優(yōu)化實驗設計 轉(zhuǎn)化實驗方式 強化實驗過程

李雪梅

〔摘? ? 要〕? 《義務教育科學課程標準》指出：義務教育科學課程是一門體現(xiàn)科學本質(zhì)的綜合性基礎課程，具有實踐性。小學科學教學要以探究實踐為核心，而實驗教學就是培養(yǎng)學生學習興趣、學習能力和思維能力的重要途徑，這些能力的形成與發(fā)展是提升學生科學核心素養(yǎng)的重要方面。筆者在小學科學實驗教學實踐中，通過優(yōu)化實驗設計，激發(fā)學生探究興趣；通過轉(zhuǎn)化實驗方式，凸顯學生主體地位；通過強化實驗過程，培養(yǎng)學生科學思維能力。

〔關鍵詞〕? 小學科學；實驗教學；優(yōu)化；轉(zhuǎn)化；強化

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? 〔文章編號〕? 1674-6317? （2023）? 14-0043-03

《義務教育科學課程標準》指出：義務教育科學課程是一門體現(xiàn)科學本質(zhì)的綜合性基礎課程，具有實踐性。小學科學教學要以探究與實踐為核心，而實驗教學就是培養(yǎng)學生學習興趣、學習能力和思維能力的重要途徑，這些能力的形成與發(fā)展是提升學生科學核心素養(yǎng)的重要方面?？茖W課程要培養(yǎng)的學生核心素養(yǎng)，主要是指學生在學習科學課程的過程中，逐步形成的適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的正確價值觀、必備品格和關鍵能力，是科學課程育人價值的集中體現(xiàn)。因此，小學科學實驗教學要優(yōu)化實驗設計，全面激發(fā)學生的探究興趣；轉(zhuǎn)化實驗方式，進一步凸顯學生的主體地位；強化實驗過程，培養(yǎng)學生的科學思維能力。

一、優(yōu)化實驗設計，激發(fā)學生探究興趣

孔子曰：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者?！比绾巫寣W生成為“樂知者”，這就要求教師在教學理念、教學方法上進行大膽的探索與創(chuàng)新，讓科學的種子在學生的腦海中生根發(fā)芽，綻放出美麗的花朵，讓探究科學的興趣成為學生終身學習的動力。在指導小學生的實驗設計過程中，教師要鼓勵學生大膽質(zhì)疑、發(fā)散思維和勇于創(chuàng)新。教師要優(yōu)化實驗設計，激起學生濃厚的科學學習興趣。

例如，在教學《100毫升水能溶解多少克食鹽》一課時，教師引導學生以小組合作、自主探究為主要學習方式，經(jīng)歷了“提出問題—預測—制訂實驗計劃—得出結(jié)論”的學習過程。在具體的實驗教學過程中，教師設計了比較開放的教學模式，為學生準備了100毫升水、玻璃棒以及每包分別為1克、2克、5克和10克包裝的食鹽若干。學生根據(jù)自己的實驗計劃領取材料進行實驗，在實驗中可以臨時改變計劃，如有需要不同包裝克數(shù)的食鹽可自由上臺領取。課堂上，學生精確分析，深化了科學探究的意識，也培養(yǎng)了學生了良好的科學探究習慣?！耙好姹仍瓉砀吡恕薄霸跀嚢柽^程中溶液會變白，靜置后又變成透明了”“一定量的水中溶解的食鹽量是有限的”“100毫升水里大約能溶解36克食鹽”……?這些都是學生的真實發(fā)現(xiàn)，是很寶貴的科學探究成果。開放式的實驗設計讓學生在“玩”中學知識，在“悟”中明方法，在“做”中有發(fā)現(xiàn)，學生學得主動，學得輕松，充分感受到了學習的快樂。

又如，“日食的形成”這一模擬實驗的重點是讓學生對產(chǎn)生日食現(xiàn)象的原因進行分析，并結(jié)合分析結(jié)果進行猜測。同時，還能借助模擬日食時的天體構(gòu)成以及模擬的運動方式，對之前的猜測進行驗證。在教學中，教師安排學生先對日食的現(xiàn)象特征進行描述，即“太陽好像隱藏在一個物體之下”“擋光的物體呈球狀且并不透明”等等。在完成這個環(huán)節(jié)之后，教師繼續(xù)引導學生對兩個問題進行假設：“是不是有什么天體把太陽的光擋住了呢？”“我們應該設計什么樣的模擬實驗來對假設進行驗證呢？”然后，引導學生再次進行思考：需要準備的實驗材料是什么？分別對什么進行模擬？學生根據(jù)發(fā)生日食所體現(xiàn)出來的特點，選擇用手電筒來表示太陽，用地球儀代表地球，用乒乓球代表月球。這樣，學生在教師的引導下進行討論與交流，通過實驗的方式把結(jié)論展示出來。借助模擬操作方式，讓學生對自然現(xiàn)象的本質(zhì)進行探究，并在這過程中提升學生的科學探究能力。

愛因斯坦說：“一個美妙的實驗，通常要比我們頭腦中提取二十個公式更有價值?！笨茖W知識來源于科學實驗探索的結(jié)果，而學生要學習前人的經(jīng)驗，就應該親身經(jīng)歷實驗過程。它不僅僅能激發(fā)學生學習的興趣，更能啟迪思維，培養(yǎng)科學精神和創(chuàng)新能力。在實驗教學中培養(yǎng)學生實驗設計的能力，正是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性思維的習慣和能力，使之可持續(xù)發(fā)展以適應時代進步的需要。

二、轉(zhuǎn)化實驗方式，引導學生自主學習

科學課是以實驗為基礎的學科，實驗是學生進行科學探究活動的重要手段。因此，教師必須改進和轉(zhuǎn)化實驗方式，將實驗教學與探究性學習有機融合起來，充分發(fā)揮實驗的探究功能。在學生自主參與獲得知識的過程中，不僅要讓學生動手實驗，還要讓學生將實驗的興趣發(fā)展成更持久的探究興趣和創(chuàng)造興趣。

例如，在教學“電”這一單元時，教師用水槽分別裝了導線、小燈泡、電池、開關、電池盒等材料，就像是超市自選物品一樣，每節(jié)課教師都在講臺上“擺攤”。讓實驗小組先制訂好實驗計劃，并計算出各種材料需要的數(shù)量，然后由組內(nèi)的材料員上講臺選取材料。這充分體現(xiàn)了學生的主體性，激發(fā)學生學習科學的興趣，提高了學生實驗探究的能力。在教學《用紙造一座“橋”》一課時，教師發(fā)給每個小組一張A4打印紙，規(guī)定橋至少應達到的長、寬、高，讓學生去設計制作紙橋承重比賽。在測量結(jié)果時，不同的組制作的紙橋分別能承受10個到130個不等數(shù)額的墊圈。很多學生看到其他組的紙橋承重能力強很不服氣，很自然地引發(fā)了課后的拓展探究。課后，學生紛紛向教師要A4打印紙，打算回家精心設計，挑戰(zhàn)130個墊圈。在教學過程中，教師要善于采取切實有效的措施，引導學生去實驗、分析、探索、體會。只有這樣，才能充分發(fā)揮學生的主體作用，讓學生真正成為學習的主人。

又如，在學生學習了《我的水鐘》一課后，教師向?qū)W生布置了一個課后拓展性任務，鼓勵有興趣的學生回家自己做一個受水型水鐘。沒想到的是，學生竟然制作出了一個“分秒不差”的水鐘。該水鐘用大油瓶做水源，用大小吸管當出水口，可以控制水位，用很細很長的水管來受水，在水管上畫出刻度，最小的單位長度是5秒，而且還可以通過測算長度得出一秒的時間。實踐證明，在動手制作中，不僅有效地激發(fā)學生學習科學的興趣，鍛煉了學生的操作技能，還幫助學生進一步理解了理論知識，更培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新性思維，學生的創(chuàng)造能力也必然得到極大提高。

小學科學教學中的探究實驗，能喚起學生濃厚的認知興趣和強烈的求知欲望，學生在學習有關科學知識后，都希望親自動手操作，演示實驗和分組實驗往往還不能滿足他們的動手求知的欲望。因此，教師要想方設法把實驗教學延伸到課外，指導學生就地取材，在課外動手做一些小實驗。這樣，既可以鞏固知識、訓練操作技能，又可以培養(yǎng)學生的科學實踐能力。

三、強化實驗過程，培養(yǎng)學生思維能力

在小學科學的教學過程中，應高度重視實驗證據(jù)，它能為實驗的結(jié)論提供數(shù)據(jù)支撐。因此，教師要引導學生對證據(jù)展開深入探索，準確地把握證據(jù)的內(nèi)在含義與具體內(nèi)容，從而依據(jù)證據(jù)獲取相應的結(jié)論。否則，學生則往往難以經(jīng)歷獨立的思考過程，只是等待教師下結(jié)論；或在聽取其他同學論證時，充耳不聞或人云亦云。因此，小學科學教師要有效培養(yǎng)學生的證據(jù)意識，提高學生的科學思維能力。

例如，在《抵抗彎曲》一課中，實驗方案已經(jīng)向?qū)W生提供了相關信息。學生通過解讀實驗方案，明確了研究內(nèi)容：“增加寬度與厚度是否能夠提升橫梁抗彎曲能力”。根據(jù)已有假設，學生進行大膽推理：“隨著橫梁寬度、厚度的增加，小墊片數(shù)量提升，抗彎能力發(fā)生變化?！被诖竽懙募僭O與嚴謹?shù)膶嶒?，得出結(jié)果：“橫梁抗彎能力與寬度、厚度有著必然關聯(lián)?！备鶕?jù)這一結(jié)論，學生繼續(xù)展開探究，進行橫向比較與縱向比較，發(fā)現(xiàn)每一組數(shù)據(jù)之間的規(guī)律。最后，引導學生關注實驗材料的比對，將4倍厚的紙條揭開后展開與4倍寬的紙條進行對比，探索其中的奧妙：“材料相同，抗彎曲能力是否相同？”學生在比對、交流和研討過程中，獲得了實驗探究的結(jié)果，即在材料與數(shù)量相同的前提下，厚度增加，抗彎曲能力也隨之而增加。科學不是憑空想象，而是要注重證據(jù)的作用?？茖W研究的過程，是引導學生尊重科學事實，并且以此為基礎展開邏輯思維推理，最終對概念加以把握的過程。因此，科學實驗探究要強調(diào)證據(jù)的全面性和完整性，助力學生的科學思維發(fā)展。

又如，在教學《熱是怎樣傳遞的》一課時，教師組織學生展開“火柴掉落”順序?qū)嶒灒⒁髮W生對實驗情況加以匯總，具體數(shù)據(jù)如下。

表中的數(shù)據(jù)真實而客觀地呈現(xiàn)了學生的實驗信息，各個小組的結(jié)論雖然有些差異，但是經(jīng)過細致觀察，卻能夠發(fā)現(xiàn)其中的問題，教學過程如下。

師：請同學們觀察這個表格，你能夠發(fā)現(xiàn)什么？這些數(shù)據(jù)能夠說明什么現(xiàn)象？

生1：一共有9個小組，這9個小組中，大多數(shù)小組的實驗結(jié)果都是離火苗近的火柴棒先掉，可以得出結(jié)論，熱傳遞的規(guī)律是從近到遠。

生?2：但是有幾個小組的情況不同，因此這一組數(shù)據(jù)無法證明你的說法是正確的。

教師不急于判斷，給學生更加廣闊的討論空間。

生3：雖然有幾個小組情況不一致，但是整體上看近處先掉落，因此我同意他（生1）的看法。

教師微笑著引導學生繼續(xù)觀察表格，并且提出問題。

師：請大家觀察第五組、第六組、第八組的具體情況，并請這幾個小組如實介紹實驗過程。

生（第五組）：可能是因為本身距離近，所以B、C就一起掉了。

生（第六組）：可能是因為A黃油涂得比較多，它在短時間內(nèi)沒有化掉，所以B先掉落。

生（第八組）：我們可能也是因為給C涂了太多黃油了。

師：同學們分析得非常好，我們一起來欣賞一部短片，你們是這部短片的主角哦，拍攝內(nèi)容就是剛才大家做實驗的情況。

（教師借助多媒體拍攝短片：火柴距離熱源近的地方逐漸掉落）。

師：上面是我們班的情況，接下來我們來看其他班級的實驗情況。

（播放視頻：涂黃油、火柴掉落等過程。黃油涂抹的量，影響掉落順序）通過比對，獲取結(jié)論，有效完成教學目標。

從以上教學過程可以看出，教師課前預設非常全面。在課堂上，及時關注學生生成情況，即便是數(shù)據(jù)能夠說明問題的前提下，教師還充分利用補充資料完善證據(jù)，保障證據(jù)的完整性和充分性。同時，在師生和生生的交流互動過程中，有效發(fā)展了學生的科學思維。

實驗教學是激發(fā)學生學習興趣、提高學生學習能力和思維能力的重要途徑。基于學生核心素養(yǎng)發(fā)展的實驗教學，要充分理解學生的實驗探究需求，有效激發(fā)學生的實驗興趣，增強實驗過程的開放性、探究性和發(fā)展性。在發(fā)展學生科學思維的基礎上，全面提升學生的科學素養(yǎng)。

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