榴芳肇文18｜金敏：科学大观念下关于课堂实验的一点思考

金敏  奉贤区肇文学校  2019-03-03

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科学大观念下关于课堂实验的一点思考

从我听说“科学大观念”已经有一段时间了。为何要以“课堂实验”为切入点呢？其实是因为我正在参与这样一个课题。课题的名称是：初中科学课堂实验中融合STEM课程理念的实践与研究。在初听到“科学大观念”之时，我在想它和STEM课程都是新颖的理念，那它们是否有异曲同工之处呢？思考之后，我认为是有的：
第一都是知识的融合
STEM课程提倡多学科的融合，在工程思维的框架下以“解决实际问题”为前提进行教学。学科与学科之间紧密联系不分彼此。而科学大观念则是在大观念的框架下以“提升学生的核心素养”为前提进行教学。需要的是整套四本教材中的紧密联系，点面结合，取得更好的教学效果。两者同为知识的融合。
第二是课堂的改变
新理念的引入必然会带动课堂的变化。不论是STEM还是科学大观念，相比以前的课堂更注重引导的艺术。好比将一团面团揉搓成面条，让课堂循序进行，将知识点掺杂其中。教师在课堂上表现得不显山不露水，但在课堂之前，都需要教师更加精心的设计。
第三是实验（活动）的支撑
我一直认为课堂实验是科学课堂的重要组成部分，一堂课中最灵活的部分也是课堂实验。所以我坚持让学生进行尽可能多的实验。同样，STEM课程的活动也是它的精彩所在。
由此我想：STEM课程带来了新鲜的课堂体验，那么在科学大观念下，科学课堂实验是否也能有新鲜感?
在课题的推进过程中，我尝试将一些科学课堂实验进行改变。最初的想法是将STEM理念带入课堂，对原本教材内的实验进行“再创造”以期获得更好的教学成效。但在“科学大观念”的视角下，我觉得某些改进实验依然是适用的。例如科学教材第十五章《人与自然的协调发展》的“生态系统的基本组成及相互关系”一课。在科学教材中，与“生态系统的基本组成及相互关系”最相关的知识点存在于第二章《面向生物世界》、第七章《空气与生命》及第十五章《人与自然的协调发展》；与之次级相关的知识点存在于第三章《细胞与生殖》、第六章《水和人类》、第十三章《地球、矿物与材料》和第十四章《海洋与海洋开发》。由此可见，几乎半数的章节都与“生态系统的基本组成及相互关系”有关。
按照教材进度来看，十五章已是课堂教学的收尾阶段。我本身还担任八年级生命科学的教学，这些知识点出现在生命科学教材第四章《生态系统》中。同样都是教材中的最后一个章节。我认为生态系统是相对专业的生物知识，并且具有综合性（了解各方面知识）以及统一性（自然系统是一个整体）。解释何为生产者、消费者、分解者较为简单，但要让学生在一节课内搞清“生产者”、“分解者”、“消费者”之间的关系是比较困难的。为了应付考试，学生往往会将这几个“关键词”牢牢记住，但到了八年级的课堂上，再提到这些词语时，大多数的同学都忘了。甚至我让八年级的部分学生来玩生态瓶，他们和七年级的学生问出的问题没什么两样。同时，我们可以看看教材对这节课作出的要求：
目标：
①知道生态系统的基本组成及相互关系。
②认识人类与环境的相互依存的关系。
③明白环境保护的重要性。
④认识可持续发展对人类行为的要求。
⑤懂得养成保护环境行为习惯的重要意义。
我发现，短短篇幅之内，教参在边上加入了很多“课外”知识，但这些知识并不做理解要求。生态系统的组成及其关系是很生动的，其中包含了很多动态的变化。仅仅依靠两道读图填空题要理解这么生动的知识，我认为是比较困难的。因此我在这堂课中加入了制作生态瓶的实验。
因为加入了新实验，所以课堂设计也发生了相应改变。在科学大观念视角下，“生态系统的基本组成及相互关系”这堂课是需要循序渐进的。需要让学生在头脑中有“生态系统”的概念的形成过程，同时还需要有情景化的过程帮助学生进一步理解。这一切都是紧紧围绕着生态瓶展开的。
生态瓶是我校STEM课程“小小生态监测员”中的部分内容。这门课以拓展课的形式展开，参与学生较少，所以并不是所有六七年级学生都有机会选到。小小生态监测员，顾名思义，是一门生态监测的课程。课程中会利用生态瓶、生态缸，植物、菌落等进行生态监测。其中生态瓶就是监测河湖环境的一种手段。在数次练习之后，学生就能构筑起一个比较稳定的瓶内生态系统。接着定点采取水样，观察不同水样情况下瓶内生态的变化。由此达到生态监测的目的。整个实验周期是比较长的。
在科学课堂上没有那么多的时间，同时STEM课程的整体性太强，无法把整个课程拿进来。于是我作出了改变，以科学大观念来设计这个实验。从“提出问题”、“设计活动背景”、“解决问题”的思路设计课堂。利用生态监测的概念进行课堂引入，通过课本习题初步认识生态系统的组成和关系。将课堂重点放置在生态瓶的搭建上。让学生选择在瓶内放入一定量的鱼，水草，螺蛳、工具虾、水，最后封闭瓶口，要求学生在课后观察哪个小组的生态瓶可以“清澈”更久，小鱼可以存活更久。放弃了STEM课程中的评价表，用观察表来代替，让学生体验生态瓶的制作过程和观察过程。很有意思的是，学生对这样的体验非常感兴趣，在下课之后他们会来问很多问题：“怎样可以活更久？”、“不放螺蛳要紧吗？”“小鱼吃什么呢？”；甚至在实验结束之后，依然会有学生来问：“小鱼的尸体怎么没有了？是螺蛳吃的还是工具虾吃的？”、“晚上没有光照对实验结果有影响吗？灯光能让水草进行光合作用吗？”而我也很乐意解答这些问题。学生不仅在课堂中有了体验，在课后仍继续挖掘，思考相关的知识点。这个实验很有效的激发了他们的求知欲，刺激了他们更深入的思考。这个思考过程，几乎就是科学大观念中由点及面的过程。
这是我在探索科学大观念时的一个案例，有很多漏洞和不足。再做思考之后，我认为在课堂实验方面，科学大观念与STEM课程也有一些不同之处：
首先大观念更趋近课堂，STEM更趋向课外。
 科学大观念来自课堂但不局限于课堂，可与STEM课程相比，更趋近我们的实际教学。它们都在改变着传统的课堂，好比两把雕刻刀，STEM大刀阔斧，大观念精雕细琢。课本教材中的实验往往是经过设计的，也有承上启下的作用。用科学大观念的视角来看，改变是比较困难的，非常考验教师对教材的理解。
其次大观念趋近知识的整理，STEM更趋向知识的应用。
我在上课时有时会说：“这是我们在六年级第二学期学习过的知识。”诸如之类的话。其实想想，这就是一种科学大观念。在教学中，教师能够鸟瞰所有知识点，能够准确的知晓这个知识点的坐标。这种能力是需要训练的，学生同样可以有这样的视野，特别体现在复习阶段，经过整理归纳，学生能够知道知识点的坐标，回忆起所学所想。和思维导图有相似之处。
我认为科学大观念更像是一条课堂的暗线，它为教师提供了一条全新的思路，帮助教师在课堂之中俯览全局。不仅仅是课堂实验，即便是课堂的整体构架也可以在这种视野下发生改变。同时就好像优秀传统文化的传承一般，这种观念是可以由上至下绵延不断的。

金敏，奉贤区肇文学校初中科学教师，2014年毕业于上师大科学教育专业。他工作认真，爱好新鲜事物；寓教于乐，深受学生喜爱。2018年独立完成区级课题《初中科学课堂实验中融合STEM课程理念的实践与研究》并成功结题，在奉贤区中小幼校本特色课程科目设计评比中获得三等奖。