魔术包装科学 变革点亮课堂---谈魔术在小学科学课堂上的实践与思考

魔术包装科学  变革点亮课堂

           ---谈魔术在小学科学课堂上的实践与思考

吴文国

【摘要】小学科学的核心素养主要是科学思维的形成和科学能力的发展。笔者发现小学科学教学中课堂教学“理性有余而趣味不足”，课外作业“沉疴顽疾而不受重视”，以致于学生因兴趣短路而思维断路，从而探究迷路，最终无路可走。这种效率极低的教学模式不利于科学素养的形成和发展，不利于学生学习能力的提高，如何解决这些问题？本文尝试将魔术引入科学课堂，“用科学知识揭秘魔术，用魔术包装科学实验，让变革点亮科学课堂，让素养落实科学探究。”

【关键字】科学小魔术  科学课堂   科学素养

【正文】

一、科学小魔术进课堂背景深析

在今年9月份正式发布的《中国学生发展核心素养》总体框架中明确提出中国学生发展核心素养的六大素养，其中科学精神、学会学习、实践创新为科学的核心素养，集中表现为理性思维、批判质疑、勇于探究、乐学善学、勤于反思、信息意识、劳动意识、问题解决等八大要素。理性思维、批判质疑指向科学思维的形成，而勇于探究、乐学善学、勤于反思、信息意识、劳动意识、问题解决指向科学能力的发展。可以认为，小学科学的核心素养主要是科学思维的形成和科学能力的发展。

当今的小学科学课堂教学“理性有余而趣味不足”，课外作业“沉疴顽疾而不受重视”，以致于学生因兴趣短路而思维断路，从而探究迷路，最终无路可走。因此“科学知识需要包装，科学课更需要包装”，于是，笔者想到了科学小魔术，并尝试将其引入小学科学课堂教学，主要处于以下三点考虑：

1.定于学科特点，引入科学小魔术具有可行性

    《小学课程课程标准》中明确指出科学课程的定位是科学启蒙。魔术，是以随机应变为核心的一种表演艺术， 是一门集知识性，科学性，趣味性于一体的艺术门类。通过魔术，让他们在看一看，玩一玩，做一做，想一想中学到知识，培养兴趣，练习方法，为今后科学学习打好基础。科学课堂中引入魔术教学具有可行性。

2.基于儿童特征，引入科学小魔术具有实效性

小学生好奇心强，但注意力不稳定、不持久；认知过程受情感支配，且与兴趣密切相关，不喜欢单调的、枯燥的重复机械训练；习惯直观性接受，学生有较强的形象思维能力，缺乏抽象思维能力，即使有，也是直接建立在感性经验的基础上，因而理解能力较差。另外儿童的前概念是在学生长期日常生活经验反映在头脑中形成的，具有普遍与顽固性；同时不同的学生所接触的对象不同，学生对问题思考的不完整导致有些概念的存在是片面的，零碎的甚至是相互矛盾的；加之前概念还具有负迁移性和反复性，给教师的正常教学带来很大的难度。

    魔术，具有新、奇、趣、疑、险等特点。将其引入科学课堂可以有效地将抽象的概念具体、直观、形象甚至是有悖于常理地呈现出来，或勾起学生学习科学知识的兴趣，或引发思维冲突，或降低难度，使得课堂教学有序，自然，有效。

3.鉴于魔术特性，引入科学小魔术具有必要性

   科学魔术课教学，主要分“欣赏与推理”、“设计与模仿”、“制作与改进”、“表演与创新”四个步骤推进，沿着“玩魔术”和“学科学”两条明线走，仔细推敲可以发现，在这过程中学生在经历“识别科学问题→寻找科学证据→解释科学现象”的过程，这个过程实际上是科学能力的形成过程，而科学能力发展是科学素养发展的核心。所以，将魔术与小学科学教学结合，引入科学小魔术具有必要性。

2.       科学小魔术进课堂路径剖析

（一）开发和改良与教材相衔接的魔术，使课程内容丰富化

研究初期，笔者在观看了近2000小时的魔术表演视频后，根据《小学科学3~6年级课程标准》要求，仔细研读教科版小学三~六年级教材内容，在原理的科学性和构思的巧妙性的基础上，从学生的兴趣和认知水平出发，在操作的简便性和制作的简单性的大方向下又注重道具材料的普遍性和成本的低廉性，梳理出了可用于小学科学教学实际的科学小魔术（见表1），以三、五年级为例。

表1:小学三、五年级科学小魔术

年级	单元	课题	知识点	选用魔术	适用类型	材料
三上	我们周围的材料	哪种材料硬	金属的硬度及延展性	意念弯勺	ITM，ETM	塑料管、勺子
				可乐还原	ILM，ETM	可乐罐、记号笔
				比较韧性	塑料、金属的韧性	意念弯勺	ILM，ETM	塑料管、勺子
						丝巾变棒	ITM，ETM	丝巾、魔术棒
						它们吸水吗	不同物质的吸水性	报纸吸水	ILM，ETM	报纸、塑料袋、双面胶
						水和空气	空气占据空间吗	空气占有一定空间	可乐还原	ILM，ETM	可乐罐、记号笔
									越摇越大	ITM，ETM	可乐瓶、气球
三下	温度与水的变化	温度和温度计	物体冷热的程度可以用温度来表示	灵敏的鼻子	ITM，ETM	硬币
		水结冰了	0℃时水会结冰	水变冰 水变雪花	ITM	凝固粉、雪花粉、清水性树脂（“海绵宝宝”）、透明玻璃缸、水
		磁铁	1.我们知道的磁铁 2.磁铁有磁性 3.磁铁的两极 4.磁极的相互作用	磁铁具有磁性	飞笔穿钞	ILM，ETM	磁铁、笔、人民币
					消失的硬币	ITM	一元硬币、磁铁戒指
					咬币还原	ITM	磁性硬币、橡皮筋
					飘舞的蝴蝶	ITM，ETM	纸蝴蝶、细绳、回形针、磁铁
					三绳连锁	ITM，ETM	三根不同颜色绳子、磁铁两个
					开心果穿越	ITM，ETM	磁铁、开心果、透明玻璃杯
五上	光	光的反射	光的反射	悬空术	ITM	镜子
				幻镜	ITM，ILM	平面镜、蜡烛
				光与热	光能、热能	香烟自燃	ITM	香烟
				地球表面及其变化	雨水对土地的侵蚀	雨水侵蚀地面，径流变浑浊	水中分沙	ITM	透明玻璃缸、水、不同颜色细沙
				运动和力	我们的小缆车	重力	明日环	ILM，ETM	小铁环、项链等
					用橡皮筋作动力	弹力	自由伸缩棒	ILM，ETM	橡皮筋、塑料管
							香烟入鼻	ITM，ETM	别针、橡皮筋、塑料管
							硬币入杯	ITM，ETM	硬币、气球皮、透明玻璃杯
							硬币穿杯	ITM，ETM	硬币、金属盘、透明玻璃杯
							丝巾变棒	ILM，ETM	丝巾、魔术棒
							运动和摩擦力	摩擦力	明日环	ILM，ETM	小铁环、项链等
五下	热	热是怎样传递的	热总是从温度高的一端传向温度低的一端	灵敏的鼻子	ILM，ETM	硬币

（二）归类和细化课堂魔术的种类，使教学形式多样化

 根据科学小魔术的特点及在教学中所起到的作用和效果，笔者将适用于课堂教学的科学小魔术分成三大类：导入型魔术(ITM）、探究型魔术(ILM)和拓展型魔术(ETM)。（见表2）  

表2:科学小魔术的类型、特点和适用范围

魔术类型	特点及适用范围	案例	用途
导入型魔术 Import type Magic （ITM）	此类魔术与教材知识点相关连，适用于创设情境和活跃氛围。	五上《运动和力》单元《弹力》一课，引用魔术“丝巾变棒”。新课伊始，教师出示一条丝巾，在甩动过程中，往空中一抛，变成一根魔术棒	激发学生学习科学的兴趣，变无意注意为有意注意
探究型魔术 Inquiry-based learning Magic （ILM）	此类魔术中的科学知识贯穿于整个科学课堂教学，适用于对这一知识点进行长时探究，用以突破教学的重难点。	三上《我们周围的材料》单元第3课《比较韧性》，整节课魔术“意念弯勺”贯穿其中，通过表演，揭秘，剖析魔术，组装道具，表演魔术，修正设计，掌握韧性的概念	可激活思维，变单向思维为多向思维；可降低难度，变抽象感念为感性经验。培养学生的探究精神，促成科学素养的形成和发展
拓展型魔术 Expansion type Magic （ETM）	此类魔术以原理的科学性、材料的普遍性、操作的简易性、制作的简单性为基点，适用于学生课后的中长期作业。	四上《溶解》单元第4课《不同物质在水中的溶解能力》，学完这节课后，教师演示魔术“可乐还原”再揭秘，让学生课后去制作和表演 操作流程：出示一罐可乐，开可乐，请观众品尝，在其他观众还要的基础上，对观众说可以把可乐变出来，轻轻摇晃可乐罐，可乐罐渐渐鼓起来，对着瓶口再吹一口气，拉环处复原，打开拉环，倒出可乐。	让学生尝试动手，变单一概念为知识网络；引发创造，变死记硬背为灵活应用；拓展课外，变课内知识为生活实践

 (三)改良和自制部分魔术小道具，使教具选材生活化

研究过程中，笔者和孩子们采用“剖析原理→尝试制作→应用实践→改进道具→再次实践→再次改进→······→做成成品”的流程，边研究边实践，边实践变改进，选用生活化的材料，改良和自制部分魔术道具，使得道具更加简单，操作性和实用性更强！如魔术“砸扁色子”道具的5次改装过程。（见表3）

表3：魔术“砸扁色子”道具的5次改装过程

版本	描述		成品		科学原理			优点	缺点		改进措施
1	观众检查完色子后，在桌上用力一拍，色子变扁了				视觉的延迟效应			色子可以自由移动，给观众检查	对手法要求比较高，学生掌握有一定难度		简化手法，用线和弹力回收器替代
效果图
2	表演中学生只需轻轻松开按住色子的手，色子跟着线一起缩回去				拉伸的弹簧片具有恢复原来形状的力			手法要求不高，操作简便	普通的线，拉直易折断，有颜色，不易隐藏		用透明的鱼线替代
效果图
3	色子给观众检查，拿在手里后用力往桌上一砸，变扁了						弹力	线不易拉断，有一定的隐蔽性	有局限性，容易被观众发现，并且只能放在一只手里		用磁铁替代
效果图
4	色子中放一块磁铁，在线的一端装上磁铁，将线拉直，藏于手心						磁铁有磁性，弹力；光的反射	色子可以自由移动，不受限制；操作简便	与学生生活不够贴切，特制的色子成本较高且教育意义不大		用橡皮擦替代色子
效果图
5	橡皮擦拿在手里自由移动，用力一砸，变扁了					磁铁有磁性；弹力；光的反射		孩子周边的材料，是他们熟悉和能够接受的		色彩不够鲜艳，还需改进	换一种橡皮擦
最终效果

    

（四）优化了魔术科学课的流程，使教学方式合理化

   笔者发现不是所有的课都能够引入魔术表演的，也不是所有的魔术表演都能起到良好的教学效果。为此在实践中笔者优化和改进了魔术科学课的流程。图示如右：

   在此基础上，笔者提炼和总结了四类魔术课型的模式。

                  表4：四类魔术课型的模式

课型	模式
导入型	魔术导入→实验探究→揭秘魔术→寻找科学原理→总结提升→课后表演
贯穿型	魔术导入→揭秘魔术→实验探究→剖析原理→尝试制作→试着表演→完善设计→课后改善
插入型	····→实验探究→魔术插入→激化矛盾→再次探究→总结提升
拓展型	···→总结提升→魔术表演→揭秘魔术→寻找科学依据→课后表演→画出设计→改变玩法

  案例4：三上《材料》单元第4课《它们吸水吗》教学片断

片断一：魔术“消失的水”导入

师：我给大家表演一个魔术。（出示一个装满的水的纸杯）这是一杯水，（喝一小口）再倒满。喝水表演完毕，谢谢！   （学生抗议）

师：接下来就是见证奇迹的时刻。（一只手握住杯子，一只手盖在杯口，慢慢倒转过来，水消失了，没有流下来）   （学生惊呼，情绪很激动，纷纷猜测）

师：实际上谜底就在这里（出示纸杯底部的纸巾）“原来水都渗进纸巾了。”我们把材料的这种对水的渗透能力称为吸水性。（揭题）

片断二：魔术“报纸吸水”提升

    在学生观察研究了纸、塑料、金属、木头的吸水性，得出水的吸水性最强，塑料和金属的吸水性最弱的结论之后，教师再抛出一个魔术，引起质疑：水倒进去之后，报纸为什么不湿？水哪里去了?怎么又出来了？

具体流程：（1）出示一叠报纸，对着学生翻动报纸，让他们确定里边什么也没有；（2）将一杯水从中间缓缓倒入，慢慢倒转报纸，水没有流出来；（3）再次翻动报纸，报纸是干的；（4）将报纸对着杯子，水又从报纸里流出来了。

3.       科学小魔术进课堂效果评析

（一）教学模式起变化

将科学小魔术融入日常科学课堂教学，教学方法，教学模式发生了变化，即导入吊人胃口；探究步步深入；解惑化难为简；体验身临其境；总结信心十足；延伸无奇不有。学习过程中学生有更多的体验和参与，不仅仅只是验证教师的一些想法。

案例5：三下《磁铁》单元第二课《磁铁有磁性》教学流程

    这样的课笔者认为是一种教育的破坏性创新，主要有六个“变”，分别为引起兴趣，变无意注意为有意注意；降低难度，变抽象概念为感性经验；激化矛盾，变验证实验为探究实验；放开双手，变死记硬背为灵活应用；连接思维，变单一概念为知识网络；拓展课外，变课内知识为生活实践。

2.       学生能力有发展

     科学小魔术进课堂，学生的兴趣提起来了，眼睛亮起来了，脑子转起来了，双手动起来了，思路清起来了，思维说出来了。孩子们因为看，引起兴趣；通过想，唤醒旧识；由于说，理清思路；经过画，具化思维；经历做，巩固新知；经由设计，发散思维；历经摆弄，重组知识。从而多了一分兴趣、多了一种思维、多了一些参与、多了一点质疑、多了一点沟通、多了一些体验、多了一些喜悦。对发展学生科学素养来说，主要有四个能力的提高：

1.自主学习能力

    从“学会”到“会学”，从“要我学”到“我要学”。在科学魔术课上，孩子们的学习并非是被动地吸取知识、机械记忆、反复练习、强化储存的过程，而是以积极的心态，调动原有的知识和经验尝试，构造新知识、解决新问题的再创造过程。在后续的练习、模仿和表演中，他们会对自己的学习状态进行审视，总结和调整。

2.科学探究能力

    科学魔术进课堂，学生的认知结构经历了一个孕育、发生、发展、开放的过程。课堂中，教学沿着“玩魔术”和“学科学”两条明线走，学生在揭秘、剖析以及表演中也在经历“识别科学问题→寻找科学证据→解释科学现象”的探究过程（见右图）。另外，课后的改装、表演和改变玩法，是科学问题的孵化器，更是科学探究能力提升的加速器。

3.理性思维能力

    魔术的效果光怪陆离，不可思议，但是原理往往出乎意料，有可能一个小小的改动，产生完全不一样的现象。在这样的头脑风暴中，思考变得更多位、全面、理性和客观，学生能够理性的从多角度，多方向，多层次的对某种现象进行解析和长时间的思考。长期的训练，可以让学生既不受现有知识的限制，也不受传统方法的束缚，更不受别人的思维干涉，敢于发出质疑的声音，表达自己的想法。原来的简单的思维方式也产生变化（见上图），其中，逻辑思维，批判性思维，多向思维和综合思维属于创新思维，是理性思维成形的必需条件。

4.解决问题能力

在魔术“砸扁色子”道具的5次改装过程（见表3）中，每一次的效果改进，每一次材料的选择，每一次工具的运用，对孩子来说都在经历发现一些问题，寻找各种方法，借用一定工具，去解决问题的一个科学探究过程。另外，作品的构思，材料的选择，原理的分析，效果的综合评估等都需要调动原有的认知，借用各种工具，去解决这些问题。

3.       学习效率在提高

1.优生吃得饱

   课后的创新表演和拓展研究，是针对学有余力的学生的，在改变玩法、组合玩法和改装道具的中，这部分的学生会调动所有的认知尝试去重新演绎，不断完善和改进表演的方式和形式，这实际上是对原有认知的再现和重建的过程，是固有知识的一个拆解，打散，重组和重装的过程，同时也是一个知识的运用和再创造的过程，有利于知识的迁移运用和创新能力的发展。因为科学魔术进课堂，优生喂得饱。

2.差生吃得好

   用魔术包装科学实验，以魔术为引，引起这部分学生学习的兴趣，并以此展开后续的探究实验活动，通过解密和剖析魔术，寻找原理，尝试制作以及在课后的练习和表演，让他们有足够的时间去消化这些知识，以此为基点，将原有的单独的知识点连成一条线，串成一个网。科学小魔术，让这批学生吃得了并吃得好。

3.学习任逍遥 

   《课标》强调要鼓励儿童通过“动手动脑”学科学。科学魔术，新奇，有趣，好玩，以魔术为契机，插入一个记忆链接，在潜移默化中，熟练掌握其中的原理，运用新知识于具体实践。科学魔术好好玩，好好玩科学魔术。玩魔术，学科学，训思维，涨能力，学习任逍遥，成绩不烦恼。

四、科学小魔术进课堂实践分析

小学科学学习的本质不是系统性的知识学习与方法训练，而是科学素养的形成与发展，以及在探究活动中对科学知识的理解与运用。因此，科学知识需要包装，科学课更需要包装，用魔术来点亮科学课堂，让师生在玩的过程中愉快地接受、感受并且去创造知识。以魔术为引，学生在对科学小魔术的解密，剖析，模仿和创新中熟练掌握其中的科学知识；在道具制作和创新玩法中，发散思维，增强动手能力，体验创造的乐趣；在动手动脑中，引起兴趣，训练思维，灵活双手，开阔视野，引发创造；于潜移默化中促成科学思维的形成和科学能力的发展，也就是科学素养的提升。让每一位孩子会看，会做，会摆弄；能说，能演，能创造；巧思，巧想，巧设计。

 

【参考文献】

[1]张红霞.科学究竟是什么.[M].教育科学出版社2003.12

[2]科学（3—6年级）课程标准.[M].北京师范大学出版社

[3]袁优红.小学科学有效性教学策略探究—上学生喜欢的科学课.[M].浙江大学出版社 2013.8

[4]兰本达等.小学科学教育的‘探究-研讨’教学法.[M].人民教育出版社2008.12

[5]吕理慧.“魔术”在物理课堂教学中的合理运用.[J].《数理化学习》 2012.10

[6]杜印松.让“魔术”走进初中物理课堂教学.[J].《青年与社会》 2014，（13）

[7]刘谦.刘谦的魔法签证.[M].北京出版社 2008

[8]刘谦.啊，败给魔术.[M].英属维京群岛商高宝国际 2005.8

[9]本特利等.科学的探索者——小学与中学科学教育新取向.[M].北京师范大学出版社 2008.7

[10]张素先等.魅力科学课——小学科学优秀教学课例集.[M].西南师范大学出版社 2015.9

[11]喻伯军等.小学科学教学案例专题研究.[M].浙江师范大学出版社 2015.9