基于深度學習的小學科學實驗教學的設(shè)計與研究

黃彩玲

摘 要：小學科學是一門基礎(chǔ)性課程，可以提高學生對周圍世界的認知水平。在學科教學中，實驗教學是最常用的手段，能夠帶領(lǐng)學生探索事物蘊含的科學道理。而基于深度學習的科學實驗教學模式，可以在學科教學中發(fā)揮較好的成效，使學科教學取得預期的效果。本文結(jié)合深度學習理念的相關(guān)內(nèi)容，以及小學科學實驗教學的實踐經(jīng)驗，從多個方面探究了基于深度學習的小學科學實驗教學設(shè)計策略，旨在推動小學科學實驗教學實現(xiàn)深層次延伸，給小學科學教師開展高質(zhì)量課堂教學活動也帶來一定的參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：深度學習；小學科學；實驗教學；教學評價

【中圖分類號】G623? ? ? ? ? 【文獻標識碼】A? ? ? ? ? ? ?【文章編號】2097-2539（2023）13-0160-03

在當前小學教育新課標體系全面推行的背景下，素質(zhì)教育已經(jīng)開始提上日程。小學科學學科可以激發(fā)學生探索科學奧秘的興趣，并引導學生發(fā)現(xiàn)科學世界的魅力，顯著提高學生的綜合素養(yǎng)。但是小學科學學科的教學課時比較少，如何在有限時間內(nèi)引導學生深度學習，就成了學科教學的關(guān)鍵。這就要求教師可以全面貫徹深度學習理念，引導學生深層次探索科學學科的知識點。但是目前部分教師對深度學習理念的應用水平還有待提高，導致科學實驗教學難以取得預期效果，有必要對其展開全面探討。

1.周密設(shè)計，規(guī)范實驗動手行為

小學科學實驗教學進行之前，教師應該結(jié)合實驗內(nèi)容進行周密設(shè)計，形成相對完善全面的實驗教學流程，并細化每一個實驗流程的具體制度，規(guī)范學生在實驗過程中的實踐行為。這是因為科學實驗本身就是一項比較嚴謹?shù)墓ぷ?，如果實驗環(huán)節(jié)比較粗糙，不僅很難取得預期的實驗效果，同時也不利于學生樹立嚴謹科學的理念，對學生的未來成長與發(fā)展來說是非常不利的?；谶@方面考量，教師一定要明確科學實驗活動的各個細節(jié)內(nèi)容，同時要立足于小學生的身心發(fā)展層次展開分析，制定每一個學生都可以充分理解的實驗制度，在他們實驗過程中提供相應的指引。在學生具體參與科學實驗的時候，教師也要做好跟蹤動態(tài)觀察，注意每個學生的實驗操作行為，在出現(xiàn)不正確實驗行為和危險行為的時候及時介入其中，充分保證實驗的安全，避免發(fā)生一些不必要的安全事故。這樣，小學科學實驗才可以取得預期的效果，推動小學科學學科規(guī)范進行。在小學科學一年級“用手來測量”實驗教學中，教師可以結(jié)合課本內(nèi)容，向?qū)W生講述使用身體作為測量工具的方式。課本中講述的實驗為用手測量桌子高度，教師在實驗教學中可以先讓每一個學生把手伸開，并測量一拃的長度，接著用手一拃一拃測量其他物體，如課桌的高度、書本的長度、其他同學的身高等。在這個實驗進行之前，教師應該規(guī)范整個實驗的流程，具體分為三步。第一步，保持一拃的兩個手指處于完全伸直狀態(tài)，測量一拃的標準長度。第二，在一拃一拃測量其他物體的時候，也要保證每一拃的動作標準，降低實驗過程中產(chǎn)生的誤差。第三，用手測量的時候記錄好“拃數(shù)”，得出準確的測量結(jié)果。在測量過程中，教師也要做好巡視工作，觀察每個學生用手測量物體的具體行為，在發(fā)現(xiàn)不安全行為的時候要及時介入其中，保證本次實驗圓滿完成。

2.明確環(huán)節(jié)，構(gòu)建深度學習框架

小學科學可以引導學生充分認識周圍世界，并積極探索日常事物中蘊含的科學道理。因此教師在實驗教學中，應該引導學生充分感知科學實驗的內(nèi)核知識，并逐步形成深度學習框架，使學生可以將自身在科學實驗中學習到知識，應用到日常生活環(huán)境中，增強他們的科學素養(yǎng)。這也要求教師在進行科學實驗設(shè)計的時候可以明確科學實驗的具體環(huán)節(jié)，并能夠結(jié)合深度學習理念進行實驗過程的重新規(guī)劃，帶領(lǐng)學生一步步學習科學實驗的重難點知識，保證科學實驗的教學效果。在此過程中，教師可以考慮引入任務驅(qū)動法，設(shè)計層次化實驗任務。層次化實驗任務主要為結(jié)合科學實驗內(nèi)容，從淺到深解讀科學實驗，使學生可以完成從易到難的實驗過程，提高科學實驗教學過程的邏輯性與系統(tǒng)性。在學生參與科學實驗的過程中，教師還要觀察學生對層次化實驗任務的感知情況，盡量給學生留下充足的時間進行自主思考與探索，鞏固科學實驗教學知識。在小學科學三年級“水到哪里去了”科學實驗中，教師需要帶領(lǐng)學生通過實驗認識水的蒸發(fā)、沸騰、結(jié)冰等多個過程，引導學生感知水的變化。在實驗過程中，教師可以設(shè)計多個實驗任務，具體有“兩杯同樣的水，一杯開口，一杯封口，放置三天以后觀察液面變化”“加熱燒杯中的水，水沸騰以后會發(fā)生什么現(xiàn)象，并測量水沸騰時的溫度”“探索水在什么情況下會結(jié)冰，并比較水與冰的異同點”，等等。通過這些實驗任務，可以一步步引導學生探索水的狀態(tài)變化，明確溫度對水產(chǎn)生的具體影響。在此過程中，教師也可以設(shè)計一些自主探索性任務，如“水在結(jié)冰以后會發(fā)生什么變化”等。通過自主思考以后，學生很容易發(fā)現(xiàn)水結(jié)冰以后體積增加的現(xiàn)象，進一步提高他們對水不同狀態(tài)變化的認識。除此之外，教師也可以引入“水循環(huán)”的概念，讓學生在課下思考生活中的水都到哪里去了，引導學生初步形成生態(tài)圈的意識。

3.有效互動，引導課堂走向縱深

在小學科學實驗教學過程中，教師也要跟學生進行密切互動，提高課堂教學的深度，引導學生探索科學實驗的核心知識點。小學生的身心發(fā)展層次有限，他們在課堂環(huán)境中很難長時間關(guān)注同一個事物，經(jīng)常表現(xiàn)出注意力不集中等問題。在這種情況下，教師也應該適當增加課堂互動交流，引導學生主動參與到課堂教學中，優(yōu)化他們的課堂教學體驗，帶領(lǐng)他們掌握課堂教學的關(guān)鍵知識點。在具體進行課堂互動交流的時候，教師應該多使用一些趣味性語言，優(yōu)化課堂教學氛圍，提高課堂教學內(nèi)容對學生的吸引力，使學生可以長時間關(guān)注科學實驗內(nèi)容。在進行實驗時，教師也要使用一些簡潔語言跟學生進行交流，引導學生直觀明確科學實驗的內(nèi)在原理，降低科學實驗的抽象性與枯燥性。教師在實驗中可以提出一些啟發(fā)性問題，引導學生思考實驗蘊含的科學道理，并結(jié)合自己所掌握的科學知識進行自主思考與解答，以此引導科學課堂走向縱深。

例如，在小學科學一年級“誰輕誰重”實驗教學中，教師可以在課堂環(huán)境中面向所有學生講解天平的工作原理，并制作一個簡易天平。此時，教師也可以給出一些材料，讓學生自主制作天平。通過這個動手實踐的互動過程，可以強化學生對天平科學原理的認知與掌握水平。接著教師可以給出一些生活與學習中常見的物體，具體有橡皮、鉛筆、小木塊、橘子、蘋果、小面包等，詢問學生這些物體中最重和最輕的分別是什么。這個時候?qū)W生就會結(jié)合自己的生活經(jīng)驗做出相應回答。在得出答案以后，教師可以引導學生使用天平比較各個物品的輕重，驗證之前回答的答案。在學生熟練使用天平以后，教師也可以提出一些啟發(fā)性問題，如“一個蘋果的重量是橡皮的幾倍”等。在學生充分思考以后，引導他們使用多塊橡皮進行驗證，培育學生的重量意識和估算能力。

又如，在小學科學二年級“觀察月相”實驗教學中，教師可以在課堂環(huán)境中詢問學生月亮是什么形狀的。此時大部分學生都會回答是圓形的，但也有學生會回答有時是圓的，有時是其他形狀。在得到這些答案以后，教師就可以引入月相的知識，并展示月亮在不同時間的形狀。在學生基本掌握這些知識以后，教師就可以布置課下實驗作業(yè)，讓學生連續(xù)兩周觀察月亮的形狀，并將其記錄下來，談一談月亮在這兩周是怎樣變化的。通過這個動手實驗過程，學生對月相變化規(guī)律就會有更深的認識。此時教師可以引入“十五的月亮十六圓”等諺語，簡單講解不同月相出現(xiàn)的日期規(guī)律，強化學生對這類知識的掌握水平。除此之外，教師還可以提出一些啟發(fā)性問題，如“月相為什么會隨著日期而變化”等，讓學生在課下時間里自主思考與探索，發(fā)散他們的科學探究思維。

4.適時評價，促進學生反思成長

小學科學實驗教學中，教師也應該做好教學評價工作，客觀全面展示實驗教學的成果。在傳統(tǒng)教學評價中，教師一般會直接對實驗教學效果和學生的具體表現(xiàn)進行評價，并進行教學反思。這種方式雖然比較便捷，但是忽視了學生的主體地位，沒有站在學生角度思考科學實驗教學的成效，同時也不利于學生進行反思成長。對此，小學科學教師應該積極推動教學評價模式的創(chuàng)新優(yōu)化，提高學生在教學評價中的主動性。這也要求小學科學教師可以積極開展學生自評、學生互評、學生對教學評價、學生對教師評價等多種評價方式，站在學生角度評價科學實驗教學的成果，同時引導學生在科學實驗學習中進行自我認識與評價。這樣，就可以引導學生在實驗過程中反思自己的行為，并整合實驗中的各個知識點，獲得更多收獲。

在小學科學四年級“制作我的小樂器”教學中，教師就可以在學生充分掌握聲音傳播方式，以及如何讓弦發(fā)出高低不同的聲音以后，引導學生制作自己喜歡的小樂器。在科學實驗結(jié)束后，教師可以讓學生先對自己制作的小樂器進行評價，并明確自身在科學實驗全過程中的表現(xiàn)情況。接著學生可以跟同桌之間相互交換小樂器，并就對方制作的小樂器進行全面評價。在對比自評與互評結(jié)果以后，學生可以對自己的表現(xiàn)情況有了更為全面的認識。接下來，教師還可以讓學生將自己對科學實驗教學的整體感受情況以及自己對教師教學的建議寫在匿名紙條上，教師在課堂教學結(jié)束的時候?qū)⑦@些匿名紙條收上來，掌握不同學生對科學實驗教學的體驗反饋情況，以此站在學生角度思考實驗教學的困境與不足，并在后續(xù)時間進行針對性的改善與調(diào)整，使科學教學可以取得更好的成效。

5.適當延伸，埋下深度學習種子

小學科學實驗教學不僅要引導學生掌握實驗蘊含的知識點，同時也要培育學生的科學探索精神，在他們心中埋下深度學習的種子。教師在開展科學實驗的時候，不僅要按照課本教材中的相關(guān)內(nèi)容完成實驗教學活動，同時要適當進行拓展，引發(fā)學生的深層次思考，引導學生結(jié)合生活經(jīng)驗展開深度探索與分析。通過這種方式，可以較好地發(fā)散學生的學科思維，激發(fā)他們的求知欲，并使他們形成終身學習的相關(guān)意識。教師在具體進行科學實驗延伸的時候，應該選擇小學生感興趣的話題，如生活中的奇妙現(xiàn)象等。與此同時，教師還要控制好實驗延伸內(nèi)容的整體難度，保證學生通過深度學習可以取得一定效果，避免過難的學習內(nèi)容挫傷學生參與深入學習的積極性。

例如，在小學科學四年級“運動與摩擦力”實驗教學中，教師可以組織學生一起做關(guān)于摩擦力影響運動速度的實驗。實驗內(nèi)容為準備幾個不同材質(zhì)的坡道，同時這些坡道的摩擦力要有較大區(qū)別。教師可以在坡頂放置一個小車，看哪一個坡道的小車最先到達底部。通過速度演示，可以讓學生直觀全面感知摩擦力對運動的影響。在實驗結(jié)束以后，教師可以提出一些趣味性問題引發(fā)學生深度思考。比如，通過上述實驗可以知道摩擦力越小，小車運動越快。那么如果存在一個沒有摩擦力的環(huán)境，小車會如何運動？如果一個人生活在沒有摩擦力的世界，那么他的生活狀態(tài)會怎樣？通過這些實驗延伸問題，可以激發(fā)學生的探索欲望，并在腦海里思考失去摩擦力以后，世界會變成什么樣。又如，在小學科學五年級“解決垃圾問題”教學中，教師可以引導學生認識不同類型的垃圾，并設(shè)計“變廢為寶”的科學實驗。在課堂教學中，教師可以簡單進行一些變廢為寶實驗，如使用塑料瓶制作手工藝品等。在課下時間里，教師可以讓學生在生活環(huán)境中關(guān)注垃圾種類，挑選可以回收利用的垃圾，對其進行再加工，實現(xiàn)垃圾的重新使用。在此基礎(chǔ)上，教師也可以讓學生通過生活調(diào)研，談一談生活中出現(xiàn)最多的垃圾是什么，以及自己以后會采取什么樣的生活方式減少垃圾。

綜上所述，深度學習理念應用于小學科學實驗教學中以后，可以較好地提高實驗教學的深度，激發(fā)學生參與實驗探索的積極性。作為一名小學科學教師，應該積極探索深度學習理念在實驗教學中的有效應用方法，在課下時間里跟其他教師進行教研交流，分享深度學習理念的使用經(jīng)驗。在具體開展實驗教學的時候，教師應該規(guī)范實驗過程，并實現(xiàn)實驗內(nèi)容與環(huán)節(jié)的分解，引導學生一步步探索實驗的核心知識點，引發(fā)學生的深層次探索與思考，發(fā)散他們的科學探究思維。這樣，小學科學實驗教學的質(zhì)量才可以顯著提升，促進小學生的身心健康成長。

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