我国近十年来关于“小学科学实验”的研究综述

王柳媚

本文對CNKI中国期刊数据库和中国优秀硕博学位论文全文数据库进行文献检索，以“小学”并含“科学实验”为精确主题词，检索时间为2009年1月1日到2018年12月31日，共检索出725篇文献。前半部分采用文献计量法，后半部分采用共词分析法，并结合笔者教学实践，对“小学科学实验”研究的热点进行分析。

一、引言

2017年颁布的《义务教育小学科学课程标准》（以下简称《课程标准》），根据立德树人工作总体部署，进一步加强小学科学教育，突出强化教学实践环节。要求各地方积极引导教师促进学生核心素养的发展，依据课程标准组织教学。在课程资源开发与利用建议部分，建议教师要充分发挥实验室的功能，恰当布置实验室及周边环境，积极开展课程标准规定的实验教学，有条件的学校可以根据实际需要进行拓展实验。实验室是开展实验教学的主要场所，教师要充分利用实验室进行教学。

科学实验是进行立德树人教育的重要环节，是提高学生科学素养必要途径。科学实验教育通过设置符合学生认知规律的实验，能最大限度地满足学生的好奇心，并巧妙地激发他们的求知欲。本文通过深入分析我国“小学科学实验”研究领域内的发展规律和热点，以利于小学科学研究者和实践者更加清楚地了解“小学科学实验”动态，力求促进我国“小学科学实验”的理论研究与实践探索。

二、文献的年发布量

为了解小学科学实验的研究发展阶段，本文对725篇文献的年发布量进行统计。发现我国对“小学科学实验”的发文量在2009年仅18篇，2017年达114篇。2009年至2016年间，文献量剧增，2009年（18篇）至2010年（35篇）增速达94.4%，2011年（38篇）到2012年（65篇）增速达71.1%。可知，近十年来，我国的研究者对“小学科学实验”的关注度不断提高。

三、教育研究阵地

基于文献的来源统计，本文统计了该领域研究的主要阵地。刊文量排名前十的期刊共374篇，超出总文献量的半数。其中《实验教学与仪器》（101篇）、《科学大众（科学教育）》（48篇）、《课程教学研究》（39篇）、《教学仪器与实验》（39篇）为主要的研究阵地。数据显示，小学科学实验的研究阵地相对集中。

四、活跃作者贡献分析

统计文献的第一作者，发现725篇文献由679人撰写完成。发文量最多的作者是王俊卿（8篇）、何美惠（3篇）、徐春明（3篇）、张士元（3篇），绝大多数作者的发文量仅为1篇。可见，作者间的合作度较低。在倡导“学习共同体”的背景下，笔者认为作者间的合作度提高，将有助于该研究领域往纵深方向发展。

五、研究单位分析

对文献的第一研究机构进行统计，以分析关于“小学科学实验”研究单位的地域分布规律。725篇文献来源于644个研究机构。发现发文最多的是河南省息县第一小学的王俊卿发表的8篇文献。其次，南京师范大学（5篇）、华中师范大学（5篇）、广西师范大学（4篇），东北师范大学、首都师范大学、河南师范大学、贵州师范大学、山东师范大学发文量均为3篇，小学的发文量共为14篇，大学的发文总量是29篇，含有“大学”字样的研究机构的文献均为硕士学位论文，大学是“小学科学实验”的主要理论阵地。

福建省泉州市实验小学、山东省临沂市兰山区方城镇中心小学发文量均为3篇。这些文献主要是教学案例分析、教学经验的总结。目前，小学是“小学科学实验”的主要实践阵地。

六、关键词共词分析凸显研究热点

关键词共词分析主要分析一个词在不同文献中出现的次数，以此为基础进行分层聚类，进而分析它们与主题的结构变化。

（一）提取高频关键词

725篇文献的关键词共有2783个关键词，其中含1052个不同的关键词。据高频关键词阈值计算公式N=[D]，把D（1052）代入公式，算出词频数N为32.4。若按此标准，仅有9个关键词入选。高频关键词数过少，可能会导致一些文献无法与其他文献进行分层分类，为了做出更全面的分析，本文适度扩大轮选范围，选择了频次20（含）以上的18个关键词，以体现“小学科学实验”研究热点。

（二）高频关键词聚类分析和研究热点

将18个高频关键词的全样本词篇矩阵导入SPSS 22.0，方法是分析—分类—系统聚类，得到高频关键词相似矩阵和高频关键词聚类分析树状图（见图1）。

在相似矩阵中，数值越接近1，表示相似度越大，反之亦然。与“小学科学”相似度最大的是“实验教学”，相似度达0.432。可见，实验教学在小学科学体系中地位之重要。

树状图聚类分析可以体现整体研究内容。关键词之间的纵向连线对应的横轴数字，越接近于0，说明关键词关系越密切，反之亦然。

根据图1发现“小学科学实验”研究的热点是：一是小学科学实验注重实验探究的有效性，以培养学生的科学素养;二是我国关注农村小学科学的教学的研究热度不断提高;三是小学科学实验教学，通过提供适宜的实验材料，让学生参与科学实验的过程，以培养学生科学探究的能力。

（三）高频关键词知识图谱和热点关系分析

由于相似矩阵0过多，不利于统计，故需将高频关键词相似矩阵化为相异矩阵，并绘制高频关键词知识图谱。首先，依据上一步骤SPSS输出的相似矩阵，高频关键词的相异矩阵。其次，把相异矩阵导入SPSS，方法：分析—度量—多维尺度（Alscal），输出得高频关键词共词知识图谱，如图2。

距离中心位置越近说明关注度越高，越远说明关注度越低，反之亦然。知识图谱中，位于中心的是“有效性”。“小学科学实验”作为科学教育的重要载体，与课堂教学相似，教师格外关注其“有效性”。因此，“小学科学实验”的有效性成为近十年来教学研究的热点。

本文把高频关键词知识图谱划分为以下三大块知识群：

第一知識群在第一象限，包含热点三，关键词是：科学课、科学实验、实验课、小学、科学、实验。

小学科学课程的总目标是培养学生的科学素养。教学过程中，教师通过创设情境让学生体验科学探究的基本过程，合理安排教材设置的科学实验，因地制宜地拓展教材的实验，不仅可以满足学生好奇心，还可以发展他们科学探究的能力。通过六年的科学学习，学生逐渐形成尊重事实、乐于探究的科学态度。学生体验了教材设置的实验过程，基本领悟实验设置的意图，实验过程的严谨性，并能对实验结果进行分析。这就是培养学生理性思维的必要途径，这是以往“讲实验”和“看实验”所无法实现的教学效果。台湾黄光雄教授认为教师的教学强调知识的启发，而不是知识的灌输;知识是多元多变的，教师的教导不应教导学生寻找单一的解答。这就是学生科学素养培养目标，与我国林崇德教授提倡核心素养中的科学精神有异曲同工之妙。因此，教师应该基于课程标准，创设实验探究的情境，让学生动手实验。

第二知识群在第二象限，包含热点二，关键词是：科学探究、科学实验教学、农村小学、小学科学教学、小学科学课、小学生。

小学科学课程是一门实践性课程。小学科学的教学方式就是科学探究，强调从学生熟悉的日常生活出发，对于农村小学，可以因地制宜地开发实验材料。《课程标准》的基本理念之一是倡导探究式学习。学生基于科学证据，通过信息加工和逻辑推理，最终得出结论，分享成果，并接受质疑。科学实验教学要关注实验环境的创设，为学生提供自主选择和探究的机会。实验教学的每个环节都不容小觑，如学生选择实验材料的环节就是理性思维的培养过程。他们为什么选择A材料而不选B材料，因为A材料的属性符合实验要求，而B材料不是最合适的。做出抉择的前提是学生了解实验目的、实验步骤，并且对材料的属性有了深层次的了解后，经过理性分析后表现出的行为。这一小环节培养了学生提出问题、收集和处理信息、获取新知识等能力。

另外，教师要时刻牢记学生才是科学实验教学的主体。课程设计必须基于学生现有的认知水平，依据维果斯基的“最近发展区”理论，适当增加实验的难度，让学生体验到战胜自己“极限”的喜悦，从而激发他们探究的热情。

第三块知识群在第三、第四象限，主要包含热点一，关键词是：实验材料、实验教学、实验探究、有效性、小学科学、科学素养。

小学科学课程是一门基础性课程。小学阶段的科学教育是为培养我国公民的科学素养打基础的，科学教师应将科学素养的培养作为教学设计与实施的最高准则。科学素养的形成需要经过长期连贯的过程。教师应整体把握课程标准、教材的设计思路，准确定位每节课的教学目标。

教学和评价是课程实施的两个重要环节，相辅相成。“有效性”成为近十年来教学研究的热点。体现了教师在关注教学的同时，同样重视评价。科学教学的评价应该是遵循必要的原则，即评价必须以国家素质教育方针为指导。在强调过程性评价的背景下，教师通过文字图片等方式对学生的实验过程的表现的素材收集与整理，有利于客观地学生的科学素养进行精准的评价。

【作者单位：深圳市福田区景田小学广东】