规律，能发展他们的批判性思维和创造力，不断深化他们对核心概念的理解。教师要激发学生的学习兴趣，让他们带着问题大胆探究，给予他们充分的探究空间，尝试运用核心概念解决实际问题。

四、迁移拓展，活化概念

知道了小灯泡发亮的原因，生活中还有很多用电器，又是如何工作的呢？学生对于概念的灵活运用需要在更多场景中有效落地，设计让更多用电器工作的活动，这既是一项挑战，又能引导学生调整和丰富自己的理解。

教学片段

师：在生活中我们可以使用开关控制小灯泡的亮和不亮，如果把小灯泡换成其他用电器会有什么样的效果呢？

（出示材料：带有风扇的小马达、蜂鸣器。学生进行实验。）

师：你有什么发现？

生：将小灯泡换成小马达以后，小马达能转起来，风扇也能跟着一起工作了。

生：我发现任意连接小灯泡的两个连接点，都能亮。而蜂鸣器上面有正负极，要按电路流动的路线连接，才能响起来。

生：我发现开关可以控制不同电器的启动和关闭。

学生体验让小马达、蜂鸣器工作，在知道只有接通电路才能使用电器工作的同时理解其内部工作原理。知识的融会贯通、应用迁移，让学生对电路有了更深的认识，在拓展应用环节就更容易明白电源、导线、用电器和开关是构成电路的必要元件，同时通过归纳发现形成电路的条件和控制电路的方法。这些电路元件与学生的真实生活又是紧密联系的，更能激起他们的探究热情，从而知道科学学习来源于生活，又回归生活。

小结

聚焦核心概念的科学教学，要求教师立足课堂主阵地，顺应学生思维发展，在此基础上培养学生的批判性思维和问题解决能力，使他们在思维过程中体会科学知识产生的过程，潜移默化地理解科学概念，逐步树立科学精神。

参考文献

[1]兰本达，P.E.布莱克伍德，P.F.布兰德温.小学科学教育的“探究-研讨"教学法[M].陈德彰，张泰金，译.北京：人民教育出版社，2008.

[2]胡卫平，李霞，陈辉.基于科学学科核心概念的单元教学设计[J].基础教育课程，2023（06）.

[3]汪鑫雯，何善亮.指向大概念的小学科学单元教学设计路径[J].课程教学研究，2022（09）.

（作者单位：江苏省常州市金坛区段玉裁实验小学）