实验教学应注重学生科学素养的培养

王天锋

实验教学应注重学生科学素养的培养

王天锋

实验教学；科学素养；落脚点；探究

科学实验是科学教学的重要组成部分，忽视实验，学生科学素养的培养会大打折扣。下文，笔者将结合相关课例，谈谈实验教学如何发展学生的科学素养。

一、找好实验中科学素养的落脚点

学生科学素养的表现之一是课堂学习中的科学精神，具体表现为个体在学习活动中的价值标准、思维方式和行为规范。在科学学习中，学生尊重证据、主动探究等素养的获得需要教师关注实验活动的两个“点”。

1.整合教材——科学素养的“起点”。

《科学》教材往往只呈现实验器材和程序，缺少对学生思维等认知活动的关注。如苏教版《科学》四下《物体的形状改变以后》一课，教材中的实验是认识物体的形变，由于教材提供的材料比较单一，不能揭示“形变”与“弹力”之间的关系，且学生对“形变”的认识还仅仅停留于物体的形状会发生变化的层面，对于变化后能够还原的认识不足。造成这种认识缺陷的原因是实验活动提供的材料过于单一，教材上提供了橡皮筋、弹簧、海绵、钢条四种材料，这四种材料均直接指向有弹性这一概念，而缺少对无弹性（本质是弹性较弱）现象的关注。针对学生认识上的不足，教师需要为其搭建思维阶梯。而实验能为学生搭建思维阶梯，教师需要围绕“实验”和“思维”双主线设计实验，可以增加学生认为不具有弹性的短木条、橡皮泥、铝棒、棉线四种材料，让学生进行对比。

2.建立概念——科学素养的“提升点”。

建立概念是一种重要的科学素养，建立概念的过程是对所见现象进行抽象和提炼的过程，同时也是对自我认识的超越和提升的过程。

以“弹力”概念的建立为例，教师要以学生素养提升为指向展开教学。第一步观察物体形状变化前后的区别，说说自己玩橡皮筋时，它的形状有哪些变化，最后结束时又是什么形状？引导学生画图记录自己的观察结果，这是对学生观察素养的培养。第二步，通过比较，建立“外力”与“形状”之间的联系，学生观察、记录哪些材料形状改变后能够还原，哪些不能。形状变化主要是变长、变短、变扁和体积变化，这些变化都与受到外力有关，这是对学生归纳意识的培养。第三步，建立“内力”与“形状”之间的联系，这是学习的难点。学生对弹力如何产生颇有疑惑，这时教师需要演示压缩压簧的实验，然后学生思考内力是什么时候产生的，什么时候最大，朝什么方向，是所有物体都有这种内力吗？通过演示，学生会明白弹簧开始被压缩时，“内力”就产生了，这个内力来自于弹簧本身，方向与外力相反，此时弹力的概念就建立了。

教学中，学生从对实验现象的观察与记录，到实验现象与所对应概念的关系梳理，都遵着“知识建构理解”和“能力素养提升”两条主线，知识的获得并不是最终目的，背后隐藏的素养提升才是最终目的，因此，梳理实验背后的素养是科学教师备课时要着力思考的。

二、搭好实验外科学素养发展的“路”

科学素养的培养离不开探究学习这一形式，而探究学习离不开教师对实验中的探究因素的挖掘。

1．注重探究活动。

学会探究是科学素养之一，科学课上，教师要尽可能地让学生通过实验观察有所发现。以苏教版《科学》四下《肌肉》中的骨骼和肌肉关系为例，教师可以直接向学生展示手臂骨骼肌肉的模型；也可以先向学生展示手臂的骨骼模型，然后让学生观察自己手臂运动现象，判断手臂上的肌肉是如何变化的。前者是直接告知知识，后者倡导的是探究和发现，而后者更利于学生观察素养、逻辑推理素养、建模思维的发展。

2.倡导真实情境。

对于核心素养的界定有很多，杭州师范大学的张华教授认为，核心素养是人们适应信息时代，知识社会和全球化时代的需要，是解决复杂问题和适应不可预测情境的能力和道德。因此，存在不确定性的教学情境才能为学生核心素养的发展提供空间。

在认识拉力大小与弹簧拉长长度之间的关系的过程中，教师可以围绕真实情境开展教学。教师可以将通俗意义上的弹簧秤拉力刻度转化成长度，将挂了一个钩码、两个钩码……五个钩码的刻度线重叠在同一个长度盘上，这时学生会发现长度的变化就是拉力刻度的变化，在此基础上，学生可以设计一个弹簧秤刻度板，从而将人类历史上几百年的发现历程浓缩于每一个学生的发现过程中。

3.凸显实验学习特征。

科学教学的核心是培养探究精神，而科学实验对学生科学态度、证据意识等的培养均有帮助。

实验是一种学习方式。从教与学角度来说，科学实验教学要有一定的趣味性，本质上要能体现科学性，理念上要体现“做中学”的特征。所以实验活动要围绕“观察”和“分析”展开，要充分体现动手又动脑的学习方式。

实验的过程，从结果角度来说，它是学生对知识的消化过程；从学习角度来说，它是引导学生学会观察、学会记录、学会表述的过程。因此，教学中，教师要找到最佳的观察和分析视角来培养学生主动探索的意识，从而体现实验这一学习方式的独特魅力。

三、建好实验中核心素养提升的“场”

在实验教学中培养学生的核心素养，不仅要关注实验活动的过程和技能，还需要关注实验活动的指向，要让学生在获得能力和方法的同时，形成一定的价值观。

1.关注实验教学的“训练场”。

实验教学有其独特的要求，从进入实验室的那一刻开始，每一个学生就是一个小科学家，其一举一动都要严格遵守规范，学生实验操作的精细程度代表着其科学素养的形成程度。科学教师要将实验当成学生科学素养的训练场，一要关注学生对实验操作程序的遵守程度，考核学生实验操作的先后顺序、观察活动、记录活动等；二要关注学生实验秩序的落实程度，实验前不随意动手玩材料，实验中注意力集中，实验后将器材还回原处。当学生每次实验都能遵循规范，采用正确、科学的方法，久而久之，就会养成科学素养。

2.关注实验教学的“文化场”。

学科核心素养是通过学科思想体现出来的，科学实验中要关注科学思想和科学学科特有的文化。科学实验既是一种操作性的体验活动，更是一种研究性的探索行为，实验活动中要体现以下几种学科意识：（1）客观意识。科学实验特别强调求真精神，客观表述自己的所见是实验活动的基本要求，实验中要做到不随意篡改实验数据，不用想象代替观察，不夸大观察结果。（2）证据意识。科学之所以被世人当作“真理”的代名词，是因为其每一个结论都有证据的支持。在实验活动中，学生每得出一个结论，教师都要让其提供判断的依据，同时还要引导学生养成质疑的习惯，不断向他人和自己追问，不断补充证据，不断完善结论，不断进行论证，这将会改变学生随意表达，妄下结论的习惯，让学生变得理性起来。（3）模型意识。实验活动中的现象有零散、隐蔽的特征，学生要针对这些现象提出自己的假设，建立对问题的认识模型，这是从事实向原理迈出的重要一步。以宏观的认识为例，学生的科学实验都是围绕物质世界、生命世界、地球宇宙几大领域的模型展开的微观活动。具有模型意识的学生在科学实验中会不断思考、不断推理，形成模型框架，这样就会超越实验本身，形成对高级原理的概括机制。

实验绝不是简单的动手操作性活动，它承担着学生科学素养培养的重任。今天的实验，必将给予学生适应未来社会的素养和能力。对于我们教师而言，加强实验教学背后的学生科学素养的培养，还有很多的问题值得我们去思考和研究。

（作者单位：江苏省扬州市梅岭小学西区校）

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