小学科学探究性实验教学的引导策略

俞红阳

科学探究活动是科学学习的核心，科学探究不仅可以使小学生体验到探究的乐趣，获得自信，而且可以促进学生正确思维方式的形成和良好科学素养的提高。新课程小学科学教材中安排了大量的实验活动，其中科学探究实验是活动的主要形式。

然而在实际的课堂教学中，我们经常看到：学生在实验过程中热热闹闹，但若问到“为什么要这样做”“实验要解决什么问题”时，学生却不明白，存在“为实验而实验”的现象。这是与科学探究本质相悖的，难以实现科学探究的真正价值。

《小学科学课程标准》（以下简称《课标》）中对课程性质有明确的表述，即“培养学生对科学的兴趣和求知欲，引领他们学习与周围世界有关的科学知识，帮助他们体验科学活动的过程和方法”。据此，教师的重要职责是“培养、引领、帮助”学生完成科学探究过程，激发学生积极思维，帮助学生找出问题、掌握质疑解疑的方法，从而培养学生探究问题的能力和科学品质。具体可以表现为：引导学生学会提出问题，学会根据所提问题设计实验方案；引导学生根据实验方案，正确选择实验材料进行实验操作；引导学生收集事实证据，对实验现象和实验数据进行定性、定量分析；引导学生得出实验结论，运用结论解释和解决身边的问题。为此，笔者在小学科学探究性实验教学中，就如何根据《课标》提出的教学理念、遵循学生的认知特点、采取有效的引导策略进行了实践与探索。

一、加强“计划”引导，提高学生设计实验方案的能力

探究实验是一种有目的、有计划、有步骤的实践研究活动。教学中，让学生在探究实验开展前，围绕实验目的“想好了再做”，做到：一想“实验要解决什么问题”；二想“需要哪些实验材料”；三想“实验的方法和步骤”；四想“实验时应注意什么”；五想“实验的结果可能会怎样”。然后再引导学生制定探究实验方案，这是学生进行探究实验的前提。

小学科学有两类典型的实验方法，即对比实验和模拟实验，在制定这两类探究实验的方案的过程中，要区别对待。

1.对比实验方案制定的引导

对比实验是运用比较的方法来揭示事物的性质和变化规律的一种实验方法，控制变量是对比实验的基本要求。在对比实验教学前，教师先要引导学生分析问题，使学生能提出解决问题的众多假设，然后提出：“究竟与哪个因素有关？怎样才能验证这个假设是否正确？”着重引导学生对以下系列问题进行思考，如：“是谁和谁对比？谁是对照组？谁是实验组？对照组与实验组有哪些条件相同？有哪些条件不同？怎样做才能突出对比因素？可能出现怎样的实验结果？可以推断出的对应结论是什么？”通过循序渐进的引导，让学生把握对比实验的实验要领，掌握对比实验的方法，保证对比实验过程的可操作性和结果的正确性。

【案例一】设计“抵抗弯曲”对比实验教学

该实验的重点是研究横梁的抗弯曲能力与宽度的关系。当学生认为“横梁的抗弯曲能力与横梁的宽度有关”，并作出假设时，教师提出“我们可以设计怎样的实验来验证假设是否正确？”当学生提出设计“对比实验”进行研究后，再请同学说说“对比实验设计时要注意什么问题？”然后出示实验研究方案，通过交流，进行修正、完善。以上的引导性提问，意在引导学生确定对比实验中的自变量，如纸梁的宽度。同时，引导学生尽可能全面地分析需要控制的变量，如 “柱子”的宽度、高度，垫圈的大小重量等因素，从而让学生在探究中思考“用什么方法改变自变量及控制变量（如纸梁的宽度、纸梁承载垫圈的位置、纸梁受压弯曲标准等等）”。这样才能保证对比实验的可操作性，确保数据的严谨和精确。以下是最后形成的实验研究方案。

“纸梁的宽度与抗弯曲能力的大小”实验研究方案

2.模拟实验方案制定的引导

模拟实验是通过模拟对象的本质特性，建立模型，在模型上解释对象、认识对象的一种实验方法。引导做好模拟实验的关键是如何选用尽可能接近事物原型的实验材料，实验材料直接影响到实验的效果，因此，在实验方案设计时，教师要以知识本质特征为导向，引导学生在认识原事物的特点的基础上，选择模拟的实验材料，建立起实验材料和模拟的自然事物之间的一一对应关系，并制定正确具体的实验方案，确保模拟实验的科学性。

【案例二】设计“日食形成”模拟实验教学

该课的教学重点是让学生能根据对日食现象产生的原因进行猜测，并能通过模拟日食时的天体构成及运动方式对自己的猜测进行验证。在教学时，笔者先让学生描述日食的现象特征：“太阳被一个物体挡住了”“挡光的物体是球形、不透明的”“挡光的物体是运动着的”“几个天体差不多在一条直线上”。在此基础上，先以循序渐进的两个问题引导学生作出假设：“可能是什么天体挡住了太阳的光辉？”“设计一个怎样的模拟实验来验证假设是否正确？”并引导学生思考：“需要哪些实验材料？分别模拟什么？”结合日食发生的特点，学生们选择用手电筒代表太阳、用地球仪代表地球、用乒乓球代表月球。接着又引导学生思考：“如何用这三个物体来动态模拟天体运动？”“在实验中估计会出现哪些现象？”在教师的引导下，学生展开交流与讨论，自然地得出了正确的结论，并以实验的形式进行了展示。通过这样的引导模拟操作，让学生建立了材料与科学事实的对应关系，探究了对象的本质特征，从而提升了科学探究能力。

二、加强“证据”引导，提高学生获取事实依据的能力

《课标》要求科学探究“注重事实，尽可能通过设计相应的活动引导学生自己得出结论”。因此，教师要加强引导，不断培养学生的实证意识，提高他们获取事实证据的能力，使学生在科学实验过程中收集足够的科学事实和可靠证据，建构科学概念。

学生完成实验方案设计后，教师引导学生在以下方面重点研究：“预测实验现象、结果和数据”“思考哪些证据是解决当前研究问题所需要的”；引导掌握收集资料的方法和呈现方式；引导重复实验，追求数据的真实性；引导尊重数据，以数据实证建构概念。其中，实验数据是鲜活的第一手实验证据，对实验数据的记录尤为重要，记录的方式可以根据学生的年龄特征、实验的特点进行选择，或画图、或制作表格、或文字记载、或图片记录等。endprint

【案例三】设计“抵抗弯曲”的数据记录

在“抵抗弯曲”的实验教学中，为了让学生“尊重数据，以数据实证建构概念”，采取循序渐进的引导方法。即第一步引导学生根据经验预测3厘米、6厘米、12厘米不同宽度纸梁“能承受垫圈的个数”，并说说预测的依据；第二步引导学生按照实验方案，在控制变量的条件下，通过改变自变量进行实验，记录实测“纸横梁能承受垫圈的个数”；第三步引导“为了降低实验数据因其他因素的影响，可以多次重复实验”，让学生再进行实验和记录；最后引导学生进行数据处理，强调“取平均数的办法”。在逐步深入的引导中，学生得到的数据是建立在实验重复呈现的基础上，是可以“再测”验证的，这样的数据具有重要的实证意义，从而为学生下一步分析数据、建构概念提供了有力的依据。

三、加强“交流”引导，提高学生分析推理的能力

科学教学关注科学概念和科学探究的双螺旋结构协调发展，因此，在概念的形成过程中，既要学生用证据来验证，也要学生以逻辑来推理，教师要通过有效的引导帮助学生建立实验现象、事实证据和科学概念这三者之间的逻辑关系，使学生从事实出发，形成科学概念。因此，在实验结束后，教师要引导学生对探究所得的事实现象、数据等进行整理、分析、交流，使他们能寻找证明假设与猜想正误的确凿证据，并能表述自己的探究结果，向他人阐述自己获得结论的推理过程，能运用获得的事实证据回答来自其他小组的质疑，形成自圆其说的科学推理能力。

【案例四】“身边的物质”实验交流

该课的教学难点是认识物质变化过程中是否有“新物质”的生成。当学生进行“折断粉笔”和“燃烧火柴”的实验后，有三种不同的观点：“折断粉笔没有新物质生成，燃烧火柴有新物质生成（灰烬）”；“折断粉笔有新物质生成（粉笔灰），燃烧火柴也有新物质生成（灰烬）”；“折断粉笔有新物质生成（粉笔灰），燃烧火柴有两种新物质生成（黑色物质和灰烬）”。

学生对相同实验结果产生不同观点的原因是对“新物质”不理解，其前概念是“有东西产生”就是“新物质”，笔者为了纠正学生的错误前概念，采用了交流质疑的方法引导学生分析“粉笔灰、黑色物质、灰烬都是新物质吗？”“新物质是指物质本质发生了变化，你有办法证明你的想法吗？”通过再次实验观察、比较后，学生发现“粉笔灰收集起来，在黑板上还是可以写字，本质没有发生变化”“火柴燃烧后的灰烬一定是新物质，因为灰烬和木梗是完全不同的物质”“黑色物质也是新物质，因为刮下来后，放在火旁烤，会变成红色，然后又变成灰色”。最后再归纳出“火柴燃烧过程中确实最终会变成灰烬，但如果没有燃烧完全，会变成黑色的炭，炭和灰烬确实是不同的物质”的结论。

教学中，教师一方面让学生对结论进行交流、质疑，另一方面引导学生对探究实验的过程进行反思和评价。当学生的概念渐渐清晰，但是受前概念和认知能力的影响，有时还不能完全正确表达，教师充分利用学生互相质疑的交流时机，通过点拨和帮扶的方法，让其重建概念。学生在互相交流的过程中再一次反思探究结论，有利于在以后的探究实验中形成互助、合作的同伴探究关系，促进学生科学素养的形成。

结语

科学探究活动是科学学习的核心，科学探究实验是活动的主要形式。在小学科学探究性实验教学的过程中，教师应根据《课标》提出的教学理念，遵循学生的认知特点，充分发挥 “引路人”的作用，让学生通过动手动脑、亲自实践，在感知、体验的基础上，采用计划、数据、交流等引导策略，提高学生的科学探究能力和素养。

（浙江省杭州师范大学附属仓前实验小学 310000）endprint