“知行合一”导向下学生科学素养培养策略研究

■江苏省海门经济技术开发区小学 朱华岗

一、“知行合一”在培养学生科学素养中的重要意义

学生科学素养包括内化于学生心中的科学知识、科学方法、科学态度与科学精神，这四维度构成了学生学习科学过程中所必备的基本品质。2016年《全面科学素质行动计划纲要实施方案》中要求：“改进科技教育方法，加强学生综合实践活动的指导，提升学生探究性学习和动手操作能力。”在这一目标的引导下，小学科学教学中采用“知行合一”模式，打造开放性强的生态课堂，有利于学生科学素养的提升。

在小学科学教育中践行“知行合一”，促进学生全面发展具有多方面的途径，以通过激发学生科学制作的兴趣来提升学习科学知识的能动性，主要有以下几种：首先是积极组织学生参加各种科学活动，例如班级内的科普活动、校园科学制作比赛等。让学生在相关主题活动中，增加对科学知识探究的兴趣。其次在校园科技活动中为增强学生亲距离接触科学、实践科学的机会，要求每个学生都要参与其中，通过设计制作比赛等让学生感受科学的妙处。如飞机模型、船模比赛、搭桥比赛等，让学生了解相关科学技术。最后是在校园科技活动中也会选出一些项目设计优秀的同学给予“科学小能手”荣誉，进一步激发学生学习科学知识的兴趣。

二、“知行合一”导向下科学素养培养策略

在前文中主要论述了小学科学教育中践行“知行合一”的各种途径与方法，本节主要通过某班科学小组制作“太阳能汽车”活动，讨论在指导过程中如何凸显对学生科学素养的培养。

（一）太阳能原理指导，深化学生科学认知

小学科学教材中涉及一些太阳能知识，在学习中学生能够初步掌握太阳能是一种清洁能源，在现代社会中有着广泛的应用。但是学生并不知道人们是如何利用太阳能工作的，其原理如何。这种“模棱两可”的状态经常会导致学生思维的模糊，显然这不利于学生科学探究精神的培养。在这种情况下，借助太阳能汽车主题制作活动，让他们亲身体验制作的过程、探究制作方法，能够使学生形成对太阳能应用的整体、系统认知。

具体来说，太阳能与汽车动能属于两种能量，只有借助能量转换器，才能将太阳能转化为推动汽车运动的电能。这种能量转换装置即是太阳能电池板，学生在日常生活中都接触过，知道太阳能板可以将水加热，将太阳能转化为热能，但对于如何转化为电能却了解不深。在指导中，教师强调了太阳能转为电能的过程，即太阳能电池板将收集的太阳光或者其他光源照射到自身上时，其电池板内的电荷分布状态发生变化产生了电动势和电流的一种效应。太阳能电池板内部建立电场的两侧引出电极的导线，外部所接的负载就产生“光生电流”流过，教师直接将太阳能转化为电能。在“太阳能汽车”制作中，着重强调了这种能量转化的指导，让学生形成严谨的科学探究精神。

（二）借助模型设计，培养学生科学创新精神

在了解太阳能如何转化为电能后，即进入太阳能汽车设计阶段。虽然太阳能板不需要学生设计，直接购买就可以，但也需要对模型进行设计，以促进学生创新思维能力的发展。该科学小组中共有12名同学，在设计中将他们分为了3组，每组在制作中都要设计出新的方案。通过分组也能够激发学生制作中的竞赛意识，不断优化自己的方案，设计出更好的方案。为培养学生资源意识，在指导过程中笔者提出尽量采用废旧物品改造成为汽车车体。太阳能电池板、小马达、车轮可以通过网络等渠道购买。

（三）指导模型制作，培养学生实践能力

在各个小组设计完太阳能汽车方案后，教师指导学生通过网络购买了相关的部件，包括太阳能电池板、马达、轮子。汽车主体则由学生设计制作完成，设计成为小组喜欢的样子。在这个过程中，小组4 名成员各司其职，各自负责自己的工作，共同完成模型的制作。例如，针对汽车主体粘结方法、太阳能电池板设计位置、太阳能板与马达连接等，都主要由科学小组成员协商解决。在探讨交流中，形成更完美的方案。在具体指导中作者对每个小组的设计方案都进行了点评，点评结束后要求学生尽量根据意见进行完善和优化，最终确定制作方案。在制作环节的指导中，教师要突出学生动手能力的培养，鼓励学生多采用DIY 的方式来制作各个部件，减少对成品小零件的应用。

（四）评价成果，激发学生深入研究兴趣

无论是设计还是制作过程，学生都充分发挥了自己的聪明才智和能动性，追求最完美、最佳的设计方案。因此在三个小组都制作完成后，每个小组对自己的产品都很满意，有点爱不释手的感觉，获得了极大的成功喜悦。这个时候适当地对学生制作的太阳能汽车进行评价，给予肯定性的评价，能够激发他们深入研究的兴趣，在现有方案上思考更好的方案。例如在对三个小组太阳能汽车评价中，科学一组获得了最佳设计奖；科学二组获得创新奖，该组设计中将太阳能板置于车头位置，呈现45 度角，与北回归线太阳照射角度43度，在一定程度上提升太阳能转化效率。科学三组是质量奖，该组是采用矿泉水瓶改造为车体，能够直接观察马达转动情况。通过肯定的评价，激起了他们对科学知识的兴趣，为学生终身发展奠定良好的基础。正如学生在感悟中写道：“科学需要亲自动手实践，在实践前我们需要好好阅读相关科学知识，扩大自己科学知识面。在动手过程中，需要设计，需要修改，需要提升。一次活动，可能会经历许多失败，就如爱迪生发明电灯，做了一万多次实验，才成功。”

三、结语

小学科学教学中做到“知行合一”，有利于学生科学素养的养成，能有效提升学生动手能力与科学知识应用能力，这也是小学科学教学的核心目标。在实际教学中，传统教学方式难以收到良好的效果，以某些科学制作竞赛活动来激发学生参与兴趣，能够更好地实现科学教育目标。在本文研究中，笔者主要基于制作“太阳能汽车”进行研究，有效培养了学生的科学精神与动手能力，促进人才培养质量的提升。