传感器在《电路暗箱》课上的应用研究反思

◇丁 青（江苏：南师附中仙林学校小学部）

《教育信息化2.0 行动计划》不断推进，江苏省中小学教师信息技术应用能力提升工程2.0也在如火如荼地开展着，这一系列的政策以及实践经验都将教育信息化推向高潮。小学科学学习要以探究为核心。探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。信息化科学教学绝不是单一地将信息化手段强加在科学教学上，教师应考虑巧妙地选取合适的方式、合适的时间、合适的课例、合适的场所，甚至合适的对象，以更好地提升学生科学素养，服务课堂教学，提高学习效果，有选择地转变传统的教学观念，提升学生学习内驱力，追求更高效的科学课堂。

一、课例研究背景

《电路暗箱》是苏教版科学四年级上册第四单元“简单电路”的第三课。通过前两课的学习，学生认识了简单电路，并能自己制作检测器来检测物体的导电性能。本课围绕检测暗箱里的电路这一主题层层展开。传统教学是让学生利用真实检测装置发现不同的电路连接会产生不同的效果，本节课借助物理实验课App进行电路连接，代替原本真实材料的繁杂操作，改成虚拟环境下发现结果，以“虚”替代“实”，避免不必要的错误，节省更多时间进行后续的分析验证，将课堂有限的时间进行高效的切割。在实际的教学和反思中，发现信息化手段的利和弊，对笔者产生了较大的触动。通过笔者的设计，最终呈现出如下的教学片段。

二、课例实施过程

（一）建立模型——复习旧知，激发思维

出示检测装置，回顾旧知，抛出疑问：检测装置除了能检测导体绝缘体外，还有什么其他的用途吗？

出示并介绍电路暗箱：A，B，C，D 四个连接点之间可能是导线、电池、灯泡，或者什么也没有，利用检测装置检测，通过观察到的现象推断暗盒里的电路连接。

分析：全面不遗漏地检测所有的情况，一共需要检测十二次。

（设计意图：单刀直入，学生前两节课刚刚学习了简单电路和检测装置，带着深刻的印象进行新知的学习，省去过多繁杂的导入，直接以检测装置的用处进行提问，激发学生思考，“逼迫”学生快速回忆已有认知，进行头脑风暴、思维碰撞，产生疑问。学生在头脑中快速建立简单电路和检测装置的模型，调动一切可调动的已知思维，触发未知思维。）

（二）概念建构——探究新知，发散思维

布置任务，利用物理实验课App，在检测装置中增加导线、电池、灯泡，观察原有检测装置中灯泡的情况，进行电路连接，归纳总结：

（设计意图：一改传统电路暗箱的教学，变成让学生通过虚拟环境进行新知探索，节约了大量动手拼装、搜集证据的时间，避免了错误或不当的操作引发的无依据的推理。基于真实现象进行高效的分析总结，让学生转变学习思路，不再一味地追求简单的动手操作，而忽视操作后的分析现象、整理数据、得出结论的重要性。将课堂上更多宝贵的时间留给思维辩论，基于已有的准确证据进行更有效的分析推理，提升思维的深度与广度。）

（三）能力提升——推理分析，聚焦思维

利用已有的结果，进行暗箱推测，画出暗箱电路图。

（设计意图：以往的教学是学生直接进行暗箱的检验，并根据现象进行记录，再比对已有结论，进行暗箱中电路汇总。现在一改常态教学，让学生自己摸索不同现象对应的电路元件，打破学生固有思维模式，更加开放自由，让学生思维不断碰撞、不断聚焦，最终突破固有思维，将课堂更宝贵的时间与空间留给学生基于已有证据的快速高效推理，从而得出正确结论。让学生的科学探究更加基于有效证据的分析、推理，大大提升了学生学习的效率，避免了无谓和无意义的科学探究。真正打破思维局限，促使高阶思维的发生。）

（四）实证操作——组装检验，归整思维

根据绘制的电路暗箱，进行暗箱的组装还原。

利用检测器进行检测，与记录单上的结果进行对比，验证自己制作的暗箱。

总结拓展：回顾“解暗箱”概念。拓展地球内部、火山、人体等暗箱概念。

（设计意图：科学探究的最终归宿是要回归实证研究。研究者经历了一系列的思维风暴之后，整理思绪，归整思维，再通过亲自操作，收集观察资料，为之前的假设展开真实的科学探究，回归科学本质，将间接经验回归直接经验，将科学探究与工程实践有机结合，完成科学探究的全部过程。归整学生零散的科学思维，使其达到完整缜密的状态。）

三、课例研究反思

基础教育是我国教育大计中非常重要的环节，小学科学教育不断被社会重视，创新更有效的教学模式和手段也是教育者的不断追求。将信息化教学手段合理融入课堂，甚至课外，是目前很多学科教学的新手段和新思路。

（一）“虚”形式：虚拟操作，建构概念

在现如今的教学中，很多课堂注重形式，尤其是一些展示课、示范课，而忘记课堂的本源。本案例所说的形式“虚”并非真的“虚”，而是借助信息化手段，利用虚拟空间的方式简化一些烦琐的科学操作，以提高课堂实效。

1.巧用平板技术，提高课堂实效

随着高科技的不断发展，学生对于电子产品的应用远远超过我们的预期，为了让课堂效率更高，更贴近学生的生活，激发学生课堂最大兴趣，平板教学已经不再新奇。尤其是在一些大城市，学生已习惯在课堂上利用平板进行学习。平板电脑进入课堂无疑给课堂注入了活力，给教学增添了趣味，改变了以往科学教学学生只能“看”的状态，学生人手一个学习终端，可以亲身参与多种不同的学习活动。

在本节课的授课中，平板发挥了较大的作用，承载了本节课使用的一款软件。学生在课堂上既兴奋又从容，可见平板在日常生活中随处可见。由于新冠疫情的影响，网课瞬间变得越发重要，小小的平板变成学习的载体。在日常的教学中，我也会将平板作为学生学习的一个重要工具，拍照记录、观看图片、放大图片、查阅资料、阅读文本、数据记录等一些基本的操作都会在平板上进行，节约时间、不浪费纸张，数据还可以实时分享、便于保存。但是对于不同地区不同学校不同生源不同学科不同学生的不同教学，平板的使用要因地制宜、因人而异，理性分析利与弊，合理使用，最终提高课堂实效。

2.结合多样App，打破探究局限

如今科技发展的速度超出人们的预期，各种App的引入，使得课堂教学更加多元立体化。

在常规的课堂上，科学教师绞尽脑汁、想方设法琢磨学生看不见够不着的科学知识。细心资深的名师也许会利用自制的教具进行教学，却也很难达到预期的效果，毕竟有很多知识是没有办法在狭小的课堂上呈现出来的。多样的App解决了以上困扰，打破了探究的局限性，真正多维度提升了学生的科学思维。如今被开发利用于教学的App 数不胜数，同时也参差不齐，需要教师熟悉掌握，有选择性地让学生接触探究。

（二）“实”：夯实操作，提升能力

探究式学习是小学科学学习的最主要形式，几乎每一次新授课都会呈现一定的探究活动。因此本节课的设计一定要回归真实探究，科学探究可以更好地提高学生的科学能力，提升科学素养。

1.实打实推理，提升学生分析推理能力

解暗箱的教学有多种授课形式，教材给出的教学流程包括以往教师的设计方案，最终更多停留在学生动手操作上，尤其材料的各种缺陷，会导致学生将关注点聚焦于自己的操作，大量时间会用在动手上。当然，学生的能力也有所提升，但对于四年级学生而言，应不仅仅局限于此。

《电路暗箱》原本就很考验学生的思维判断能力，学生的定势思维使得他们更适应传统的科学探究模式。本案例的教学改变传统教学流程，跨度变大，学生理解会更困难；在学生解暗箱的过程中，可能性太多，一节课的时间想要彻底弄明白暗箱的全部内容显然很仓促，再加上本节课的侧重点在于学生思维的提升，培养学生分析推理能力，增加了教师的教、学生的学等各方面的难度。

笔者在设计整节课时，希望有所突破，希望通过解暗箱课的教学，改变学生学习的固定模式，将本节课的重点放在分析推理能力的提升。教学实践也证明，基于有效证据的分析、推理，能大大提升学生学习的效率，打破思维局限，促使更高阶思维的发生。

2.实打实操作，提升学生动手反思能力

原本的操作是学生根据教师给定的环节，按部就班地动手，学生也十分感兴趣。但是这样的操作在前两节课中已经非常清晰地完成了。改变固有的操作，让学生主动动手，带着问题操作，最终形成有价值的反思和结论是本节课探究活动的设计思路。

（三）“真”：思做结合，深入研究

研究者经历了一系列的思维风暴之后，再通过亲自操作，为之前的假设展开真实性科学探究。这样的探究是在简单的动手基础上，带着要解决的问题进行深入探索，不再是单一地玩一玩，而是像科学家一样，并且是自发主动地进行操作，为了最终的结果而不断探索。

纵观本节课的教学设计和最终获得的效果，有非常多值得反思与再探究的地方。但是结合信息化的手段，改变固定的教学模式，也是教学的一种创新。信息化的引入是今后各学科教学的必然趋势，教师只有不断学习，提高自身的信息化能力，才能更好地服务于自己的教学，达到最理想的教学效果。

信息化手段只是本节课的一部分环节，当然也是亮点设计。但是科学学习的最终目的是提升学生的科学素养，开发学生的科学思维，使其将所学所知应用到自己的生活中，成为现代社会更有竞争力的人。当然，传统教学的优势是不可替代的，这就要求教师有所取舍、正确选择，以更好地服务于教学，实现教学目标，培养学生科学探究能力，进而提升学生的科学素养。■