小学科学“解暗箱”课型教学策略研究

1、临沂市小学科学“解暗箱”课堂教学策略研究（讨论稿）二O一一年三月临沂市小学科学“解暗箱”课堂教学策略研究（讨论稿）【策略构想】在科学 研究中，暗箱即控制 论中的“黑箱”，是指那些不能打开或不能从外部直接 观察其内部状态的系统。“暗箱”内容是不能直接感知的，但根据一定的可感知的的外部情 况，可以间接推断出来，这一过程即是“解暗箱”的过程。“解暗箱”方法是小学科学课上最常见的学习方法之一。小学科学教材中有许多课题属 于解暗箱的课题。这些课题通过引导学生反复感知那些可感知的事物的外部情况，研究有关 事实，抓住推理的突破口，间接推断出事物的本质和特征，探索其内部奥秘。实质上解暗箱 是由表及里进行探究的

2、科学方法，运用的是一种逻辑思维方法，从另一个角度为人们提供了 一条认识事物的重要途径。“解暗箱”学习方法能够调动学生思维的主动性，引导学生开展丰富的想象，对培养学 生的思维和想象力很有价值。由于暗箱解决主要是通过逻辑推理的，所以最终结果有可能并 不是唯一的，这就可以大大促进学生的发散性思维。除此之外，解暗箱方法还能培养学生的 逻辑判断能力、推理能力、创造能力和应用科学知识解决实际问题的能力，并激发学生对科 学探究的浓厚兴趣。【教学策略】学习目标：在观察、思考中引发问题，发现暗箱。操作要领：教师要依据教学目标，遵循学生认知规律，巧妙创设问题情境，引领学生发 现“暗箱”。2 依据事实，猜测暗箱学习

3、目标：围绕暗箱外部发生的事实对暗箱内部构造、成因进行预测或做出合理地假设 性解释。操作要领：以小组或以全班为单位，针对暗箱，引导学生有理有据的猜想，找准打开暗 箱的突破口。3 模拟验证，揭示暗箱学习目标：制定方案，实施探究，得出结论。操作要领：围绕猜想假设，采取分组活动的方式，制定方案，并依据方案开展模拟、验 证等活动，揭示暗箱。4 总结运用，升华暗箱学习目标：梳理总结解暗箱的方法。操作要领：引导学生回顾探究过程，提炼方法，并能在生活中予以应用。【策略解读】1 创设情境，发现暗箱一切探究活动都是从问题开始。解暗箱课中的“暗箱”就是要解决的问题，我们要善于运 用各种教学方法和手段创设典型的情境诱

4、发学生产生问题并发现暗箱。教学中我们可以通过创设各种各样的情境，如交流课前搜集的文字资料、观看电影片段、 观察图片、实物展示等方法，引导学生对日常生活和自然现象进行观察，发现与科学有关的问题现象，通过思考，对问题现象作进一步的思维加工，演变为一个个具体、明确的科学问题。在问题情境中，教师要注意引导学生从不同角度、不同层面进行思考，提出不同的问题， 并对问题进行归纳、整理、分类，在此基础上提取出有研究价值的、学生感兴趣的、有利于发 现暗箱的问题。2 依据事实，猜测暗箱猜想与假设是科学思维的一种形式，是研究者根据已知事实材料和科学知识对所研究的 问题做出的一种猜测性陈述，是对问题中事物的因果性、规

5、律性做出的假定性解释。猜想与假设是找准暗箱突破口的基础。猜想不是瞎猜瞎想。面对未知现象，教师要引导 学生主动调动自己已有的知识和经验进行分析研究，要有理有据、合乎逻辑地说明问题，将 已知的某些事件与观点与未知现象联系起来，在头脑中与所熟悉的模型或现象进行联想和类 比。（如果这种未知现象在生活中找不到熟悉的模型或现象进行联想和类比，那就需要学生借 助外部因素在头脑中初步勾勒事物发生的虚拟表象或过程。）这个环节一般要以小组或全班为单位，针对要研究的问题，注意引导学生充分运用感知 来有根有据的猜想，要层层深入，体现猜想思维的逻辑性和缜密性，进而找准打开暗箱的突 破口。3 模拟验证，揭示暗箱本环节分为

6、四步：制定方案、实施探究、展示交流、揭示暗箱。(1) 制定方案探究并非仅限于学生的动手实验。开动脑筋设计实验，讨论制订实验的方案，同样是探 究。让学生针对要研究的问题，结合对暗箱外部信息的了解和内部成因的假设，制订方案。 解暗箱的方案要依据暗箱内容而定，有些暗箱可以采取模拟实验进行验证的方式解决，有些 暗箱可以采取直接打开进行观察验证的方式来解决。制订方案时要发挥教师引导、帮助、点 拔的作用，通过师生之间开展双向或多向的课堂交流，经过认真的思考和反复的讨论逐步完 善方案。方案制订以后，还要引导学生弄清应该选择哪些实验器材、应当注意什么问题、如 何进行实验记录等等，要为实施探究做好一切准备工作。

7、(2) 实施探究实验探究时，学生要全员参与，分工合作，认真观察，细心测量，要搜集事实材料，用 语言、图画、表格、数字等喜爱的方式记录实验的结果，表达自己的感知和体验，要自觉的 把实验过程中的发现与自己的预测或猜想进行对照。在学生动手实验的过程中，教师要主动 参与到学生中间。还要特别留意观察学生的行为表现，指导学生正确操作。鼓励小组之间互 相学习、借鉴，引导学生把动脑与动手结合起来，及时表扬学生的发现，特别是独特的发现 和新颖的观点。要引导学生用多种方法进行实验，鼓励他们在实验中进一步改进和完善实验 的方案，主动发现并提出新的探究问题，使探究活动不断向深层次发展。?( 3)展示交流?展示交流是揭

8、示暗箱的重要一环。教师要引导学生对获得的感性认识进行去粗取精、去 伪存真、由表及里的整理加工，并能与前面的猜想与假设进行比较验证，从而得出理性的结 论。在这个环节中先让学生汇报实验的方法、实验过程中观察到的现象、自己的亲身体验和 感受，也就是先汇报事实再展示结果，达成共识。(4)揭示暗箱在学生经过模拟验证后，教师要把握时机，将科学的研究结论予以呈现，打开暗箱。4 总结运用，升华暗箱认识规律告诉我们，只有认识的第二次飞跃，才具有实践意义。在引导学生推理想像解 开暗箱的基础上，最终的落脚点要放在怎样运用掌握的解暗箱的方法解决实际的问题，并形 成技能。【教学案例】火山教材分析：本课是青岛版科学教材五

9、年级上册第一单元第 2课火山。本课是在学生认识了地球内 部构造及特征的基础上，借助对火山成因的探究，引领学生进一步认识地球内部的物质组成 及其运动变化。教学中鉴于学生在生活中不可能亲眼看到火山喷发的样子，即使对火山有所 了解，那也是肤浅的、基于表面的，所以教材的设计思路是：先为学生提供有关火山喷发的 资料，启发学生在事实基础上思考火山喷发的原因，借助观察火山喷发的外部现象进行合理 猜测，通过模拟实验进一步探究火山的成因，这在教学中是个重点和难点。本课是典型的 “解暗箱”式的课堂教学类型。教学目标：1探究目标 能用简单的器材作模拟实验；会查阅书刊及其他信息源；能选择自己擅长的方式表述研 究过程和

10、结果；能尝试用不同的方式分析和解读数据，对现象作合理的解释。2情感目标 愿意合作交流；喜欢大胆想象；能从大自然中获得美的体验；意识到火山既可以带给人 类好处，也会给人类带来负面影响。3知识目标 通过教学使学生初步知道火山是由于地球内部高温、高压而引发的一种自然现象；能通 过模拟实验理解火山形成的原因。教具准备：1学生用：土豆泥、番茄酱、 200ml 烧杯、漏斗、三脚架、石棉网、酒精灯、火柴。 2教师用：自制PPT “危地马拉火山”视频资料、“火山形成原因”视频资料。 教学过程 ?：1. 创设情境，发现暗箱同学们，今天老师给大家带来了一段视频（ 2010年5月 27号危地马拉火山喷发现场）， 想

11、不想看？请同学们认真观看视频并思考，视频中发生的是什么现象？你看到了什么？（播放视频）师：谁来说一下，通过这段视频你看到了什么？生 1：火山喷发时有红色的岩浆喷出，同时还有浓烟冒出、石块飞出。生 2：我看到火山喷发时红色的岩浆像液体一样流出。生 3: 火山危地马拉实地记者阿其拉被火山喷出的石块击中导致身亡。生 4：造成至少 3 名儿童失踪、 59名居民受伤，上千人不得不进行暂时生活转移。生 5：火山喷发的烟灰给居民生活造成很大的不便和危害。师：大自然在赐予我们人类财富的同时，也给我们带来了巨大的灾难。如火山喷发时火山灰覆盖了城市，夺取了人们的生命。今天就让我们一起来研究火山、认识火山。 （师板

12、书课题：火山）师：对于火山，你有什么要研究的问题？生 1：火山喷发是怎么形成的？生 2: 火山喷发与我们人类的活动有关系吗？生 3：怎样才能防止火山喷发？师：同学们提出了这么多想要研究的问题，说明大家对火山很有研究兴趣。同学们认为 在所有这些问题中应该先解决哪个最基本的问题？生：我们首先研究火山喷发是怎么形成的？ 师：对，要想了解火山喷发与我们人类的活动有什么关系以及怎样来防止火山喷发，前 提必须知道火山形成的原因。板书问题：火山的形成？ 【通过观看火山喷发的新闻片段，引领学生对火山喷发的现象以及给人类带来的灾难 提出问题，并对问题进行梳理，确定本节课要研究的主题是火山的成因，问题确定了，暗箱

13、 也就出现了。】2. 依据事实，猜测暗箱 师：研究火山的成因，我们要能钻进火山的肚子里去看个究竟就好了，但这可能吗？ 能）既然钻不进火山的肚子里，那我们只能从火山外部来寻找突破口了。刚才我们在看危地马 拉火山喷发新闻片段时，你看到了什么现象，通过这些现象你能猜想到火山的成因吗？小组 内讨论讨论。（小组讨论） 师：根据火山喷发时的现象，谁能猜想到火山的喷发可能是什么成因呢？生 1 ：我看到火山口有红色的岩浆喷出来，同时有浓烟和石块飞出，可能是因为地球内部 的压力很大。生 2 ：在看火山喷发视频时，我还听到有轰鸣声，也说明火山喷发时地壳下面可能有很大 的压力。生 3 ：我看到火山口岩浆像液体一样向

14、外流出，而且是红色的，很炽热，这说明地球内部 可能不光压力大，温度可能也很高。【根据火山喷发时所呈现的外部现象：浓烟冒出、石块飞出和红色岩浆喷出、周围温度 很高等等，来推断火山内部的成因：高温高压。这是打开暗箱的突破口】师：通过岩浆喷出，大家猜测火山喷发的原因是因为受到地球内部高温高压的作用书：高温高压）为什么岩浆只在这儿喷出，而不在其它地方呢？生：可能这里的地壳比较薄弱。 师：同意，也就是说岩浆在高温高压的作用下会沿着地壳的薄弱地带喷出来。 （板书：薄 弱地壳）师：那为什么不是常年累月经常喷出？而是喷后要隔好长年月才有可能再喷呢？ 生：可能是地壳内部的岩浆在高温高压的作用下，达到一定程度，力

15、量足可以冲破地 壳，才会喷薄而出。师：谁能完整地说说我们的猜想？生：地壳内部的岩浆受到高温高压的作用，当压力达到一定程度，岩浆就会沿地壳薄弱 的地方喷薄而出，形成了火山。师（总结）：也就是说同学们认为地壳内部的岩浆受到高温高压的作用，当压力达到一定 程度，岩浆就会沿地壳的薄弱地带喷薄而出，形成了火山。对不对？生：对3. 模拟验证，揭示暗箱（1）制定方案 师：有了自己的想法，就要通过实验来验证一下。如果用番茄酱来代替岩浆，用土豆泥 来代替地壳模拟火山的喷发，那高温高压的条件应该如何产生？生：用酒精灯加热。师：好，这些材料老师都给大家准备好了，除了以上这些，还有烧杯、玻璃长颈漏斗、 三脚架、石棉网

16、等。小组长负责把材料领回去。（组长领材料）师：请同学们思考怎样来运用这些材料设计火山喷发的模拟实验？（小组讨论设计方案） 师：哪个小组愿意把你们的实验方案说出来和大家共享一下？（生汇报实验方案）生 1：我们组想用番茄酱、土豆泥和酒精灯来研究。具体方法是在烧杯中加入约100 毫升番茄果酱，把长颈漏斗倒扣在烧杯里，用土豆泥将漏斗和番茄酱接触的地方封紧，把漏斗口 也用土豆泥封起来，然后把烧杯放在石棉网上用酒精灯加热，观察有什么现象？生2:师：大家设计的很好，想一想在实验时该注意什么呢？（生自由说） 师：对，要注意酒精灯的正确使用方法；观察实验现象时，不能在漏斗口上侧观察，以 免发生烫伤；还要注意小组

17、内团结合作；最后还要做好实验记录。 （发实验记录单） 好了，开始实验吧！【结合假设，在头脑中初步想象勾勒火山形成的过程，把这个脑中虚拟的火山形成的过 程，与生活中的某些材料进行类比，用语言把模拟虚拟火山形成过程的实验操作方法描述出 来，就是制定解暗箱的方案，也就是建模（虚拟表象）、类比，制定方案。】（2）实施探究 生分组实验，师巡回指导。（约 10 分钟）（3）展示交流师：谁愿意把你们的发现告诉老师和同学？生1：我们在加热番茄酱时，看到番茄酱先是沸腾了，从漏斗口冒出了大量的热气，继而 发现沸腾的番茄酱从漏斗口喷出来。生 2：汇报。师：同学们利用模拟实验的方法已观察到番茄酱喷发的现象。火山到底是

18、怎样形成的 呢？结合我们的模拟实验，谁来解释一下地壳内部火山形成的原因？生1：地壳深处的岩浆在高温高压的作用下会上升，在上升的过程中遇到薄弱的地壳，可 能就会喷出地表，形成火山。生 2：叙述。【结合模拟实验，试着解释火山的成因，初步解开暗箱】（4）揭示暗箱 师：那火山的成因是不是和我们分析的一样呢？请看科学的解释。（播放课件：火山的形成视频。） 师：除了火山形成的视频资料的科学解释，老师还给大家带来一段火山形成的科学文字 资料。小资料： 地壳越往深处温度越高，压力越大。烧熔了的岩浆通过岩石空隙或裂缝向上运动。岩浆 不断上升过程中，遇到薄弱的地壳时，就会喷出地表，形成火山。火山喷发有时会伴随发生 地震。【出示火山形成的视频和文字资料，彻底打开了暗箱，形成科学的认知。】4. 总结运用，升华暗箱师：科学的解释和结论进一步证明了同学们所具备的联想力和探究能力。回