基于STEM的科学生活化实验实践研究

◇杨 雄

【作者单位：常州大学附属小学江苏】

生活化区别于书本的“概念化”，是按照本来的面貌反映事物的真实情况。而小学科学生活化实验就是基于学生的生活实际，从已有的生活经验、认知能力和操作水平出发，利用日常生活中常见的事物，通过有组织有计划的实验探究，发现蕴藏在其背后的科学规律，使科学实验富有生活味，让学生感受科学来源于生活，生活处处皆科学。

斯宾塞在《什么知识最有价值》中指出：“为我们的完美生活做好准备，乃是教育所应完成的功能”。可见，教育应该是为儿童未来生活做准备的一种活动。杜威在20世纪就提出了“教育即生活”的思想，并提出了“从做中学”的基本原则。陶行知先生倡导并践行了“在生活里找教育，为生活而教育”的教育理论。现行的STEM教育理念更是强调在教学时应当展示学生身边的社会和环境问题，学生的学习不应该脱离社会生活。由此可见，教育只有和学生的生活实际相结合，学生才会更积极更热情地投入学习，并发现方法。

小学科学课程是一门具有活动性质的课程。低年级科学课程的恢复，使之与小学语文、小学数学、小学品德与生活等课程构成了完整的知识结构，而科学教学生活化越来越被人们重视，新课程标准也强调了科学教育与生活相联系。但在目前的教学实践中，有部分老师曲解了科学生活化的内涵与外延，使得小学科学生活化实验教学陷入误区。作为一名小学科学教师，积极探索小学科学生活化的理论与实践，具有重要的理论和实践意义。

一、小学科学生活化实验的主要问题

（一）教学目标缺乏生活元素

小学科学要遵循“从生活中来，到生活中去”的教学规律，学习科学的最终目的是借助生活实际，培养学生的应用能力，能够将所学知识融会到解决实际问题中。在新一轮课改下，摆脱了以传统三维目标为总目标领域进行分目标分解的理念，强调了从“科学知识”“科学探究”“科学态度”“科学、技术、社会与环境”四个方面阐述具体目标，遵循了“反映国际科学教育的最新成果”的课程设计理念。

在实际教学中，许多老师虽然尝试在课堂中采用生活化实验教学，但最终目的不是学以致用，而是为了应试，忽略了激发学生对生活学习的兴趣，学生无法体会到应用科学解决实际问题的实用性和重要性，这与课程标准背道而驰。例如苏教版三年级科学《我是小小科学家》教学片段：

师：同学们，这个探究过程（让鹦鹉站起来）和哪位科学家的探究过程一致？

生：和琴纳一样。

师：谁能完整地说说科学探究的整个过程？

上述案例，教师将学生自己探究的经历和科学家的研究简单地做了一一对应的关系，以学生简单的显性环节弱化了学生对科学发现的隐性过程的认识。科学家能把自己的小发现变成大科学，他们的研究方法也不一致，得出的结论有证实也有证伪的。案例中的片段用以偏概全的方式，看似联系生活，解决鹦鹉站立问题，实际上把科学家的探究过程简化成了只用枯燥的方法，没有真正意义上去探究琴纳是如何发现问题解决问题的，也没有让学生体会到解决鹦鹉站立问题的意义何在，即为了问题解决问题。

（二）科学探究脱离生活实际

许多教师已经认识到小学科学实验探究生活化的重要性，但这种认识还停留在理论认同的浅层次上，并没有在实际教学中贯彻和落实这一理念。其主要问题集中表现在两个方面：“重生活轻科学”和“重科学轻生活”。

在科学教学过程中，应当学习科学最本质内容，即科学思想和科学精神。部分科学教师在注重取材生活实验探究时，却丢掉了科学本身最重要的内涵。看似一堂热热闹闹的课，调动了学生的积极性，却忽视了引导学生学习系统的方法解决现实问题。如在苏教版五年级科学《建桥梁》中教学片段：

师：平板桥、拱桥、斜拉桥这3 种桥梁，它们的承受力会一样吗？

生1：我认为不同，我认为拱桥承受力大。

生2：我有不同想法，我认为斜拉桥承受力大。

师：每个小组测试各个承受力，老师给大家15分钟时间，请大家抓紧时间，比比看，哪组动作又快又好。

许多教师在课堂上频繁地使用比赛手段，看似场面十分热闹，但仔细观察后发现，有的才完成一组，有的不知道干什么，甚至有的玩材料玩了15分钟等。在这里，我们强调鼓励学生自主探究，我们也应该知道科学本身鼓励合作而不是鼓励竞争。因此虽然最终比较出了三种桥梁承受力不同，结果是知其然而不知其所以然，仅仅是形状的不同导致了三种桥梁承受力的不同吗？其中蕴含的科学原理和古代劳动人民的智慧并没有去探究，更没有去参考三种桥梁出现的历史来分析辨别三种桥梁的优劣。

第二种表现“重科学轻生活”也有类似的情形。部分教师在传授知识的过程中，还是注重记忆理论，没有采用灵活多样的生活教材，没有想方设法让学生去发现科学知识的背后是为了人类更好地生活。如苏教版五年级科学上册《摆的研究》，本课主要安排了三大活动：认识摆、制作摆、发现摆的规律。就小学生而言，一节课40分钟能够细致探究的，必定是一个小的主题，假如追求面面俱到，这样外显、表浅地“探究”，唯一的目的为了让学生相信书本知识的正确性和可信性，这完全不符合从生活中发现问题和探究问题。因为此时的我们已经站在了巨人的肩膀上来看待问题，如果长此以往，名为探究，实则是实验操作练习，那么又出现了一个可怕的现象：一个未知的生活中的问题，无法用现在的方法解决该怎么办？我们教出来的学生只会去验证前人的结论，这显然又不符合教学的初衷。

（三）生活经验代替科学思考

在低年级的小学科学教学中，我们常常发现学生凭借自己的生活经验代替科学思考回答问题，主要原因是在于有的老师在选择生活素材时没有注重学生思维品质的提升。在教学苏教版一年级上册《做个小侦探》一课时，教师在出示破洞的蛛网或者雪地动物的脚印后，对学生说：“究竟发生了什么呢？”学生的积极性瞬间被调动起来，课堂讨论十分热烈，“我认为是下雨被雨滴打破”“我觉得是被其他小昆虫破坏”“我想可能是因为人为破坏，如扔小石子”或者是“两个小动物发生争执，其中一个被吃了”。学生的这些回答都是盲目的猜测或者是基于自己的生活经验，尤其是在低年级教学中，学生的兴奋源于对科学的兴趣，但是教师只关注猜测的形式而忽略了猜测的依据，很难培养学生深度的科学思考和严谨的探究精神。教师应当引导学生结合自身的生活经验和已有的知识说出猜测的依据是什么。

二、小学科学生活化实验案例开发与成果分析

（一）用紫色蔬果制作酸碱指示剂

本实验是基于苏教版小学科学六年级上册《变色花》一节课，以紫甘蓝作试剂的实验为原型加以改进创新，提出质疑“研究紫色蔬果（或者其他色蔬果）可否制作酸碱指示剂？”通过借助常见的实验药品：紫甘蓝（紫包菜）、茄子、紫薯、洋葱、葡萄、火龙果、胡萝卜、小苏打水溶液、白醋、乙醇（可用二锅头代替）、糙米、黑米、黑墨水等进行有层次的深入探究：1.自制酸碱指示剂；2.自制酸碱指示剂效果检验；3.检测身边的物质；4.鉴别真假黑米。学生实验效果如下图。

1.自制酸碱指示剂展示

2.自制酸碱指示剂检测效果

3.检测身边的物质

4.黑米的鉴定

评价与反思：笔者自主开发的这个案例是基于教材的，这四个实验各具有代表性，同时恰好整合成一个完整的系列活动，体现了生活化、系统化、易探究等特点，充分与学生生活实际相联系，取材容易，成本廉价，但操作性很强。学生在整个实验过程中都充满了兴趣和期盼，对每一步未知都有着强烈的求知欲和探究热情。

（二）可乐喷泉实验再探究

本实验是基于网上的一篇优秀作文《当可乐遇上薄荷糖》，对其中可乐喷出来的原理提出质疑，“阿拉伯胶是引发可乐喷出来的真正原因吗？”从而探究：1.探究曼妥思糖不同成分是否会引发可乐喷泉；2.其他物质能否也会引发可乐喷泉；3.曼妥思还会和其他饮品发生反应引发喷泉吗？在实验过程中选取了一系列生活化的材料再配以学校简单的实验器材。

三组材料分别为曼妥思、纯白糖、葡萄糖粉剂、小麦淀粉、薄荷糖、果冻；食用碱、冰糖、食用盐、白醋、口香糖；可口可乐、可口可乐（零度）、百事可乐、雪碧、雪花啤酒、雪花全麦啤酒、雪花纯生啤酒。

由于这个实验反应速度很快，所以在实验过程中，小组学生借助智能手机将整个反应过程完整记录下来。

评价与反思：笔者所准备的实验材料均是学生在日常生活中常见的物品，在家中也可以轻易获取这些材料。通过对身边现象的质疑而进一步探究解释，让学生体验到学习科学探究是十分有价值的，可以更好地理解生活中的科学道理。多数学生体会到了科学就在身边，生活中许许多多材料都可以用来实验，可以运用已有的知识去解决未知的值得探究的奥秘。

三、小学科学生活化实验研究策略

（一）基于教材，积极挖掘生活化素材

首先，选择与教材相关性强的素材，对上述开发的案例进行实践教学。从结果上看，学生都十分喜欢生活化的科学课堂。科学探究不仅仅局限于实验室配备的材料，采用生活中常见的材料既弥补了一些学校器材的不完整，同时能更好地让学生体会到生活处处皆科学，有助于维持学生探究的热情，促进他们积极参与课外拓展活动，提高自主探究意识。其次，选择学生可以接受的素材，而不是高台楼阁。毕竟小学生和成年人的认识世界的方式方法存在差异，各个年级学生的思维品质也不尽相同，这就要求教师从学生的角度出发，以学生的视角看待问题，掌握各个阶段学生的各种反应和认知水平，才可以使得生活化的素材发挥真正的效益。切不能以教师的生活经验来代替学生的生活经验，理所当然选素材；也不可单纯为了学生喜好，收集低端或不良素材，更重要的是在研究教材的基础上，进行拓展。

（二）以生为本，合理整合生活化实验

科学与生活不存在谁先谁后的问题和孰重孰轻的矛盾。在教学中，必须有效整合，不能顾此失彼。因此，在开发实验的过程中必须保证每一个环节都富有生活味，利用学生在日常生活中的所见、所闻、所听、所感，对这些资源进行有机整合。叔本华说：“纪录在纸上的思想就如同某人留在沙地上的脚印，我们也许能看到他走过的路径，但若想知道他在路上看见了什么东西，就必须知道用我们自己的眼睛。”学生才是科学探究的主体，他们在亲历科学探究活动中，将会体验到科学探究的本质。无论是新课程要求还是培养学生的核心素养的要求，其关键都是让学生用眼睛看，用耳朵聆听，用头脑思考，用双手做，符合学生的认知规律，教师要做的则是把该有的问题自然转化为学生自己探究的需要。因此，请让学生“用自己的眼睛”探究科学。

（三）回归生活，感悟科学探究性精神

关于这一部分，不想多提，但事实上也最为重要。谈到科学探究精神，第一个联想到的词是严谨，对待学术要严谨，但是如果放到高等教育中才学就已经相当晚了。在科学的日常教学中，培养学生的严谨的态度要从每一次课堂开始。对于学生的回答，我们不需要过于苛求学生答案的正确性，更多的是要关注学生思考问题的层次，是否把各方面的因素都考虑进去；即使学生得出答案是错误的，但他们不断经历思维训练这样的过程，更有助于其自身的全面发展。最后，教育的目的是培养更好的人，学生迟早进入社会，成为社会人，所以科学史实、科学对人类的贡献和危害的教学也不是一两张PPT能带过的。