在長周期實(shí)驗(yàn)中培育學(xué)生核心素養(yǎng)

◇吳 霞（江蘇：南京市將軍山小學(xué)）

一、學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)與長周期實(shí)驗(yàn)

（一）科學(xué)核心素養(yǎng)

核心素養(yǎng)一詞首次出現(xiàn)在2015 年教育部印發(fā)的《教育部關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見》中，其中將核心素養(yǎng)定義為：學(xué)生在教育過程中，逐漸形成的適應(yīng)個(gè)體終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格與關(guān)鍵能力。隨即培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)核心素養(yǎng)”成為科學(xué)教育所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)之一。隨著2022 年版小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的頒布與實(shí)施，科學(xué)核心素養(yǎng)的概念也得到明確，為“科學(xué)觀念”“科學(xué)思維”“態(tài)度責(zé)任”“實(shí)踐探究”四個(gè)方面。

（二）長周期實(shí)驗(yàn)

科學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，大部分實(shí)驗(yàn)都能夠在1～2 課時(shí)內(nèi)完成。除此之外，部分實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生通過長期觀察獲得學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，如植物的種植、月相等，這類實(shí)驗(yàn)被稱為“長周期實(shí)驗(yàn)”。簡而言之，長周期實(shí)驗(yàn)，指完成周期超過規(guī)定課時(shí)、實(shí)驗(yàn)發(fā)展過程緩慢、需要持續(xù)研究才能得到結(jié)論的實(shí)驗(yàn)。

二、長周期實(shí)驗(yàn)課的低效現(xiàn)狀

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，科學(xué)教師對長周期實(shí)驗(yàn)課大多泛泛而談，或布置學(xué)生課后自主實(shí)驗(yàn)，或在課堂上播放網(wǎng)上找來的照片、視頻等資料。科學(xué)教師借用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，很快就拋出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。他們選擇枯燥的“聽”或“看”代替學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，背離了科學(xué)課程的目標(biāo)。這樣會(huì)使學(xué)生懶于思考，疲于問題，忙于應(yīng)付教師的安排，利用長周期實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。因此，本文綜合科學(xué)課的教學(xué)特色，重點(diǎn)分析如何開展長周期實(shí)驗(yàn)并以此來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。

三、長周期實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

目前小學(xué)科學(xué)課堂上長周期實(shí)驗(yàn)存在低效甚至無效的狀況，這與長周期實(shí)驗(yàn)自身的特點(diǎn)有關(guān)。

（一）實(shí)驗(yàn)探究周期長

長周期實(shí)驗(yàn)的最典型特點(diǎn)是探究周期長。四年級下冊第二單元《太陽》一課，課標(biāo)要求學(xué)生知道太陽在一天中的高度變化規(guī)律和運(yùn)動(dòng)軌跡，所以學(xué)生要測量太陽一天的高度角變化。三年級下冊第一單元“植物的一生”，課標(biāo)要求學(xué)生能通過種植、觀察、記錄與探究，認(rèn)識植物的生長過程以及植物各部分的形態(tài)與功能，能用圖畫、文字、數(shù)據(jù)記錄植物的生長過程，樂于探究植物的奧秘，堅(jiān)持對植物進(jìn)行照料、觀察、記錄與探究。這需要學(xué)生參與番茄種子和黃瓜種子的種植，并記錄種植過程中植物的生長情況。種植實(shí)驗(yàn)從觀察種子到播種、種子發(fā)芽、開花、結(jié)果，歷時(shí)3個(gè)月，甚至更長。長周期實(shí)驗(yàn)如何更有效地開展，值得每一位科學(xué)教師深思。

（二）實(shí)驗(yàn)探究難度大

學(xué)生在長周期實(shí)驗(yàn)的觀察與記錄過程中，容易受到一些客觀因素的影響，因此探究難度大。例如：四年級下冊第二單元《月亮》一課，課標(biāo)要求學(xué)生在同一時(shí)間、同一地點(diǎn)連續(xù)觀察并記錄一個(gè)月的月相。這個(gè)長周期觀察實(shí)驗(yàn)存在三個(gè)困難：陰雨天月亮不可見；下半月實(shí)際可觀察的月相時(shí)間都在黎明左右，這與學(xué)生作息時(shí)間嚴(yán)重不符；學(xué)生選擇的觀測地點(diǎn)大多都在自家陽臺，不利于觀察和記錄。四年級下冊第二單元《太陽鐘》一課，要求學(xué)生觀察陽光下小棒影子的變化，學(xué)生需要在一天當(dāng)中每隔一小時(shí)測量一次小棒影子的長度并進(jìn)行記錄，學(xué)生很難在科學(xué)課堂上觀察到完整現(xiàn)象?？朔L周期實(shí)驗(yàn)遇見的困難，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維需要科學(xué)教師發(fā)揮自己的教育智慧。

（三）學(xué)生積極性難持續(xù)

小學(xué)生對于短時(shí)間獲得間接知識保持著濃厚的興趣，而在長時(shí)間的觀察與記錄過程中，他們的積極性難以保持，所以完成長周期實(shí)驗(yàn)，是一個(gè)挑戰(zhàn)。四年級下冊第三單元《養(yǎng)蠶》，剛發(fā)下蠶卵時(shí)，學(xué)生都很興奮，輕輕地用放大鏡觀察，小心翼翼地用紙包好，興致勃勃地為它們“做窩”。但真正能堅(jiān)持養(yǎng)到蠶蛾產(chǎn)卵的只有少數(shù)，很多學(xué)生在中途就已經(jīng)放棄。四年級下冊第四單元《動(dòng)物的繁殖》，剛開始在辦公室孵小雞、孵鵪鶉時(shí)，每天中午都有絡(luò)繹不絕的小學(xué)生來觀察雞蛋、鵪鶉蛋的變化，而當(dāng)他們發(fā)現(xiàn)每天蛋的變化不是很明顯時(shí)，來參觀的便逐漸變少。再后來小雞孵出來了，大家都爭著領(lǐng)養(yǎng)，但養(yǎng)了兩三天后，送回來的有之，不好好照顧的也有之，能夠堅(jiān)持養(yǎng)下來并做好觀察記錄的少之又少。學(xué)生在進(jìn)行長周期實(shí)驗(yàn)探究的過程中很容易失去一開始的好奇心和積極性，忘記記錄，出現(xiàn)“虎頭蛇尾”的現(xiàn)象，不利于學(xué)生科學(xué)觀念和態(tài)度責(zé)任的培養(yǎng)。

四、在長周期實(shí)驗(yàn)中培育學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)

作為一名專職科學(xué)教師，自從接觸了新教材在科學(xué)學(xué)科上的教學(xué)應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)又多了許多長周期實(shí)驗(yàn)課，而又苦于無法找到優(yōu)秀的教學(xué)資源來借鑒學(xué)習(xí)，尤其是各位同行均不會(huì)選擇這類型實(shí)驗(yàn)課作為公開展示課。筆者針對長周期實(shí)驗(yàn)的特殊性，經(jīng)過多年的實(shí)踐探究，根據(jù)不同場景和科學(xué)課的需求，在完成長周期實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采取以下策略，幫助學(xué)生提高科學(xué)核心素養(yǎng)。

（一）重視教學(xué)內(nèi)容，分解實(shí)驗(yàn)周期，幫助學(xué)生樹立科學(xué)觀念

1.化長為短，精簡實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高實(shí)驗(yàn)效率

將部分實(shí)驗(yàn)周期可分解的實(shí)驗(yàn)“化長為短”，例如：植物的一生長周期實(shí)驗(yàn)，按照實(shí)驗(yàn)順序可分解為“探究種子萌發(fā)的條件”“研究花”“研究果實(shí)”三個(gè)相對較短周期實(shí)驗(yàn)。再例如：觀察月相分解為“上半月月相”和“下半月月相”兩個(gè)相對較短周期實(shí)驗(yàn)，學(xué)生完成上半月月相的觀察與記錄，教師或有條件的家長協(xié)助完成下半月月相記錄。明確每個(gè)較短周期實(shí)驗(yàn)所要完成的目標(biāo)，精簡實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可有效提高實(shí)驗(yàn)效率。

2.建立模型，改進(jìn)裝置，降低實(shí)驗(yàn)難度

對于部分可利用建模來輔助完成的長周期實(shí)驗(yàn)，要充分利用模型的優(yōu)勢，降低實(shí)驗(yàn)難度。例如：看月亮這節(jié)課很容易被時(shí)間和空間限制住，就可以很好地利用月相盒來輔助探究。月相盒可以幫助學(xué)生將有關(guān)宇宙的抽象思維具體化，了解“日、月、地”三者之間的關(guān)系以及形成不同月相的原因。再例如：看星星可以結(jié)合信息技術(shù)解決時(shí)間和空間的問題，利用App“星圖”和投屏設(shè)備，在白天、在教室里也能看到星星，極大地增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。當(dāng)然，這類實(shí)驗(yàn)可以借助模型輔助研究，但不能完全依靠模型，更需要學(xué)生實(shí)地實(shí)踐探究，因此需要科學(xué)教師精心設(shè)計(jì)此類長周期觀察實(shí)驗(yàn)的記錄單。

（二）巧借分組搭配，發(fā)揮學(xué)生家庭優(yōu)勢，促進(jìn)有效實(shí)踐探究

1.同小區(qū)組隊(duì)，保證實(shí)驗(yàn)時(shí)間與空間

課前對學(xué)生的家庭情況進(jìn)行調(diào)查，教師協(xié)調(diào)學(xué)生自主選擇同小區(qū)或住得比較近的學(xué)生組成課外研究小組，發(fā)揮小組的優(yōu)勢，將科學(xué)課的時(shí)間延長至課外，將研究的空間由教室拓展至校外。在時(shí)間和空間都比較自由的情況下，學(xué)生更容易開展長周期實(shí)驗(yàn)實(shí)踐探究。

2.流動(dòng)組長，發(fā)揮家長輔助作用，互助合作

對于每個(gè)長周期實(shí)驗(yàn)安排流動(dòng)組長，增強(qiáng)學(xué)生主人翁意識，讓每一個(gè)學(xué)生都有機(jī)會(huì)監(jiān)督同小組成員，培養(yǎng)其自主管理能力的同時(shí)，發(fā)揮家長監(jiān)督的優(yōu)勢。借用微信、QQ等線上溝通方式，及時(shí)與家長溝通，保證學(xué)生安全進(jìn)行課外探究，互助共贏。

（三）規(guī)范記錄方法，持續(xù)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維

1.明確記錄內(nèi)容，多種形式參與

實(shí)驗(yàn)記錄是探究活動(dòng)最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，也是后期進(jìn)行評價(jià)的主要依據(jù)。未明確實(shí)驗(yàn)應(yīng)記錄的內(nèi)容可能導(dǎo)致學(xué)生將注意力放在結(jié)果的產(chǎn)生，而忽略實(shí)驗(yàn)過程中資料的收集，可能會(huì)錯(cuò)過培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的契機(jī)。例如：在養(yǎng)小雞活動(dòng)中，對于小雞意外死亡這一現(xiàn)象，學(xué)生記錄的內(nèi)容如果只停留在形式化的層面，那么將無法獲知小雞死亡的可能原因。同時(shí)，記錄的目的并不是追求結(jié)果，而是希望學(xué)生通過活動(dòng)，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)。因此教師在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行記錄時(shí)，要明確記錄的內(nèi)容，以集中學(xué)生的精力，這樣也能保證學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有持續(xù)動(dòng)力進(jìn)行科學(xué)探究，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升。

2.定時(shí)上交記錄，分享交流成果

對于探究時(shí)間超過1 周的實(shí)驗(yàn)，可以指導(dǎo)學(xué)生定時(shí)上交，當(dāng)探究小組有了階段性成果后，就可以組織學(xué)生進(jìn)行分享交流。例如：四年級下冊養(yǎng)蠶活動(dòng)，每節(jié)科學(xué)課的前3 分鐘都留給學(xué)生進(jìn)行交流，展示各個(gè)小組的研究成果，持續(xù)刺激學(xué)生的積極性，化成果展示為動(dòng)力，將更多的興趣投入長周期實(shí)驗(yàn)中來，同時(shí)促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)。

（四）優(yōu)化評價(jià)手段，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

1.重在參與實(shí)驗(yàn)過程，不以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為唯一評價(jià)手段

科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)提出，評價(jià)需要關(guān)注每個(gè)學(xué)生的個(gè)體差異，重視學(xué)生的學(xué)習(xí)與發(fā)展過程。例如：在記錄月相的實(shí)驗(yàn)中，由于天氣等客觀因素導(dǎo)致記錄不全，可以從科學(xué)態(tài)度方面來評價(jià)學(xué)生，淡化實(shí)驗(yàn)結(jié)果在評價(jià)中的比值，注重培養(yǎng)學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)的科學(xué)態(tài)度。因此，在指導(dǎo)學(xué)生完成長周期實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，更注重探究過程中資料的統(tǒng)計(jì)收集，以過程評價(jià)為主、結(jié)果評價(jià)為輔，避免打擊學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，為以后長周期實(shí)驗(yàn)的開展做好鋪墊。

2.小組互評，享受實(shí)驗(yàn)的成果

小組互評，指的是將評價(jià)的權(quán)力部分交到學(xué)生自己及其他學(xué)生手中。這樣可以從學(xué)生自己的角度分析實(shí)驗(yàn)成果，學(xué)生可以更加深刻地意識到其他同學(xué)的付出。在互相評價(jià)的過程中，學(xué)生可以互相學(xué)習(xí)，取長補(bǔ)短，欣賞他人在長周期實(shí)驗(yàn)中持之以恒的態(tài)度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，更能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)責(zé)任心。

法國18 世紀(jì)偉大的教育學(xué)家盧梭曾經(jīng)說過：問題不在于告訴他一個(gè)真理，而在于教他怎樣去發(fā)現(xiàn)真理。小學(xué)科學(xué)課程把培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)放在非常重要的位置，所謂授人以漁。這也是科學(xué)教育所要追求的境界。長周期實(shí)驗(yàn)，絕不僅僅是簡單地告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而是在完成長周期實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，教會(huì)他們獲取知識的方法。以學(xué)生為主體，發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)，才能教會(huì)他們真正的“真理”。