(南宁市科技馆 广西南宁市 530000)
【摘要】本教学案例来源于南宁市科技馆青少年工作室物质科学系列课程。案例以小学《科学》课中的“串联与并联”相关内容为探究载体,教学策略是以通过科技制作来学习理论知识的科普方法,同时介绍在课程学习中以“像工程师一样解决问题” 的思维模型,以情境式体验学习、科学探究为主的教学方法,以分组实验、观察、记录、讨论、汇报为主的探究形式。以此为例,分析破解课堂学习枯燥理论知识的科普方法,比如:在本案例中以制作病房呼叫电路模型来探究串联与并联电路知识。不仅为从事教学或科普事业的老师做一点启发,也为学生以后自主探究,培养科学的思维方法打下基础。
【关键词】串联与并联 病房呼叫 电路模型 工程师
科普助力“双减”,科普工作者在行动。在平时的科普活动中,笔者发现多数小学生对比较抽象的理论知识比较难于理解,比如电学、电磁学等知识的理解。要解决这个问题,单靠学校课堂的时间及资源难以学通学透,课外科普学习却是个好的补充,为了对抽象枯燥知识的理解,笔者经过实践,围绕相关知识点设计一个科技小制作进行探究学习,效果就比较理想,课后还可以继续拿着作品进行打磨探究,值得推荐分享,下文就以“设计制作病房呼叫电路模型”学习“串联与并联电路”为例详细地分析学习过程。
一、学情分析及对策
小学中高年级的学生,在日常学习中已经初步了解电学的基础知识,在小学科学课中有串联与并联电路的知识点,但相关知识比较碎片,电子元件认识有限,理论与实践不能有效地关联起来。为此,比较合适的策略是结合学生已具备的一定的基础知识,利用其一定的动手能力,通过科学引导设计电路,探究模型所需要的电子元件,并动手制作成功。从而在寓教于乐中学习、有效地串联起碎片化的知识,发现原来所掌握的理论知识不多,但也可以依据理论设计制作出实物作品,提高学习的自信心。
二、教学目标与重难点分析
在科普课堂上,要突出两个方面的学习目标,即掌握解题的思路和解题的技能。在解题思路上,笔者推荐使用“像工程师一样解决问题”的思维模型进行解题(详见下文教学过程分析);在解题的技能上,推荐引导科学探究,提供相关材料和工具,引导学生学会使用工具对相关材料进行探究,从而认识相关电子元件,才能进行实际应用材料到电路中,通过探究制作过程理解掌握串联电路与并联电路。从电子元器件的认识和电路的认识,就是本次科普的重点知识。
在实施过程中,学生比较容易受挫的是抽象知识转换成实际应用,也是科普中的难点,比如串并联电路图可以读懂,但在实际的电路板上进行布局布线是不一样的,需要在电路板上合理规划和电路连接的技能,这就是本次科普的难点知识。
三、教学过程分析
在具体的科普教学过程中,主要有两个阶段的任务,分别是知识储备阶段和作品制作阶段。在知识储备阶段大致又分为三个阶段开展,总体思路就是引出主题,确定解题思路,探究材料及电路的学习储备过程。在作品制作阶段,实际上就是理论知识转化为科技实践的过程,重点引导转换的思路和加工制作的技能。下文按各阶段逐一探讨。
知识储备阶段一:引入主题--设计病房呼叫电路模型
本阶段的目标是通过创设情境并组织讨论,引出课程主题,引导学生讨论解决问题的方法。(创设情境)小王叔叔开了家两层楼的诊所,一楼是医生办公室,二楼有两间病房,分别住着两位病人。请设计一套系统帮医生快速、准确的确认是哪间房的病人需要帮忙。学生好奇心被点燃,经过讨论后,确定通过设计呼叫电路的解决方案。存在的困惑是怎样设计电路模型,老师提出可以用“像工程师一样解决问题”的思维模型来解题。学生在教师设计的情境下讨论、分享自己的观点,教师逐步引导、记录、对解决方案进行分析,最后确定解决问题的方案(设计病房呼叫电路模型)和解决问题的方法(“像工程师一样解决问题”)。同时引导在进行电路设计时注意和串联电路、并联电路进行关联。主题引入及分析至此完结。
知识储备阶段二:引导探究--认识构建模型的元素
本阶段中就是储备好落实方案所需要的元素(电子元器件)。具体以任务为导向,通过实物展示、教师讲解、科学实验等环节,引导学生认识电路模型用到的电子元器件,了解其外形特性、使用功能、接入规则。在课堂上可以用提问的方式进行,比如在本例中教师提出“要通知医务人员,在电路中有什么器件能实现功能?”,引出发光二极管、蜂鸣器等元器件的学习探究,接着提出“如何接入电路,控制电路等问题”,引出开关、电源等元器件,然后逐一进行探究实验。教师引导、记录、分析整个探究过程,根据学情灵活增减电压表、电流表的使用,拓展学生知识范围。
知识储备阶段三:引导探究--认识串并联电路
在认识构建病房呼叫模型所需要的元器件的基础上,本阶段的任务是把这些元器件按电路规则连接起来,形成串并联电路。相对元器件的认识而言,学生对电路图设计感觉会比较陌生,甚至抵触。教学策略就可以通过电学实验箱的串并联模块,引导学生进行电路探究。接着,逐步引导学生在纸上绘制电路图,分成小组通过投影进行分析、分享电路图。教师以此发现学生的不足并做好解释,为下一阶段制作模型做好基础。
通过上面三个的探究学习,学生对串联并联电路和病房呼叫电路的关联,以及需要的元器件都有比较清晰的认识。但在开始制作模型之前,有必要对知识储备环节进行一次完整的梳理,突出“像工程师一样解决问题”思维方法在本方案中的具体应用,让学生可以学会从确定方案,准备材料,制作实施,验收总结的解题流程,学会寻找模型去学习枯燥的理论知识。
作品制作阶段:制作病房呼叫电路--掌握串联和并联电路
制作病房呼叫模型阶段重点任务是根据确定的方案,知识的储备,依据制作要领,制作能充分体现串联和并联电路特点的电路模型。在本阶段,学生通过自己亲自动手完整地完成制作任务,做到理论联系实际,课后还可以对自己的作品继续打磨研究,进一步领会串并联电路和解决问题的思维方法。本案例大致步骤是根据电路图在多孔板上进行电路布线规划;根据电路布线规划图,开始固定电子元器件,并用导线按序连接;电路连接完成后,根据串并联规则检查电路、优化电路;电路调试完成,关闭工具的设备电源,制作完成。
四、效果评估
通过对学生行为进行观察和访谈,发现以情境的方式开始,多些互动交流,能更好地激发学生的学习热情。个人或小组互动活动参与度高,在探究环节中学生表示有更多的想法可以进行尝试,有试错的机会。活动过程中每个小组都基本能够通过合理分工完成探究任务。在分享交流环节学生都能够积极发表自己意见,并通过对比发现自己猜想的不足之处。为学生以后在类似问题提供一个科学的方法做参考。通过多期课程实践证明学生反馈良好,达到了设定的教学效果。
参考文献:
[1]张晓东.《创客:80例玩转趣味电子小制作》[M].化学工业出版社,2018.04:89-94
[2]金准智.《科学》四年级下册[M].湖北教育出版社,2018.01:45-48
作者简介: 林海平(1980.12 -),男,汉,广西南宁市人,广西大学商学院2009级在职研究生,南宁市科技馆科技工作者 ,主要研究方向为科学传播与教育。