小学科学“解暗箱”课型教学策略研究(1)

小学科学“解暗箱”课型教学策略研究

【理论基础】

1．“暗箱”及“解暗箱”的含义。在科学研究中，暗箱即控制论中的“黑箱”，是指那些既不能打开、又不能从外部直接观察其内部状态的系统。小学科学教材中有些课题内容是不能直接感知的，但根据一定的可感知的外部情况，可以间接推断出来，这一过程即是“解暗箱”的过程。

2．“解暗箱”研究方法的本质。实践证明，物质具有系统属性。我们科学研究的对象，都可以把它看成是一个由基本要素组成的动态系统。自然界中没有孤立的事物，任何事物间都是相互联系，相互作用的，所以，即使我们不清楚“暗箱”的内部结构，也可以利用对外部的观测试验，通过输入输出信息而研究推断我们所不能直接去感知了解的事物的本质和特征，探索其内部奥秘。也就是说解暗箱是由表及里的科学方法，在这个过程中，教师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，间接推断出事物的内部构造和机理，并在头脑中加以再造想像，使学生的思维力和想像力得到提高，培养其良好的思维品质。解暗箱课实质运用的乃是一种逻辑思维方法。

3．“解暗箱”研究方法的意义。心理学认为，思维是智力活动的核心，而想象则是智力的翅膀。孔子认为“学而不思则罔”。刘勰则把想象称为“神思”，认为有了它就能冲破时间和空间的界限，“思接千载”，“视能万里”，因而可以充分调动学生思维的主动性，引导开展丰富的想象，寻找解开暗箱的钥匙。此种研究方法对培养学生的思维和想象力很有价值。由于是通过逻辑推理的，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，并激发学生对科学学习的浓厚兴趣。

【框架结构】

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创设情境展示暗箱 利用感知 猜测暗箱 模拟验证 揭示暗箱 总结运用 升华暗箱

【操作方式】

1．创设情境，展示暗箱

学习目标：引导学生认真观察、思考，并在观察、思考中引发问题，发现暗箱，为探究活动做好准备。

操作要领：教师要依据教学目标、遵循学生认知规律、有机结合学生生活中熟知的现象，巧妙地创设问题情境，让学生在问题情境中感知问题并提出问题，恰到好处地向学生展示出我们要打开的“暗箱”。

2．利用感知，猜测暗箱

学习目标：引导学生围绕问题所可能发生的种种现象及结果进行预测或作假设性解释。

操作要领：以小组或以全班为单位，针对要研究的问题，利用可感知的外部构造特点及已有的知识和经验进行预测或作假设性解释，引导学生有理有据的猜想，要让猜想有深度，并体现出猜想思维的逻辑性和缜密性。在此基础上，教师要积极引导学生找准“暗箱”的突破口。

3．模拟验证，揭示暗箱

学习目标：引导学生围绕猜想假设，提出揭示暗箱活动的大致思路，并依据研究计划或方案开展模拟探究活动，验证猜想假设，并对探究的成果进行展示与交流，得出正确的科学结论，进而揭示暗箱。

操作要领：在具体操作中，一般要采取分组活动的方式，让各小组针对要研究的问题，制定自已的计划或方案，依据方案开展模拟验证活动，活动后分层次

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发现暗箱 引起质疑 在直观感性材料的基础上，建模、类比与猜测暗箱构造及成因 设计方案，合理进行科学验证，类比推理解开奥秘 运用知识， 阐释生活现象

交流自己的验证成果，分析总结实验结论，初步解开暗箱。教师把握时机，利用PPT或视频资料等方式将科学家研究的正确结论予以呈现，彻底打开暗箱，让学生在模拟验证的基础上彻底明确暗箱的真谛。

4．总结运用，升华暗箱

学习目标：引导学生将掌握的暗箱知识与社会生活进行密切融合。 操作要领：引导学生运用所获得的知识与技能，解释生活中的现象，解决生活中的问题，进行改进、发明、创造活动，关注与本课研究主题相关的社会问题等。

【具体解读】

1．创设情境，展示暗箱

一切探究活动都是从问题开始，没有问题就没有探究活动，确定探究的问题，不仅决定一节课的内容，而且决定这节课的基本思路。暗箱课中的“暗箱”就是我们要解决的问题，“明确暗箱在哪儿”是“解暗箱”的基础。我们要善于运用各种教学方法和手段创设典型的情境诱发学生产生问题意识并发现暗箱所在。

如教学中我们可以通过交流课前搜集的资料、鉴赏电影片段、观察PPT图片、进行实物演示、观看新闻播放片段等视频资料或方法，引导学生对日常生活和自然现象进行观察，在观察中发现与科学有关的问题，通过思考，对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。在创设的问题情境中，教师要注意引导学生积极地进行观察、思考、想象，鼓励学生从不同角度、不同层面进行思考，提出不同的问题。提出问题以后教师还要注意引导学生对所提出的问题进行梳理，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、学生感兴趣的问题。

问题是思维的开端，教师巧妙地创设问题情境，恰到好处地向学生展示我们要打开的“暗箱”，给学生留下悬念，能够充分调动学生进行科学探究的积极性和浓厚兴趣。

2．利用感知，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、规律性做出的假定性解释。

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“解暗箱”课的重点是找准暗箱的突破口，而正确的突破口就是建立“猜想与假设”的基础之上。猜想不是瞎想，也绝不是能猜、能想就行。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。）

“暗箱”是一个只知其外部输入和输出,而不知其内部结构的系统，它的内部结构我们一时无法直接观测到，只能从外部间接去认识。所以“解暗箱”的猜想与假设，必须以生活经验或已有的知识为出发点，以已有的客观现象或事实为依据，建立适当的类比模型或虚拟表象（建立类比模型或虚拟表象的过程，就是逻辑推理的过程），然后以此类比模型或虚拟表象为依据，对未知的现象或事件，作出合理的假设性解释。

这个环节一般要以小组或全班为单位，针对要研究的问题，让学生运用已有的知识和经验进行预测或作假设性解释，教学中要注意引导学生充分运用感知来有根有据的猜想，猜想要合理，要层层深入，要体现猜想思维的逻辑性和缜密性，要找准“暗箱”打开的突破口。

3．模拟验证，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，讨论制定实验的方案，同样是探究，而探究的亮点往往表现在动手之前的讨论和动手之后的分析之中。对于每一种探究方法，都应使学生弄清应该选择哪些实验器材、如何进行正确操作、应当注意什么问题等，这就要有一个严密、科学、可行、安全的实验方案。

在具体操作中，一般要采取分组活动的方式，让各小组针对要研究的问题，结合对暗箱外部信息的了解和内部成因的假设，制定自已的计划或方案。在此过程中要注意发挥教师引导、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。

（2）实施探究

师生制定了切实可行的实验方案以后，各小组依据方案自主选择实验所需要

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实物、模型、图片等直观教具，通过小组团结协作进行实验。在这个环节，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与大家共同探讨，要注意倾听学生的意见，不能过早的表达自己的观点，以免影响学生的实验和思考。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

汇报交流是揭示暗箱的重要一环，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，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、展示结果。教师要允许学生选择自己喜欢的方式进行汇报、展

示，不包办代替，不强求统一。对探究成果的展示与交流，一般分两个步骤进行：

第一个步骤是组内展示与交流。主要针对本组内共同进行的探究活动，对所积累的各种信息资料进行整理、分析、讨论，获得共识。

第二个步骤是全班交流。是在各小组汇报各自探究成果的基础上，对全班同学的成果进行整理、分析、讨论，得出科学的解释或结论，初步解开暗箱。

（4）揭示暗箱

在学生经过模拟验证初步得出结论以后，教师要把握时机，利用PPT或视频资料等方式将科学家的研究结论予以呈现，彻底打开暗箱，让学生在模拟验证的基础上彻底明确暗箱的真谛。

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自己掌握的知识，解决实际的问题。此时引导学生结合研究的主题，运用所获得的知识与技能，解释生活中的现象，解决生活中的问题，并进行改进、发明、创造活动，关注与本课

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研究主题相关的社会问题等，有机地将科学、技术与社会生活进行密切融合。这样既扩展了学生的知识，又增强了学生的研究兴趣。

在内容上，一方面要注重与本课探究主题相联系。通过本课主题的探究，学生对本主题有了比较深入的了解，在主题的基础上鼓励学生拓展创新，有利于本课主题的进一步深化。一方面要注重与学生生活相联系。让学生感受到科学无处不在，科学就在我们身边，进一步增强学生学科学、爱科学、用科学的兴趣。

在形式上要注重开放性。引导学生举一反三，触类旁通，扩展思维的广度、深度，从多角度去思考问题。允许学生海阔天空、奇思妙想，允许学生想法不合逻辑。在评价上以鼓励为主。不管学生出现怎样的想法，教师都要进行鼓励，以保护学生与生俱来的探究欲。

【应用范围】

三年级上册：《有趣的不倒翁》

三年级下册：《灯泡亮了》 《我们的身体》 《骨骼》 《关节》 四年级上册：《植物的根》 《植物的叶》 《植物的茎》 四年级下册：《苹果为什么落地》

五年级上册：《地球内部有什么》 《怎样听到声音》 《地震》 《火山》 五年级下册：《食物到哪里去了》 《我们的呼吸》 《心脏和血管》

《脑与神经》 《照相机和眼睛》 《潜望镜的秘密》 《果实是怎样形成的》

六年级上册：《白天与黑夜》 《四季更替》 《弯弯的月亮》

《日食和月食》

六年级下册：《我从哪里来》 《通电的线圈》

【教学案例】

《火山》教学设计

教学分析：

本课内容选自青岛版科学教材五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，

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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。本课教学是一种典型的“解暗箱”式课堂教学类型。 教学目标：

1．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。

2．能力目标

培养学生的想象能力和推理能力、学生自主学习的能力和勇于探索的精神。 3．情感目标

渗透科学自然观，树立关爱地球的思想，体验学习的乐趣，激发学生的自豪感和科学兴趣。 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”新闻视频资料、“火山形成原因”视频资料。 教学过程 ：

1.创设情境，展示暗箱

同学们，今天老师给大家带来了一段新闻（2010年5月27号危地马拉火山喷发现场新闻），想不想看？请同学们认真观看新闻并思考，新闻中发生的是什么现象？你看到了什么？

（播放新闻）

师：谁来说一下，通过这段新闻你看到了什么？ 现象：

生1：火山喷发的情景，如喷发时有红色的岩浆喷出，同时还有石块、烟灰

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喷出。

生2：火山喷发时温度很高。 危害：

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走进火山、研究火山。（师板书课题：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：火山喷发是什么样子的？ 生3: 火山喷发与我们人类有关系吗？ 生4：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？

师：同学们准备怎样解决这个问题？

生：可以通过查资料；做模拟实验；可以上网查询；可以咨询专家；…… 师：这些都是我们在科学课上解决问题常用的研究方法，而且这些方法都能够解决这个问题。但在这些方法中大家认为解决问题后能给我们留下深刻印象的方法是哪一种？

生：做实验！

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师：对，所以老师建议：这节课我们通过模拟实验的方法来解决这个问题，好吗？

生：好！

2.利用感知，猜测暗箱

师：研究火山的成因，要是我们能钻进火山的肚子里去看个究竟就好了，但这可能吗？（不能）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。刚才看到的危地马拉火山喷发时的现象，能给大家带来什么启示呢？小组内讨论讨论。

（小组讨论）

师：火山喷发时发生的现象给你们带来了哪些启示呢？

生1：我看到火山口有红色的岩浆喷出来，同时有烟灰和石块飞出，证明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有很大的压力。

生3：我看到火山口岩浆像液体一样向外流出，而且是红色的，很炽热，这说明地球内部不光压力大，而且温度也很高。

……

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。（板书：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？ …………

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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会向上运动，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。如果要模拟火山的喷发，结合自己的假设，可以选择什么材料来进行研究？

生：可以用番茄酱或果酱来代替岩浆，用土豆泥来代替地壳。 师：那高温高压的条件怎么产生？ 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，要注意安全，注意酒精灯的正确使用方法，还要注意小组内团结合作。最后还要做好实验记录。（发实验记录单）好了，开始实验吧！

（2）实施探究

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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火山喷发的现象。火山到底是怎样形成的呢？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时，就会喷出地表，形成火山。

生2：叙述。 （初步解开暗箱） （4）揭示暗箱

师：同学们的知识迁移能力和分析总结能力很强，老师很佩服你们。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。

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。回过头来再想一想我们是怎样想到火山的成因的？又是怎么验证的呢？谁来说一说？

（师生共同回顾猜想探究过程）

师：火山对人们有什么影响呢？人类能够防止火山的喷发吗？课下请用搜集资料或用其他的研究方式自己解决这些问题。

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我们知道，火山的喷发有时会引起地震的发生，而地震的发生也常常伴随着火山的喷发，所以对于地震的研究也是我们进行科学学习必不可少的一课，那怎样来研究地震呢？我们今天的研究方法对你有所启发吗？下节课期待着你们出色的表现！

板书设计：

火山

火山的形成？

火 山

喷薄而出 薄弱地壳 高温高压 岩 浆

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/0cpv.html