設計分析
《點亮小燈泡》是教科版小學科學四年級下冊第一單元《電》中的第二課。前面一課介紹了摩擦起電及電荷的知識，為學習簡單電路進行了知識上的鋪墊。
我對比了現行的小學科學蘇教版教材，這一內容被安排在了五年級上冊第三單元《電和磁》的第一課，而且沒有電荷知識的鋪墊，直接從一張聖誕樹上的彩燈圖片開始，呈現一個電池、三根導線和一個小燈泡，向學生發出挑戰：你能用下面的材料點亮小燈泡嗎？
起初，我很認可教科版的內容，從電荷到電路中的電流，知識體系清楚，學生學習難度會減小。然而，在試教了一兩個班後，我發現，學生並不是頭腦空空來到教室——他們有對電的認知，儘管不是很清晰。特別是在有個別學生因短路操作被燙了一下後，我突然想到：當初研究電的科學家，他們曾經也一定被燙過，他們也是經歷了許多年的研究，才逐漸對電是如何運行的有了認識。為什麼不讓我們的學生也經歷科學家經歷過的事情呢？
科學的本質是主觀世界對客觀世界的認識，是發現物質及其相互作用或運行的規律。在科學探究課上，教師就要創設情境讓學生去體驗發現的樂趣。同時，考慮到課堂要有學生思維質量的提升，我設計了從眾多「發現」中去學會總結，並找尋共同特徵的實驗歸納思維培養環節。
教科版教材中有對電流的簡單介紹，而蘇教版教材中沒有提及電流。我們地區已經實行全年級共用一套課本，多數情況下並不發放課本給學生看。因此，學生頭腦中對於電路中有什麼，是如何運行的並不明確。這樣，我就有機會讓學生對電路內在的規律進行猜想，構建自己的學說。
在實驗材料的結構配置上，教科版教材設計了讓學生嘗試用一根導線點亮小燈泡，並讓學生判斷課本圖中哪種方法可以點亮小燈泡。而蘇教版教材中則呈現了三根導線，並附有一幅連接配圖（連接處不是很清晰，為探索留下空間）。我分析認為：一根導線顯然讓「發現」的數量不足，而三根導線會影響課堂效率，所以兩根導線最為合適。至於如何連接導線來點亮小燈泡，教師可以放手讓學生自己去設計。
基於以上考慮，本節課以認識電流的通路為知識目標，貫穿體驗發現樂趣的設計主線，把教學環節設計簡化為實驗層面的發現與思維層面的發現，重點關注學生科學思維的提升與科學精神的培養。
教學過程
1.聚焦話題，導入新課
呈現一些當地建築物白天與夜晚的對比，聚焦到光、光源，進而引入燈泡、電池、導線等材料。
設計意圖：從夜晚當地建築物的美景引入，能引起學生的注意與興趣，增強熱愛家鄉的情感滲透。這一環節簡單明了為宜。
2.介紹材料，發布挑戰
首先，教師先向學生介紹一下課本上的白熾燈泡、電池等，讓學生對它們的結構有一個初步認識。
接著，向學生提出挑戰任務——點亮小燈泡。
任務要求：
材料只有一節電池、一個小燈泡和兩根導線。導線可使用兩根，也可以只用一根。老師想看看，哪個小組發現點亮小燈泡的方法最多？
為了不出現組內爭搶或課堂無序，教學中我們應該增加兩方面引導：
（1）分工建議——誰負責電池，誰負責導線連接，誰負責拿燈泡，誰負責檢查電路連接是否符合設計圖，做好可行性記錄（打×或√）。
（2）實驗設計圖的要求——要求每個學生先在作業本上畫出電池與小燈泡連接的設計簡圖（建議用鉛筆連線）。
設計意圖：有序分工，鼓勵發現，激發學生的參與熱情。強調做圖和電路的設計環節，能促進學生動腦設計，構建模型。
3.發放材料，初次實驗
各組領取材料，教師巡視，詢問是否有被燙的情況，如果有，馬上終止全班實驗。
詢問被燙學生，指出短路的危險。同時，要提示學生實際操作時的連接方式與自己的設計簡圖保持一致。
學生再次進行探究活動。若用兩根導線成功的小組，鼓勵他們只用一根導線試一試，這樣可以悄悄地擴大學生「發現」的數量。
設計意圖：學生初次操作肯定會發生短路而被燙手這一必然情況，讓他們體驗到科學研究存在一定的風險，培養一種科學研究中的冒險精神。同時，對操作的規範性要求也能培養學生認真嚴謹的科研態度。
4.思考「發現」，歸納共性
學生在黑板上完成4-6個簡圖的連線後，進行討論分析（見圖一）。
師：同學們，這些設計圖都可以讓燈泡亮起來嗎？（指著其中一個）這種連接方式可以嗎？
生：可以。
師：用實驗證明過的小組舉手。
（各組組長舉手）
師：好，看來大部分小組都驗證了這一連接方式。那這個圖呢？驗證過的請舉手。（可能出現只有一兩個組舉手的情況）
師：看來許多組沒有試過這個方案，那就不能說明他們的連接方法正確了，科學結論需要經得起別人的重複檢驗。現在給20秒時間，所有小組都來驗證這種連接方式。
……
（逐一明確黑板上畫出的連線圖）
師：這些連接方法不同，卻都能讓燈泡亮起來，說明了什麼？（學生一般會沉默幾分鐘，這時候要放慢節奏等一等。當有學生說出自己的想法時，教師要及時鼓勵。如果答不到點上，教師可以再進行一定的提示）
師：這些連接方案都被證明成功了！方法各不相同，卻都能完成同一個任務，說明了什麼？
生：說明這些方法有相同的地方。
師：那是什麼相同呢？
生：我發現了，電池的兩端要分別與燈泡的兩個接觸點相連，燈就亮了，這是相同的地方。
師：是這樣嗎？
生：是的，都是這樣相連的。
……
隨後，引出通路的概念。
設計意圖：世界的表象如此豐富，科學要揭示其背後共同的規律。教師在學生自主探索完成「發現更多點亮小燈泡的方法」後，引導他們從多樣的表象中構建電流通路的模型，讓學生經歷了一次發現之旅——思維層次上的發現。
5.發散猜想，構建學說
了解到電流通路結構，基本上達到了課程標準的要求。然而，部分學生是可以再對其進行適度拔高教學，形成學習上的發展進階，這就需要將教學向深度思維推進。中高年級學生已初步具備一定的抽象思維能力，讓他們嘗試猜想電路的微觀構成，往更深層的原理機制導引就是對抽象思維的訓練。
師：那這個通路是如何點亮小燈泡的？你覺得電池和導線裡有什麼？它們是如何運行的？
生：我覺得是能量從電池流動到了燈泡，燈就亮了。
師：那是怎麼流動的呢？
生：我認為是從正極發出能量，從負極也發出能量，然後兩股能量在燈泡處匯合，它們碰撞就讓燈絲髮光了。
師：這位同學不僅猜測了電池裡面有什麼，怎麼運行，還指出了它們是如何發生作用導致燈絲髮光的。我們有了第一種說法，那就以你的名字命名吧，叫「××學說」。
實際教學中，學生還提出電流單向說、燈絲髮熱說、正負電子碰撞說……
師：大家不僅發現了點亮燈泡的方法，找到了背後的共同之處，還提出了燈絲髮光原因的猜想，而且大家的猜想都很有道理。歷史上研究電的科學家，起初他們也不知道電池或電路裡有什麼，進行著怎樣的運行。就像大家一樣，他們也提出了許多猜想。
設計意圖：在學生得出共同規律的基礎上，進一步讓他們對電路內部不可見的物質及其運行規律進行大膽猜想，既將科學探究的思維引向深處，又符合科學研究在一定階段向本源進發的特點。同時，給學生的猜想冠以他們的名字，既是科學史上常用的方式，也是對學生原創性的尊重。
6.回顧總結，拓展延伸
將對電流通路的認識，擴展到所有用電器的應用上（生活中的例子）。
以遊戲結束：全班學生手拉手圍成大圈，其中兩個學生手拿導電球兩端，通過其他同學手的鬆開與拉起，讓導電球亮與滅，形象地說明通路、斷路以及引出安全用電的話題。
課堂總結
科學理性有兩個來源：歐幾裡德的邏輯論證和培根與伽利略開創的實證研究。本節課從這兩個基點出發，結合科學史，創設發現的探索情境。在實驗探究方面，教師讓學生自主設計實驗，鼓勵其關注新發現。面對別人的結果，要質疑、驗證，運用實驗得到證據。在思維培養方面，教師重視實驗歸納法的學習，讓學生學會透過表象發現規律。對於暫時無法深入探究的事物，鼓勵猜想，構建自圓其說的理論。實驗發現是創造的因素之一，而用發明理論來解釋現象也是一種創造。基於此，教師在開展教學活動時，就能讓學生的學習在思維的高階層次上進行。同時，本節課既有科學方法的培養，也滲透了科學精神的教育。
（作者單位系山西省長治市潞州區華夏斯坦福學校）
《中國教師報》2020年09月02日第5版