设计分析

    《点亮小灯泡》是教科版小学科学四年级下册第一单元《电》中的第二课。前面一课介绍了摩擦起电及电荷的知识，为学习简单电路进行了知识上的铺垫。

    我对比了现行的小学科学苏教版教材，这一内容被安排在了五年级上册第三单元《电和磁》的第一课，而且没有电荷知识的铺垫，直接从一张圣诞树上的彩灯图片开始，呈现一个电池、三根导线和一个小灯泡，向学生发出挑战：你能用下面的材料点亮小灯泡吗？

    起初，我很认可教科版的内容，从电荷到电路中的电流，知识体系清楚，学生学习难度会减小。然而，在试教了一两个班后，我发现，学生并不是头脑空空来到教室——他们有对电的认知，尽管不是很清晰。特别是在有个别学生因短路操作被烫了一下后，我突然想到：当初研究电的科学家，他们曾经也一定被烫过，他们也是经历了许多年的研究，才逐渐对电是如何运行的有了认识。为什么不让我们的学生也经历科学家经历过的事情呢？

    科学的本质是主观世界对客观世界的认识，是发现物质及其相互作用或运行的规律。在科学探究课上，教师就要创设情境让学生去体验发现的乐趣。同时，考虑到课堂要有学生思维质量的提升，我设计了从众多“发现”中去学会总结，并找寻共同特征的实验归纳思维培养环节。

    教科版教材中有对电流的简单介绍，而苏教版教材中没有提及电流。我们地区已经实行全年级共用一套课本，多数情况下并不发放课本给学生看。因此，学生头脑中对于电路中有什么，是如何运行的并不明确。这样，我就有机会让学生对电路内在的规律进行猜想，构建自己的学说。

    在实验材料的结构配置上，教科版教材设计了让学生尝试用一根导线点亮小灯泡，并让学生判断课本图中哪种方法可以点亮小灯泡。而苏教版教材中则呈现了三根导线，并附有一幅连接配图（连接处不是很清晰，为探索留下空间）。我分析认为：一根导线显然让“发现”的数量不足，而三根导线会影响课堂效率，所以两根导线最为合适。至于如何连接导线来点亮小灯泡，教师可以放手让学生自己去设计。

    基于以上考虑，本节课以认识电流的通路为知识目标，贯穿体验发现乐趣的设计主线，把教学环节设计简化为实验层面的发现与思维层面的发现，重点关注学生科学思维的提升与科学精神的培养。

    教学过程

    1.聚焦话题，导入新课

    呈现一些当地建筑物白天与夜晚的对比，聚焦到光、光源，进而引入灯泡、电池、导线等材料。

    设计意图：从夜晚当地建筑物的美景引入，能引起学生的注意与兴趣，增强热爱家乡的情感渗透。这一环节简单明了为宜。

    2.介绍材料，发布挑战

    首先，教师先向学生介绍一下课本上的白炽灯泡、电池等，让学生对它们的结构有一个初步认识。

    接着，向学生提出挑战任务——点亮小灯泡。

    任务要求：

    材料只有一节电池、一个小灯泡和两根导线。导线可使用两根，也可以只用一根。老师想看看，哪个小组发现点亮小灯泡的方法最多？

    为了不出现组内争抢或课堂无序，教学中我们应该增加两方面引导：

    （1）分工建议——谁负责电池，谁负责导线连接，谁负责拿灯泡，谁负责检查电路连接是否符合设计图，做好可行性记录（打×或√）。

    （2）实验设计图的要求——要求每个学生先在作业本上画出电池与小灯泡连接的设计简图（建议用铅笔连线）。

    设计意图：有序分工，鼓励发现，激发学生的参与热情。强调做图和电路的设计环节，能促进学生动脑设计，构建模型。

    3.发放材料，初次实验

    各组领取材料，教师巡视，询问是否有被烫的情况，如果有，马上终止全班实验。

    询问被烫学生，指出短路的危险。同时，要提示学生实际操作时的连接方式与自己的设计简图保持一致。

    学生再次进行探究活动。若用两根导线成功的小组，鼓励他们只用一根导线试一试，这样可以悄悄地扩大学生“发现”的数量。

    设计意图：学生初次操作肯定会发生短路而被烫手这一必然情况，让他们体验到科学研究存在一定的风险，培养一种科学研究中的冒险精神。同时，对操作的规范性要求也能培养学生认真严谨的科研态度。

    4.思考“发现”，归纳共性

    学生在黑板上完成4-6个简图的连线后，进行讨论分析（见图一）。

    师：同学们，这些设计图都可以让灯泡亮起来吗？（指着其中一个）这种连接方式可以吗？

    生：可以。

    师：用实验证明过的小组举手。

    （各组组长举手）

    师：好，看来大部分小组都验证了这一连接方式。那这个图呢？验证过的请举手。（可能出现只有一两个组举手的情况）

    师：看来许多组没有试过这个方案，那就不能说明他们的连接方法正确了，科学结论需要经得起别人的重复检验。现在给20秒时间，所有小组都来验证这种连接方式。

    ……

    （逐一明确黑板上画出的连线图）

    师：这些连接方法不同，却都能让灯泡亮起来，说明了什么？（学生一般会沉默几分钟，这时候要放慢节奏等一等。当有学生说出自己的想法时，教师要及时鼓励。如果答不到点上，教师可以再进行一定的提示）

    师：这些连接方案都被证明成功了！方法各不相同，却都能完成同一个任务，说明了什么？

    生：说明这些方法有相同的地方。

    师：那是什么相同呢？

    生：我发现了，电池的两端要分别与灯泡的两个接触点相连，灯就亮了，这是相同的地方。

    师：是这样吗？

    生：是的，都是这样相连的。

    ……

    随后，引出通路的概念。

    设计意图：世界的表象如此丰富，科学要揭示其背后共同的规律。教师在学生自主探索完成“发现更多点亮小灯泡的方法”后，引导他们从多样的表象中构建电流通路的模型，让学生经历了一次发现之旅——思维层次上的发现。

    5.发散猜想，构建学说

    了解到电流通路结构，基本上达到了课程标准的要求。然而，部分学生是可以再对其进行适度拔高教学，形成学习上的发展进阶，这就需要将教学向深度思维推进。中高年级学生已初步具备一定的抽象思维能力，让他们尝试猜想电路的微观构成，往更深层的原理机制导引就是对抽象思维的训练。

    师：那这个通路是如何点亮小灯泡的？你觉得电池和导线里有什么？它们是如何运行的？

    生：我觉得是能量从电池流动到了灯泡，灯就亮了。

    师：那是怎么流动的呢？

    生：我认为是从正极发出能量，从负极也发出能量，然后两股能量在灯泡处汇合，它们碰撞就让灯丝发光了。

    师：这位同学不仅猜测了电池里面有什么，怎么运行，还指出了它们是如何发生作用导致灯丝发光的。我们有了第一种说法，那就以你的名字命名吧，叫“××学说”。

    实际教学中，学生还提出电流单向说、灯丝发热说、正负电子碰撞说……

    师：大家不仅发现了点亮灯泡的方法，找到了背后的共同之处，还提出了灯丝发光原因的猜想，而且大家的猜想都很有道理。历史上研究电的科学家，起初他们也不知道电池或电路里有什么，进行着怎样的运行。就像大家一样，他们也提出了许多猜想。

    设计意图：在学生得出共同规律的基础上，进一步让他们对电路内部不可见的物质及其运行规律进行大胆猜想，既将科学探究的思维引向深处，又符合科学研究在一定阶段向本源进发的特点。同时，给学生的猜想冠以他们的名字，既是科学史上常用的方式，也是对学生原创性的尊重。

    6.回顾总结，拓展延伸

    将对电流通路的认识，扩展到所有用电器的应用上（生活中的例子）。

    以游戏结束：全班学生手拉手围成大圈，其中两个学生手拿导电球两端，通过其他同学手的松开与拉起，让导电球亮与灭，形象地说明通路、断路以及引出安全用电的话题。

    课堂总结

    科学理性有两个来源：欧几里德的逻辑论证和培根与伽利略开创的实证研究。本节课从这两个基点出发，结合科学史，创设发现的探索情境。在实验探究方面，教师让学生自主设计实验，鼓励其关注新发现。面对别人的结果，要质疑、验证，运用实验得到证据。在思维培养方面，教师重视实验归纳法的学习，让学生学会透过表象发现规律。对于暂时无法深入探究的事物，鼓励猜想，构建自圆其说的理论。实验发现是创造的因素之一，而用发明理论来解释现象也是一种创造。基于此，教师在开展教学活动时，就能让学生的学习在思维的高阶层次上进行。同时，本节课既有科学方法的培养，也渗透了科学精神的教育。