馬 南，張珊珊，焦廣萍，玄翰雪

學科大概念是指圍繞學科核心內(nèi)容和教學任務，體現(xiàn)學科本質(zhì)，能夠?qū)W科重要思想與相關內(nèi)容聯(lián)系起來的關鍵而特殊的概念?！缎W科學課程標準》在四大領域選取了18 個概念構(gòu)成了大概念，其中在物質(zhì)科學領域選取了6 個主要概念，在生命科學領域選取了6 個主要概念，在地球與宇宙科學領域選取了3 個主要概念，在技術與工程領域選取了3 個主要概念。這些概念呈螺旋上升式分布在小學階段的低、中、高三個階段的學習過程中，《科學》二年級下冊“磁鐵”單元即圍繞物質(zhì)科學領域的“物質(zhì)具有一定的特征”“磁力對某些物體有影響”等，又有技術與工程領域的“運用科學設計進行解決實際問題”，幫助學生形成一定的科學觀念。而科學是一門探究性的課程，觀念的形成也是學生進行科學思維和科學探究的過程，所以也能實現(xiàn)學生核心素養(yǎng)其他方面的同步發(fā)展。

大概念背景下的小學科學實驗教學設計圍繞大概念來建構(gòu)單元實驗內(nèi)容中概念、規(guī)律的聯(lián)系，使整個單元的實驗教學具有整體性。通過圍繞大概念背景來設計互相之間有聯(lián)系的實驗教學活動，能夠培養(yǎng)學生思維的關聯(lián)性和發(fā)展性。圍繞大概念的單元實驗設計更有助于體現(xiàn)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的全面性與綜合性。［1］所以，圍繞大概念分單元實施實驗教學設計，是落實學科核心素養(yǎng)的一個重要方法?；谝陨希绾卧O計實驗教學在教育教學中十分重要。本文以教科版小學二年級《科學》下冊“磁鐵”單元為例，詳細闡述如何圍繞大概念開展實驗課堂教學活動設計。

一、小學科學實驗教學的重要性

在小學科學教學中，教師要關注實驗教學。小學科學實驗有鮮明的特征，往往既生動又有趣，小學生對動手操作或在課堂上親身參與實驗十分感興趣，這種好奇心會激發(fā)學習科學知識的熱情、主動性和創(chuàng)造性，實驗的重復性還會鍛煉學生的意志，做實驗的失敗感也會引起學生探究科學問題的意識。［2］

（一）小學科學實驗具有探究性、重復性、趣味性、實踐性

學生發(fā)展已經(jīng)具備了一定的生活常識，當遇到自己感興趣、喜歡研究的問題時，他們會對照自己原本已經(jīng)知道的概念，提出假設，再通過分析各種工具進行自主探究性的實驗。多次重復做實驗，能夠讓學生反復觀察實驗現(xiàn)象，思考其中的原理。另外，由于假設都是學生根據(jù)自己感興趣的問題提出來的，他們會有非常濃厚的興趣想要去探索，這樣更有利于學生在實驗中發(fā)現(xiàn)證據(jù)。從實驗的現(xiàn)象和獲得的證據(jù)出發(fā)，有助于學生構(gòu)成科學概念。小學科學實驗能力是一種綜合能力，實驗中提出假想和設計整個實驗方案，可以鍛煉學生的思索能力；鉆研實驗原因、剖析實驗結(jié)果的過程能培養(yǎng)他們的邏輯思維能力和分析能力；實際的實驗操作過程還能鍛煉學生的動手能力；實驗的匯報環(huán)節(jié)不僅培養(yǎng)學生的語言表達能力，還能培養(yǎng)他們小組協(xié)作的精神。這些都是非實驗課程無法實現(xiàn)的。

（二）小學科學實驗能夠培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)

小學科學課程的總目標是培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，讓學生發(fā)展成為愛學習，會學習，終身學習的公民。而學生思維的發(fā)展和綜合能力的提升對學生的發(fā)展尤為重要。學生觀察實驗現(xiàn)象，在頭腦中形成初始印象，經(jīng)過多方信息反饋，思維能夠得到修正加工，從而形成概念、結(jié)論，同時也培養(yǎng)了學生認真觀察、記錄，并對記錄進行比較分析、綜合總結(jié)等思維能力?，F(xiàn)代社會各行業(yè)領域的工作需要有認真的科學態(tài)度、嚴謹?shù)目茖W作風、不怕困難勇于探索的科技人才，而小學階段的科學實驗可以培養(yǎng)學生具備這種優(yōu)良品質(zhì)?？茖W實驗要求實驗數(shù)據(jù)的準確性，要求實驗者尊重客觀事實，不能對實驗數(shù)據(jù)造假。為避免實驗的偶然性存在，實驗要重復三次以上。實驗前也要嚴格遵守實驗操作規(guī)程的習慣，并有科學的實事求是的態(tài)度?？稍谧鰧嶒灥倪^程中，實驗并不會一次就成功，學生需要反復試驗，不怕失敗。學生在這一過程中體驗了實驗過程的艱辛，培養(yǎng)了毅力，并在最終實驗成功時感受到和同學們分享成功的喜悅。

二、整合實驗教學內(nèi)容

要想進行一整個單元的實驗教學設計，首先就要分析該單元的教學目標及教學內(nèi)容。在選擇教學單元的時候，需要在大概念背景下進行規(guī)劃、組織單元內(nèi)容?；诖蟾拍罾砟畹膶嶒灲虒W可以幫助學生對世界有一個完整的理解和認知，并理解核心概念，使學生內(nèi)心對待科學有認真的態(tài)度，了解科學所具備的精神，掌握科學方法。［3］所以，教師要以大概念的發(fā)展為主要依據(jù)，把握學科知識，對不同課節(jié)的內(nèi)容進行梳理。在教學一個單元的內(nèi)容之前，教師應該根據(jù)課程標準和教材內(nèi)容，確定先行組織者即大概念，然后將學習單元中零散、沒有聯(lián)系且易混淆的概念體系整合起來，完善學生的認知結(jié)構(gòu)，通過實驗中的親身體驗讓學生學會探究、學會思維、學會創(chuàng)造，為課程內(nèi)容的學習提供支撐，幫助學生了解實驗中會出現(xiàn)更復雜、更難解決的問題，要勇于探索，這樣學生才會獲得逐步的提升。

“磁鐵”單元，以“磁鐵與周圍物體相互作用”為主線，循序漸進地安排了一系列實驗活動，包括身邊哪些物體會受到磁鐵的影響、磁鐵如何與鐵質(zhì)物體相互作用、磁鐵如何與磁鐵相互作用等，讓學生學習磁鐵的特性，了解磁鐵的應用領域。對于二年級學生來說，學習這一單元，關鍵在于能夠親身體驗實驗活動。學生在趣味化的實驗中構(gòu)建磁鐵相關的主要概念，獲得豐富的感性認識，才能為在高年級的學習中了解物質(zhì)的基本特征和性質(zhì)以及物體不同的運動形式、力的作用、能量等知識總目標奠定基礎。

三、明確學習目標

“磁鐵”單元的學習目標源自一至二年級有關的課程標準的下列學習元素［4］：

5.1有的力能直接觀察到施加在物體上，有的力通過我們看不見的物質(zhì)施加在不同物體上。

6.5磁鐵具有磁性，可以作用于某些物體。

6.5.2 任何磁鐵都有兩個不同的磁極，同名磁極相斥，異名磁極相吸。

17.2技術包含人們使用和改造大自然的方法。

8.3工程設計需要考慮到現(xiàn)有條件和限制，并不斷改進和完善。

教學中建構(gòu)大概念研究背景是一個學生循序發(fā)展?jié)u進的過程，很復雜，不是簡單告知就可以解決的。在教學中教師要經(jīng)常鉆研教材，鉆研新課標，單元學習目標必須具備整體性與可拆解性，將大概念適當?shù)剡M行分解，找到每一章節(jié)之間的聯(lián)系，通過一個個科學實驗把零散的知識串珠成鏈，同時實踐到每個知識點的教學中，完成每一節(jié)課的教學目標。分析與明確了教學目標之后，需要設計對應的教學活動與準備相應的實驗器材，這直接指向了學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)與落實。［5］

四、設計實驗教學活動與流程

（一）實驗教學的設計目的

課堂教學活動的設計應讓學生經(jīng)歷更多的科學實驗過程，通過自己最真切的感受，發(fā)現(xiàn)并提出問題，明確探究目的與方向，從而開展深入的研究獲得深層理解，最終頭腦中形成科學核心概念，同時也可以培養(yǎng)學生的探究能力。而教師在實驗活動中要做到大處著手、小處著眼，從知識點上梳理大概念下的知識點，幫助學生透過現(xiàn)象看到客觀存在的事實，做出科學的決策。［6］

（二）具體單元的活動與流程設計

二年級下冊“磁鐵”單元第一節(jié)課的內(nèi)容是“磁鐵能吸引什么”，在這節(jié)課上學生們通過探索和總結(jié)被磁鐵吸引的物體有哪些，并概括出能被磁鐵吸引的物體所具有的共同特點，來了解磁鐵的磁性，并通過實驗了解到磁鐵可以吸引鐵一類的物體。在這節(jié)課的實驗活動中，教師提供各種材質(zhì)的物體，有易拉罐、水杯、石頭、木片等，材料的選取及順序往往會決定學生探究的方向。在實驗過程中，有效的體驗、有效的支持可以保證學生實驗活動的有效實施。由于單元內(nèi)課與課之間是緊密聯(lián)系在一起的，屬于連續(xù)的思考過程，學生對已有的碎片化的事實或經(jīng)驗開始出現(xiàn)深層次的思考。通過對本節(jié)課和本單元具體學習情況的思考和探究，學生逐漸明白磁力的含義是指磁鐵與鐵、磁鐵與磁鐵之間的力，也能認識到磁力可以穿透某些物體。這個概念將引導學生對“磁場”產(chǎn)生初步認識，引出“能量”的科學概念。［7］“磁鐵怎樣吸引物體”教學活動流程設計如下。

1.教學目標

（1）推力和拉力是常見的力。

（2）磁鐵相隔一定距離或一些物體仍然會產(chǎn)生吸引作用。

2.教學內(nèi)容

（1）為達成課標中“5.1 知道推力和拉力是常見的力”這一理論學習目標，實驗中會利用小車，先了解直接接觸物體產(chǎn)生的力，比如推力、拉力，再認識不直接接觸物體產(chǎn)生的力。這里的認知過程的順序能夠幫助學生對概念進行構(gòu)建。

（2）如果不直接接觸小車想讓它動起來，學生會想到用之前學過的知識，利用磁鐵去吸，從而引出看不見摸不著卻又真實存在的磁力。學生將在本課學習當中，慢慢體會到它的含義是指磁鐵和鐵、磁鐵和磁鐵之間的作用力。

（3）教師根據(jù)實際情況提供多種物體讓學生自主探究，要注意體現(xiàn)材料的“結(jié)構(gòu)性”，做實驗時可以將物體由薄到厚進行試驗，也可以將物體按照氣、液、固三態(tài)試驗。學生通過實驗并與同學交流研討得出磁鐵和鐵隔著一定距離和一些物體也能讓小車動起來。

3.問題情境的創(chuàng)設

（1）學生根據(jù)平時自己的生活經(jīng)驗已經(jīng)了解到推或拉能讓小車前行與后退，但很少有學生會用實驗手段研究小車運動與力的關系；或者直接接觸小車并對其施加的作用力可以用“推力”和“拉力”等來描述。

（2）學生們發(fā)現(xiàn)在生活中磁鐵可以吸引鐵的物體，手推車可以在不接觸手的情況下移動，那么磁鐵可以隔著一段距離和一些物體把小車吸引過來嗎？

4.教學活動設計（探究性活動）

基于情境引出以下探究性問題：

（1）怎樣讓小車動起來？實驗材料：小車、棉線。

（2）你怎么在不碰它的情況下讓一輛車行駛？實驗材料：小車。

（3）當磁鐵和小車之間有物體時，磁鐵能使小車移動嗎？實驗材料：汽車、磁鐵、布片、塑料尺子、貼片、紙張、玻璃、裝水的塑料袋等。

【最后，教師小結(jié)，磁鐵可以隔著一部分物體吸鐵，可我們只測試了幾種，如果換成其他的物體會怎樣。磁鐵產(chǎn)生的磁場我們?nèi)庋劭床灰?，但磁場可以穿透某些物體。如果把磁鐵放在鐵的中間會改變磁場的大小和方向，另外，如果磁鐵和較厚的物體分開，磁性很弱，就很難吸鐵。所以，磁場可以穿透的物體有一定的條件，非鐵質(zhì)物體、較薄的物體才可行。這最終指向磁場的認識?！?/p>

5.拓展實驗

人們利用磁鐵的這一特征制作帶有磁鐵的玩具，大家想來玩一玩嗎？實驗材料：紙蝴蝶、棉線、回形針、磁鐵。

【教師要正確指導并鼓勵學生參與其中，并提示要精準地控制好磁鐵與回形針之間的距離，通過這個實驗，讓學生充分感受到磁鐵隔著一定距離吸鐵的磁力作用?！?/p>

五、落實學科核心素養(yǎng)，設計實驗教學評價

（一）實驗教學評價的原則

教師在落實教學評價時，需要做到多元化、多樣性。除了有教師的測評、還要在課堂中讓學生進行自我測評、同學或小組成員間相互測評，還可以加入家長對學生的測評。不僅最后要有總結(jié)性的測評，更需要有過程性的測評；不僅僅需要測評的數(shù)量，還要有測評的質(zhì)量；也可以不局限紙質(zhì)類的評價，還可以用探究學習活動、科學技術實驗，甚至社會調(diào)查報告等多種教學方式方法進行分析測評。不同形式的測評互補，才能更豐富全面地評估學生的掌握水平和操作技能。［8］

（二）實驗教學評價的內(nèi)容

評價不僅包括基礎知識和基本技能，還包括情感態(tài)度與價值觀，教師要引導學生實現(xiàn)核心素養(yǎng)目標，注重學習過程與學習方法。因此，在評價學生探究活動時，教師要注重引導學生在多方面進行評價，讓學生明白在活動中自己和同學在哪方面表現(xiàn)較好，哪些方面還有待于進一步努力，養(yǎng)成他們能夠客觀看待人和事的能力和態(tài)度。［9］

以小學二年“磁鐵怎樣吸引物體”一課為例，可以用教師測評，體現(xiàn)在學生進行探究活動時教師對學生進行過程性評價。比如，學生進行“如果我們不觸碰到小車，用什么樣的方法能讓小車動起來？動起來的原因是什么”“磁鐵與小車直接有物體相隔，磁鐵能否讓小車動起來”這兩個探究活動時，教師應考慮學生對于活動的思考過程是否合理，學生為了讓小車動起來都采取了哪些方法，這些方法是否合理。教師還要觀察學生的實驗操作是否準確，比如用磁鐵吸引小車時磁鐵是否保持平行于小車的狀態(tài)以達到更好的效果。教師還要檢查學生的實驗記錄是否規(guī)范，比如學生是否進行了預測和三次實驗，是否每次都把實驗結(jié)果記錄到實驗記錄單的相應位置。進行評價時，教師應給學生充分的展示機會，比如教師可以讓學生將學生活動手冊上的記錄結(jié)果在投影儀上進行展示，并在講臺上匯報結(jié)果，其他同學進行評價。教師要注意觀察學生在學習過程中可能存在哪些問題，及時反饋給學生，并在學習過程中進行一定的調(diào)整。

（三）實驗教學評價的方式

1.過程性評價

學生探究活動結(jié)束后，教師組織學生對實驗結(jié)果進行匯報是非常有必要的，不僅可以鍛煉學生的語言表達能力，也能夠為學生的自評和互評提供土壤。學生的自我評價和小組內(nèi)互評活動很重要，可以豐富學生本堂課取得的成果，彌補實際效果與教學預定目標的差距，發(fā)現(xiàn)錯誤的認知或過程的不再僅限于是教師，還有學生本人。學生實驗結(jié)束后對實驗結(jié)果進行總結(jié)和匯報以及聆聽他人匯報的過程可以讓學生認識到自己與學習目標的差距，學習其他同學更為合理有效的想法、做法以及學習方法等，知道哪些地方值得自己學習借鑒。而教師在這個過程中也起著重要的引導作用。在學生匯報完成后，教師可以詢問其他學生是否有相同的觀點和結(jié)果，匯報內(nèi)容是否有值得學習的地方，是否有需要改進的地方。學生互評完成后，匯報的同學可以進行自評，說出自己通過實驗發(fā)現(xiàn)了什么現(xiàn)象，教師由此判斷學生是否達成學習目標，并找出自己可以改進的地方。［10］比如本課的科學知識技能目標要求學生了解到磁鐵可以隔著距離和某些物體對鐵產(chǎn)生吸引作用，磁鐵可以對小車產(chǎn)生拉力。如果學生能夠通過探究活動說出這樣的結(jié)論就說明學生達成了相應的學習目標。通過探究活動和學生互評與自評，學生能夠理解好的實驗過程和標準的實驗結(jié)果應該是什么樣的。通過研討，學生也完成了科學探究目標中的“能簡單講述探究過程，并與同學交流探討。初步形成對實驗過程進行探究、評價，并對不足之處進行改進的意識”。

2.終結(jié)性評價

當整個一單元的教學過程結(jié)束后，教師可以對學生進行終結(jié)性評價，考查學生對于本單元科學知識點的理解程度和對科學實驗的探究能力。教師要考慮考察方法的多樣性，可以是筆試回答問題，可以是完成一幅串聯(lián)科學概念的思維導圖，可以是學生分組進行學習總結(jié)匯報，也可以是教師對學生這個學期過程性評價的整合與總結(jié)。

以“磁鐵”單元為例，對于實驗的終結(jié)性評價可以通過試卷來考查。由于二年級學生已經(jīng)有了一定的識字基礎，但還是相對薄弱，所以問題應當簡單精練，并且要結(jié)合實際生活，這樣才有利于學生理解。如例題：

［單選題］5.下列材料中能夠吸引鐵的是（）

A.塑料B.磁鐵C.鋁盒D.木片

終結(jié)性評價的形式可以是組織學生完成一張思維導圖，這將幫助學生對這個單元所學習到的科學概念進行梳理，如磁鐵的性質(zhì)：1 磁鐵的種類有（條形磁鐵）、（蹄形磁鐵）和（環(huán)形磁鐵）；2 磁鐵能吸引的物體有（鐵鈷鎳）；3 磁鐵能（隔著物體）來吸引鐵。由于學生剛接觸思維導圖，教師可以先做出思維導圖的框架，再讓學生填充括號內(nèi)容，等學生熟悉后逐漸實現(xiàn)獨立完成思維導圖。［11］

終結(jié)性評價的形式也可以是讓學生分組完成一項與磁鐵有關的拓展活動，并分組進行匯報，既可以培養(yǎng)學生語言表達能力，又可以考驗小組內(nèi)合作能力，還能夠考查學生對知識的理解和應用。如：讓學生根據(jù)教師提供的資料探究銀行卡，硬盤和磁懸浮列車的工作原理，將信息整合后再由每組的匯報員進行匯報。此活動可結(jié)合學生互評和學生自評來凸顯課堂上學生的主體地位。

終結(jié)性評價的形式還可以是教師對學生某一單元學習的過程性評估的總結(jié)，連續(xù)性的記錄可以直觀地體現(xiàn)出學生的成長狀況。這就需要教師在平時的探究活動中細心觀察，認真記錄，收集足夠的數(shù)據(jù)，才能做出有效的評價。這樣的評價可以讓學生在學習中看到自己的提升，增強學習科學的信心，也能讓還有所欠缺的學生明確自己的努力方向。而教師給出的評價內(nèi)容也應該是全面的，多元的。由于科學教師授課班級較多，評價對象可以以組為單位，從而減小教師的業(yè)務壓力，推進評價的實施進程。

大概念背景下小學科學實驗教學設計是落實科學學科核心素養(yǎng)的重要方式.在教學實踐中，教師應該重視實驗教學設計，圍繞大概念建構(gòu)、整合教學內(nèi)容與組織教學，從而實現(xiàn)學科育人目標。