小学自然学科教学中学生科学素养的培养实践研究

李爱明

（上海市浦东新区建平临港小学，上海 201306）

小学自然课程标准指出：“自然教学的基本过程是学生在教师的指导下主动地认识自然事物和应用所获得的知识，教师要尽可能地启发学生自行探求和应用知识。”那么，怎样指导学生探究和应用科学知识技能呢？怎样在指导学生自行探求的过程中培养学生的科学素养呢？什么是学生的科学素养？

小学自然学科课程是以培养学生的科学素养为宗旨的科学启蒙课程，学科教学的三个基本维度是知识与技能、过程与方法、情感态度价值观，主要体现在：对科学知识的积累和运用，对科学探究的过程和方法的了解和实践，对与科学相关的积极向上的情感态度与价值观的培养。

学生科学素养，我们又称为核心素养，在中国是通过学科分科，分别提出各学科的核心素养模型（见表1），在遵从各学科核心素养培养目标的情况下，根据不同学段与学科提出循序渐进的目标要求，实施相关的科学教育内容。

从表1中可以看出在科学课程各学科核心素养培养模型中有着共性的关注点，那就是“科学观念及运用、科学思维与创新、科学探究与交流、科学态度与责任”，注重科学学习目标从纯粹的科学知识学习到科学方法思维、创新实践能力的培养，再到科学积极作用于社会，改变人们生活的价值引领与社会责任担当。

表1 部分科学学科核心素养

小学自然学科是整个科学课程体系中的基础课程，是科学课程体系中“总—分—总”的起始阶段。围绕着小学自然科学教学培养学生科学探究能力和学科核心素养要求，下面就具体课堂教学实践教学谈几点想法。

1 创设教学情境，激发学生质疑

例如：科教版小学自然三年级第一学期《热传递与热胀冷缩》教学时，笔者在课前导入阶段，创设了一个情景，通过交流对话的形式，激发学生的学习兴趣：“你们见过烧不死的小鱼吗？今天老师请同学们来开开眼，看看小鱼在老师的实验中，有没有‘生命危险’”。接着，开始向学生进行演示实验：把几条活的小鱼放入装满水的平底烧瓶中，点燃酒精灯后对着烧瓶的瓶颈烧，学生观察老师的实验演示。实验中，瓶颈处的水逐渐升温，一会儿时间，瓶口附近的水逐渐开始沸腾，许多的气泡在瓶口处涌出。可是，瓶中的小鱼仍然自由自在地在烧瓶的瓶底部位游来游去。学生们边观察着实验，一边禁不住纷纷议论起来。

看到时机成熟，笔者便顺势引导：“看来，这些小鱼果然烧不死啊！同学们大家有什么想法，或者是发现吗”学生对这种现象感到很惊奇，纷纷提出想到的问题，探究的气氛非常浓厚，继续学习的欲望和兴趣自然而然地产生了。在课堂的后续环节，教师就可以非常顺利地组织学生开展关于热的传导的知识点的教学活动了。

又如在科教版自然二年级第一学期《加热与保温》教学温度计的使用教学内容时，老师引出今天学习的课题是研究温度计的使用后，向学生提问：“你们想了解温度计吗？”有的学生说：“我想了解温度计的构造。”有的说“我想了解温度计是什么时候由谁发明的。”还有的说，“温度计可以测量小动物的体温吗？”等。看到同学们学习的兴趣上来了，笔者也就抓紧归纳说：“根据实验室的条件和时间，我们今天研究同学们提出的温度计的构造、原理、种类等几个问题，以及温度计在我们日常生活中的运用。”这样，学生学习的主动性和积极性在讨论中被激发，他们就会自然而然地投入到探求科学现象和知识的活动中去。

因此，创设积极有效的学习情境，激发学生的问题意识和探究意识，在小学自然教学中可以为学生的学习实践活动奠定基础，从而更加顺利地引导学生进行科学体验和实践。

2 开展探究学习，组织学科实践

有了学生自主思考提出的问题的铺路，还要进一步去引发学生深入探究的愿望，让他们去“打破砂锅问到底”，更深入完整具体地探求科学知识原理。从学习知识的方法来说，观察和实验是人类认识自然的基本途径。因此，老师必须精心设计组织学生实施观察和实验活动，提供和学习内容有关的生动直观、具体形象的感性材料，让学生通过科学实验和探究活动获得的科学知识，掌握科学原理。

2.1 提供结构性材料，实施科学探究活动

选择和提供什么样的材料给学生观察、实验，老师必须经过仔细地考虑。材料要简单，能为每个学生参与实验探究活动奠定基础；材料也要尽量丰富多样，在设计实验和探究活动中，体现自然学科学习的丰富性；材料还要因地制宜，充分发挥学校既有教学设施和资源配置。

科教版小学自然五年级第一学期《我们周围的空气》单元中第一课时《空气的组成》，在“蜡烛燃烧后，水为什么会进入玻璃杯中”的活动中，教师可以这样为学生准备有结构的材料：一个玻璃杯，一支长短适中的蜡烛，火柴、胶泥，玻璃水槽，红色水等。利用这些取自身边的实验材料，组织学生开展氧气的助燃性和在空气中的成分实验。在实验中，引导学生通过亲手实验，观察、交流、分析，在教师的引导下，逐步理解、掌握燃烧需要氧气，空气中含有一定比例的氧气等科学知识。在实验中，学生分组活动，在蜡烛底部沾上胶泥，注意玻璃杯扣住蜡烛时，提示学生要做到平稳、匀速，垂直，等等。总之，当空气中的氧气燃烧殆尽，在外面的空气压力下，水就会从玻璃杯口下方进入其中，学生也会发现水进入的量，并通过探讨和教师介绍得知：空气中含有接近1/5的氧气，氧气支持燃烧等。正是因为这些丰富有层次有结构的材料，给学生提供了打开思路、动手实验的机会，更好地培养学生科学实验能力，提高了学生的综合科学素养。

夜静更深，她依然无法入睡。风将她的一颗心一层一层地剥开来，像剥洋葱皮一样，每剥一层她就流一次泪，痛楚的泪，忏悔的泪。她的眼前晃动着风影落寞而伤感的脸孔，还有那双似乎永远迷茫的眼睛。半夜，窗外响起滴滴答答的雨点声，天空下了一场雨，她听着檐前的水滴寂寞地敲打着阶前的青石板，直到东方拂晓，天色微明，她才迷迷糊糊地睡了过去。刚睡下，就被一场恶梦惊醒了，梦中那个耽于幻想的风影站在她的面前，眼睛里满满的，风吹着他薄薄的衣衫，风过处了然无痕。再一看，风影的手中居然捏着一把刀子，刀尖上有红色的液体，正一滴一滴地往下滴落。渐渐地，风撕裂了铅灰色的云，在东方，在天边，出现了一道桔红色的曙光。

2.2 启发设计实验方案，实施验证实验设想

启发学生探究，不能完全按照教材提供的范例，教师仅仅提供过程性的实验教学，或者把实验变为“一讲、二看、三示范，照着课本做实验”的简单教学行为。简单的模仿实验，只能获得一些表面的科学现象，而不能引发学生内在的思考和理解。教师也不能完全放任学生在课堂实验中的自由活动，不顾班里学生学习能力和知识差异，不做分工，不做指导，一切都让学生自己去摸索。毫无目的实验学习，只能是无效的课堂教和学行为，不符合学生科学素养培养的正确途径。

如小学自然科教版五年级第二学期《身体的律动》单元第一课时《呼吸》教学，要求学生用实验研究吸进的气体与呼出的气体有什么不同时，教师可以这样启发学生设计实验：

教师先提问题：人体吸进和呼出的气体有什么不同，我们可以通过什么方法来获得这些气体？

接着，组织学生：人体呼出和吸进的气体，我们如何发现？有什么不同？让学生进行预想推测。接着，教师启发学生了解氧气、二氧化碳有什么性质，让学生根据它们的特性，观察桌上的实验材料，进行小组讨论，启发学生自己设计实验。

在此基础上，老师和学生可以开展交流，分享实验发现：

（1）在两个盛有不同气体的玻璃瓶中倒入同样多的澄清石灰水，然后摇晃几下，观察哪个瓶中的澄清石灰水有变化，并交流发生了什么样的变化。然后再鼓励、启发学生思考：人体呼出的气体是二氧化碳，它可以使澄清的石灰水变得浑浊，这是二氧化碳气体的特性。

（2）将提前准备好的二氧化碳放在集气瓶中，先点燃一根蜡烛，把它缓缓地放入其中一个集气瓶（装有二氧化碳），观察实验的现象。

（3）点燃一根火柴，几秒后摇晃熄灭，然后迅速放入另一个盛有另外一种气体（氧气）的集气瓶中，观察实验现象。

通过老师的演示实验和学生的仔细观察，引导学生讨论得出：使蜡烛快速熄灭的是二氧化碳气体，它不支持燃烧；使即将熄灭的火柴梗重新快速燃烧起来的是氧气，氧气可以支持燃烧。

2.3 发挥学生的主体和教师的引导作用

课堂教学中教师要及时关注每个学生，发现他们在探索学习活动中存在的问题，既要发挥学生学习的积极性，又要充分体现教师作为课堂组织者的主导作用。如在学习小学自然科教版四年级第二学期《望远镜里的天空》单元中，认识凸透镜的成像原理时，可做如下的示范和指导：

①组织学生将烛焰、凸透镜、纸屏必须放在一条直线上，注意蜡烛的高度；

②调整蜡烛和纸屏位置，速度要慢，在匀速移动中成像。

教师根据班内学生的学习能力、知识水平，提前做好分组，以小组合作的形式让学生在反复不断的实验中，发现凸透镜成像的规律；教学中教师适时地做好巡视指导，帮助学生在动手实验、观察讨论的基础上完成实验探究的过程。

在小学自然学科学习中，主要以教师的指导帮助学生通过观察和实验获取科学原理。但教材中有一些知识学习学生无法或不便观察实验。比如太阳系，探索宇宙空间；有的知识属于年代久远，如石油、煤的形成，动植物的进化过程；还有的也是无法提供直观的方式学习观察，如海啸、地震。这就需要引导学生查阅、收集书本外的资料，或进行网上资料收集调查。这也是学生通过自主方式获取科学知识原理的一种方法。

如科教版小学自然四年级第一学期《自然界里的水》单元，在组织学生了解自然界水的污染和保护的时候，课前老师布置学生广泛收集资料，如因为生活垃圾的随意排放，我国有多少河流受到污染；人类不当的生活方式对自然界里的水源的破坏，以及由此对人类生活的影响；环境破坏对水环境的影响等。收集资料的过程就是学习的过程，在学生收集数据的过程中，能唤起学生对环境保护重要性的认识。教师还可以组织学生开展家庭和学校垃圾分类的调查，了解垃圾处理对环境保护的积极意义。只有在调查深入、资料丰富的基础上，才能做到研讨充分，认识深化，才能将学到的科学知识转化为今后生活、工作中自然形成的科学意识、科学态度，让学生真正成为一名具有良好科学素质、良好生活态度和生活方式的社会公民。

3 引导学生独立思考，梳理科学实验结论

要使学生真正成为学习的主体，需要教师为学生提供心理上的安全感、成就感，也就是教师要让每一位参与学习的学生有获得学习并获得成功的机会。教师要支持、帮助学生自行探求，鼓励他们大胆发表意见。只有不怕学生想错、说错、做错，就能在一次次的错误中，逐步体验学习的艰巨性，并让学生充分感受科学学习的巨大魅力，充分发挥学生的聪明才智，这样的课堂才会显现勃勃生机。教师要让学生逐步养成勤于独立思考、善于解决问题、敢于刨根问底的学习品质。

如在小学自然科教版三年级《家蚕的一生》单元学习中，在组织学生观察家蚕的外形特征时，教师要指导学生从家蚕不同的生长阶段加以分析，幼虫时候是分成头、胸、腹三部分，成虫阶段分成头、胸、腹，头部由触角，胸部有两对翅膀。教师不能武断地判断谁对、谁错，而要了解学生为什么这样认为，再引导学生深入观察，从家蚕不同的生命阶段来认识了解其身体特征，全面客观的帮助学生学习认识事物。只要学生独立思考了，自由大胆发言了，实事求是地根据自己的想法去认真做了，就要鼓励，给予学生足够的信任和支持，引导学生养成独立思考的习惯和能力，并最终获得科学的结论。

4 联系学生生活实际，培养科学学习能力

自然学科教学始终要把“应用科学概念”作为培养学生科学素质的根本，使学生能举一反三，触类旁通。如在小学自然科教版第八册《水的压力》教学内容时，教师可以设计这样一个问题：为什么大坝的设计必须要符合下厚上薄的原理如果反过来设计会怎样？老师可以出示一张水坝的剖面图，设计成上厚下薄倒梯形的大坝形状。老师指着图片说；“有人修了这样一座水坝，后来塌了，为什么呢”这时学生都能用本课学到的“水越深，压力越大”这个道理来解释。然后老师及时进行学科渗透教育，让学生明白任何行为都应遵循科学规律，违反了科学规律，就会受到大自然惩罚。通过这样的学习体验，逐步培养学生的基本科学素养和社会实践能力。

把握小学自然学科教学特色，坚持知行合一、有效提升学生科学素养的教育方法，不仅能使学生在知识、能力、兴趣，品德上都得到发展，而且还蕴含着更为深远的意义：科学学习最终是为了更好服务、造福人类！它能使学生主动去获取科学知识、勇于探索实践。只有这样，我们才能培养出具有较高科学素养的学生，也只有这种具有较高科学文化素质的人，才能适应不断变化的社会需要和竞争，才能使其真正成为社会建设的有用人才。