“沉”入探究 “浮”出素养

陈娇梅

摘要：小学科学课程注重培养学生的科学素养，科学实验是小学科学课程的重要组成部分。怎样提高小学科学实验的有效性，怎样借助科学实验加强学生的科学素养，是科学教师需要深入思考的问题。作为科学教师，可以借助科学课程中的实验探究，引导学生有意识地准备材料，科学地开展实验操作，有依据地归纳实验结论，有顺序地建构地科学概念。学生只有“沉”入探究，才能“浮”出素养。

关键词：小学科学;科学实验;探究素养;有效性

科学教育的总目标是提高人的科学素养，培养具有科学素养的人。小学科学課程注重培养学生的科学素养，科学素养贵在“养”字，要“养品格”“养能力”。科学实验是小学科学课程的重要组成部分，对培养学生的科学素养具有重要意义。科学教师要积极为学生提供充分的探究时机，引导学生主动深入探究，使他们体会学习科学的乐趣，增长科学探究的能力，获得科学体验和科学知识，加强对科学本质的理解，从而提升科学素养。笔者以《材料在水中的沉浮》一课中的“沉浮实验”为例，谈如何提高小学生科学实验的有效性。

一、组织学生科学准备实验材料

实验材料的选择与实验的效果和成败有着紧密的关系。学生是科学学习的主体，在科学材料的准备中如果能体现学生的主体性，发挥学生的能动作用，不仅可以调动他们的积极性，使其集思广益，还能减少他们对材料的好奇心，使之更加关注实验探究。因此，教师要有意识地引导学生科学准备具有结构性的实验材料。具有结构性的实验材料是指学生用其进行实验，能够显现某种关系，使学生发现某种规律进而更好地建构相关科学概念的材料。科学准备具有结构性的材料是顺利完成实验探究的基石，能够大大提高实验的有效性。

在“沉浮实验”中，教师在准备实验物品（纸、木头、金属、塑料）时可能出现三种情况：第一，有的教师因“纸的实验”比较麻烦而不准备“纸”类物品，这样不利于学生连贯、系统地继续比较探究“纸、木头、金属、塑料”这四种材料的“硬度、韧性、吸水性和在水中的沉浮能力”等性质;第二，有的教师直接为学生准备由这四种材料做成的实心小物品，而学生因未参与准备过程，并不清楚为什么要选用这些物品来做实验;第三，有的教师让学生自己准备由这四种材料做成的实心小物品，学生根据生活经验从生活中寻找。对于塑料这类物品，学生可能会选用常见的塑料尺，但塑料是一种人工合成材料，添加剂不同，塑料成分并不完全一样，在水中的沉浮也不完全一样。塑料尺刚好就是特例，如果选用塑料尺来做实验，会干扰学生对“塑料制品在水中一般会浮”现象的认识。

根据以上种种情况，在教学实践中我做了如下尝试。首先，我为学生设计课前调查表，让学生联系生活经验写出生活中常见的由“纸、木头、金属、塑料”这四种材料做成的实心小物品;其次，根据学生填写的内容，从中挑选适合实验的物品，如作业纸、面巾纸、积木、筷子、铝片、回形针、瓶盖、塑料勺等。这种教学方式培养了学生准备材料的能力，使学生更熟悉实验物品。学生不仅没有遗漏任何实验材料，还避免了因选取塑料尺等特殊塑料制品对实验造成的干扰。由于材料准备充分，实验进行得十分顺利，实验现象和规律更加突显，大大提高了实验的有效性。

二、指导学生进行实验操作

科学实验的规范操作是指让学生在已有的实验仪器操作规则、各类实验操作规程的指导下进行安全、有序的实验，以达到最佳的实验目的及效果。规范操作是学生成功完成实验的必要条件之一，是实验探究的保证和基础。注重小学科学实验操作规范化是实验教学的重要环节，对提升科学实验的有效性具有重要作用。教师指导学生养成规范操作的习惯，有利于培养学生的规则意识和实验能力。特别是对于刚刚接触科学课的学生来说，教师更应该在实验前借助示范或微课，使学生通过视觉、听觉的直接感知对实验操作形成直观的认识。这样学生在自己操作实验时会更加规范，得出的实验结果也会更加准确，同时也能够培养学生严密的实验技能和科学的实验态度。

在师生共同准备好实验物品后，学生自主探究之前，我为学生设计了以下三个问题：1.物品应轻轻放在水面上，还是放入水中再放手？2.物品一放进去就马上填写观察记录吗？3.物品在水中怎样才算“沉”，怎样才算“浮”？以此引导学生思考如何正确、规范地操作“沉浮实验”。

教师在学生独立思考的基础上，引导学生互相讨论交流，并让其借助直观的微课了解实验要求，掌握实验方法，使操作更严密。这样的学习方式，学生不仅知道了用于实验的物品应该放入水中而不是放在水面上，而且懂得了实验物品只有碰触到水槽底部才是真正地“沉”了下去。在课堂教学中，学生都能够做到把每个实验物品依次放入水中后再放手，即使有个别学生忘记这样操作，其他同学也能够相互提醒。尽管纸类实验情况比较特殊，学生也能够做到等纸沉浮稳定后再进行观察记录。由此可见，有了实验操作的指导，学生进行实验更有方法，实验结果更加准确，实验过程更加高效，学生在无形之中养成了良好的实验习惯，提高了实验能力。

三、启发学生归纳实验结论

从现象到分析比较、得出实验结论是一个从具体到抽象的思维过程，是思维从感性到理性的质的飞跃，只有完成了这个飞跃，才算真正获得了知识。实验现象并不等于实验规律或实验结论，因而教师应启发学生发现实验现象中存在的本质关系，归纳总结实验结论。教师可以连续追问的形式引导学生推测实验结果，引导学生经历“分析现象—推测结果—归纳结论”的思维过程，从而在提高实验有效性的前提下培养学生的分析能力、概括能力和归纳能力。

我引导学生先交流实验的现象和结果：面巾纸、作业纸等纸制品在水中是“沉”的，筷子、积木等木头制品在水中是“浮”的，铝片、回形针等金属成品在水中是“沉”的，瓶盖、塑料勺等塑料成品在水中是“浮”的，然后，我引导学生根据实验结果思考实验结果，他们都能说出“纸、金属在水中是沉的，木头、塑料在水中是浮的”;之后，我继续引导学生思考这些发现说明了什么。他们认为有的材料在水中是沉的，有的材料在水中是浮的，由此我再次引发学生思考“物体在水中的沉浮能力与材料有没有关系”这个问题，学生最后归纳出“物体在水中的沉浮与材料有关”的结论。层层递进，学生自然会水到渠成地归纳出实验的结果。这样的归纳有理有据，既提高了实验效果，又提高了学生分析和概括的能力。

四、引导学生建构科学概念

建构主义学习观认为，一切知识都是学生在自身经验的基础上主动建构的而不是被动地接受现成的新知识。科学概念的建构是学生对原有知识的重新组合。学生借助完整的科学探究过程，通过亲身的探究和实践，才能使科学知识在心中获得“新生”，才能对知识有“深层次的理解”并形成科學概念。科学概念本身比较抽象，由于学生的年龄特点决定了其认知水平有限，对于小学生而言，科学概念的形成不是一蹴而就而是循序渐进的过程。学生只有不断经历比较、分析和综合的过程，才能真正建构科学概念和理解科学概念。因此，教师要依据学生的年龄和认知特点，循序渐进地启发学生建构科学概念，并使其真正理解和应用科学概念，从而使实验更加有效，科学概念的建构更加有序。

《材料在水中的沉浮》这一课是本单元的第5课，学生在学习第1课时认识了周围常见的材料，第2课时利用“纸、木头、金属、塑料”这四种材料，比较探究各材料的硬度，第3课时利用四种材料比较探究各材料的韧性，第4课时利用四种材料比较探究各材料的吸水性。而本课的教学任务是让学生继续比较探究材料的第4个性质——在水中的沉浮能力。第2～5课时是学生对有关材料性质的一系列探究，学生通过学习这4个连续的实验探究，能够循序渐进地建构有关“材料的物理性质”的科学概念。

基于此，在导入新课时，我和学生一同回顾之前3课时的学习内容，即材料的硬度、韧性及吸水性性质。回顾之前所学内容，不仅能够使学生把本节课知识与前面知识联系起来，而且还能够使学生对本单元的知识和概念有个总体的认识。在探究实验后，我及时引导学生根据材料的4种性质，试着描述材料。课堂上，学生说得头头是道，他们能用“硬度中等，韧性一般，比较容易吸水，在水中是浮的……”来描述木头，并以同样的思路描述其他材料。这样的总结不仅使学生有序地建构了有关“材料的物理性质”第2课到第5课的共同科学概念，而且使学生深入了解了材料的不同性质，让他们对周围材料有了更完整的认识，大大提升了学生建构概念的能力。

总之，教师在进行实验教学时应力求有效。作为科学教师，要引导学生科学准备具有结构性的实验材料，及时地对学生进行实验操作方法指导，引导学生有理地分析实验事实，有据地归纳实验结论和有序地建构科学概念。对于小学生来说，提高科学实验有效性需要他们慢慢学习、长期积累。科学教师要秉承“提升学生科学素养”的理念进行实验的教学与指导，唯有此才能保证实验效果，才会使学生掌握实验方法，才能真正提升学生的科学素养，从而让科学实验“沉”入探究，“浮”出素养。

参考文献：

[1]潘洪建，张静娴.小学科学课程实施：成就、问题与政策建议[J].当代教育与文化，2018（07）.

[2]徐燕，马永双，叶宝生.小学科学课堂教学评价的研究[J].课程·教材·教法，2010（05）.

[3]杨汉兵.小学科学实验教学中的问题探究[J].课程教学研究，2012（03）.

[4]朱阿娜，小学科学探究性实验设计的误区与对策[J].教学与管理，2015（04）.

[5]贾洪波，小学科学实验材料的有效选择与优化[J].实验教学与仪器，2014（02）.

[6]张莉娜.PISA2015科学素养对我国中小学科学教学与评价的启示[J].全球教育展望，2016（3）.

（责任编辑：赵静）