基于深度学习的小学科学实验教学探究

朱莉妮

小学科学是一门以观察、实验为基础的自然学科。李四光曾说“实验是人类认识自然的重要方法。”《义务教育小学科学课程标准（2011年版）》指出：“亲身经历以科学探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。”

一、整合实验，促进深度学习

小学科学课堂上常常会有很多演示实验，而这些演示实验通常是根据物质的不同性质和特点进行的简单实验操作，学生往往只能观察到表象并从中得出结论，思维和创造力无法被激发，不利于学生科学素养的形成。为了达到更好的教学效果，提升和拓展学生的实验能力，我们将数字实验仪器和传统的实验进行科学整合。

如在新教科版三年级科学上册第一单元第2课“水沸腾了”的教学中，我们需要让学生认识到，沸腾是水受热超过一定温度时发生的剧烈的汽化现象，沸腾过程中水的温度不再发生变化，并利用文字、图表等方式描述实验结果并对结果进行分析。如果我们使用传统的玻璃温度计，那么这一目标将很难实现。学生在实验过程中获取的数据，不仅受制于玻璃温度计的精度，还受制于读取数据的频度。利用温度传感器，不仅能精确地记录相同时间间隔水的温度变化，更能便捷地将数据转化成图表，并基于数据和图表对实验结果进行分析和处理，为师生定量化研究实验数据提供支持，帮助学生获取真实的第一手数据，有助于学生理解科学的本质，促进学生深度学习。

二、优化实验，引导深度思考

理想的小学科学实验可以激发学生的求知欲和探究欲，提升学生的思维能力和动手能力，培养他们良好的思维习惯。科学教师应该引导学生对实验方案和装置进行改进和优化，整合教材中的实验素材，让学生真正成为参与者和思考者。

以“热是怎样传递的”实验为例，课堂演示实验为分组实验，让学生探究热传递的奥秘。教材设计将金属条插入一杯热水中，通过手来感知热的传递并得出结论，再以实验验证自己的结论。验证实验中，首先是酒精灯在金属条一端加热，根据火柴掉落的顺序发现热传递的方向；接着是酒精灯在金属圆片的边缘加热，根据原片上火柴掉落的顺序，发现热在金属片上的传递方向。该实验的不足是：要通过火柴掉落的顺序感知热传递的方向，而火柴掉落的快慢与粘火柴所用的蜡的多少有关。在金属圆片实验中，很难让学生观察到以加热点为圆心的发散性的热传递方向。教师应引导学生根据以往课堂教学实验以及日常生活中的发现，改进优化传统的实验装置。学生从变色马克杯中得到了启发，通过探究他们发现，变色马克杯的原理其实就是在杯子外涂了一层变温油墨，当到达一定温度后，这层油墨的颜色就会褪去。于是，我们将实验中所用的金属条和金属圆片的表面涂上变温油墨，取代用蜡粘上的火柴，这样的装置不仅可以重复使用，而且操作简单、便于观察、节省时间。变温油墨的引入，不仅优化了实验装置，也让学生学会了用心观察身边的事物。

三、探究实验，导向深度思维

在小学阶段，科學实验一般可以分为验证性实验和探究性实验两大类。验证性实验就是根据教科书的要求，按部就班地操作书上的实验方案并获得实验结果。这类实验有利于培养学生的实验操作规范性，但是却不利于学生思维的深度发展和整体科学素养的提升。而探究性实验的基本步骤就是围绕主题提出问题、做出假设、设计方案、开展实验、得出结论、交流讨论、反思评价，重视对实验过程和方法的指导，关注学生的思维发展和深度学习。

在教学“拱形的力量”一课时，验证性实验就是告诉学生拱形会向下向外传递承受的压力，可以承受很大的压力。当我们把该实验改为探究性实验时，就可以更好地调动学生的学习兴趣，激发他们的求知欲，从而实现学生学习方式的转变。课堂任务就是要在一定的跨度内搭建一座纸桥，学生根据生活经验，自然而然地想到平板桥和拱桥两种形式。通过实验他们发现，拱桥的承压能力要比平板桥的承压能力强。此时，教师提高任务难度，要求搭建一处承压能力更强的纸拱桥，但是不能增加桥面的厚度和宽度，不能改变桥的形状。于是，学生就会发现，当纸拱桥承压后拱形高度变低，并向两侧发生形变。为了让纸拱桥承压能力更强，学生从两个方面动脑筋：有的在桥下加了一根柱子来抵抗向下的形变，有的在桥的两侧增加了路基来抵抗两侧的形变。学生在解决课堂问题的过程中，思维能力得到锻炼和提高。

四、拓展实验，助推深度研究

小学科学教师要努力为学生设计与个性特征相适应的学习任务、学习环境和学习活动，让学生获得学习的快乐，尝到科学学习的甜头，收获积极的学习体验。

在教学“铁生锈”一课的“铁制品的保护”知识时，教师就可以把实验延伸到课外，开展家庭实验，拓展学生的学习空间，唤起学生愉悦的学习体验，探究铁制品生锈的原因，并在生活中寻找保护铁制品的方法，思考其原理。虽然实验是在课外开展的，但学生在班级群内上传的视频、照片、实验报告等表明，学生的思维角度是多元的、多向的。学生从真实的生活情境中获取信息、加工信息并提炼相关科学知识。在课外实验过程中，他们学会了思考，学会了质疑，并培养了学生运用所学科学知识解决身边实际问题的能力，强化了学校科学教育与学生现实生活的联系，更好地提升了学生的自主学习能力，让学生在真实、有意义的情境中开展深度学习。

（作者单位：江苏省太仓市科教新城实验小学）

责任编辑：闵 婕