深度学习理念指导下的小学科学实验教学探索

刘忠庆

（大连市旅顺口区九三小学）

深度学习是引导学生以理解为基础进行探究与思考的学习，是学生通过预制的、具有挑战性的学习主题，以积极探究、主动思考、积极参与的学习状态，在学习活动中体验成功的喜悦、获得深入发展的过程。以深度学习的理念指导科学实验课，能使学生在实验活动中提升能力与素养。

一、深度学习理念指导小学科学实验教学的意义

深度学习要求学习者在激活已学知识的基础上，对新知识进行有效的深度加工。在深度学习理念中，学习者能够批判性地学习新的思想和知识，将其融入原有的认知结构中，并能将已有的知识迁移到新的学习情境中，从而做出决策并解决学习中的问题。

小学科学实验课的目的是为了有效培养学生对科学的兴趣，为学生日后开展更深入的科学研究打好基础。小学生由于年龄特点，动手操作能力不强，对日常生活中的科学知识掌握得相对较少，教师可通过科学实验活动来提升学生的动手操作能力，帮助学生了解生活中的科学常识；通过科学实验课堂教学引导学生学会思考、学会观察、学会探究、学会合作，培养学生良好的科学学习习惯，使学生能在小学阶段掌握科学的学习方法和技能，为终身学习奠定基础。

高效的小学科学实验活动教学，能充分调动学生深入参与探究的积极性，使其更主动地参与和完成学习活动。但是，在现实的教学活动中，要想让小学生真正做到自主设计、完成一组简单的实验活动并不容易。而深度学习理念与小学科学实验课堂中学生的学习活动过程有较高的契合度，运用深度学习理念来指导实验课堂教学，可以改善这些不足，提高实验课的教学效果。

（一）提高小学科学实验的课堂教学质量

教师以深度学习理念为指导开展教学活动，可以使学生充分认识科学实验活动的任务，深入思考实验活动的意义以及如何通过有效的实验设计来完成实验，并经过深入分析最终得出结论，从而实现小学科学实验课的高效课堂，提升实验课堂教学质量。

（二）激发学生参与实验的积极性

运用深度学习理念为指导，就是要以探究为核心，让学生亲身经历以探究为主的学习活动，为学生提供充分的科学探究时间和空间，使他们在科学实验的过程中体验科学探究的乐趣，提升科学实验的能力，形成既尊重事实又敢于质疑的科学态度。这样的科学实验课可以激发学生体验创新的成就感，提高学生参与科学实验活动的积极性。

（三）帮助学生深入探究实验

由于年龄特点，小学生已有的知识储备、学习能力有限，导致学生对科学概念的理解不够深入。教师可以激发学生的兴趣，把知识自然地融入科学实验活动中，从而达到实验目的。教师运用深度学习理念为指导，引导学生以理解实验目的为基础，深入思考如何通过控制变量来控制实验活动、如何仔细观察实验结果并进行分析最终得出结论，这样能使学生在学习中的目的性更加明确。而明确的实验目标，有利于实验课堂各项教学目标的完成。

（四）促进学生更好地开展合作

针对小学生的身体、智力以及心理发展不成熟，分析处理问题能力弱及注意力的稳定性低等情况，教师运用深度学习理念为指导，促使学生思考怎样通过小组内、小组间共同合作，达成课堂学习任务，使学生深度思考科学实验的探究价值，获得更深刻的成功体验。

二、小学科学实验教学存在的问题

小学科学实验教学，是指在小学科学实验课堂中开展的教学活动，是教师从教学内容、学生的“前概念”出发开展对教学过程的科学设计，指导学生通过观察、使用科学仪器、动手操作等方式来完成科学实验，从而实现课堂教学目标的课堂教学活动。

在小学科学实验课教学中，学生动手操作活动多、参与性强、学习积极性高，课堂氛围热烈，但学生的学习效率并不高，教师甚至经常完成不了教学任务，这是由于教学中存在以下两方面问题。

（一）课堂教学中学生的学习活动流于表面

小学科学实验教学活动中，教师虽然注重教学前基于对教材、对学生的分析来设计教学环节，但往往忽视学生对学习内容的理解，因而出现“教师对教学轻车熟路，学生只是跟着教师的节奏来完成教学任务”的问题。所以，这样的实验只是一种流于表面的浅层学习，学生往往不能深入到学习过程中，没有很好地深入探究，只是根据教师已经预设好的实验活动开展课堂实验，而运用深度学习理念则能很好地解决这一问题。

（二）课堂教学中教师对学生学习方法的指导不够

实验中，教师虽然注重以学生为主体来分析设计教学环节，但往往忽略对学生研究科学知识的方法进行指导和训练，或者只是注重了教学中学习方法的指导，缺乏从整个学科教学出发的系统性指导和针对性训练。这样就会导致虽然学生对实验活动热情高涨，但其掌握的研究方法以及现有的解决问题能力并不足以完全适应研究一种科学任务的要求。例如，学生不知道如何设计实验，不懂得合作，不会分析实验结果。要想解决这些问题，教师应以深度学习理念为指导，让实验课不拘泥于课堂本身，在科学实验的活动中系统化地训练学生深度分析问题的意识，培养学生的实验设计能力和分析解决问题的能力。

三、深度学习理念指导小学科学实验教学的策略

（一）目标设计要明确，实验准备要充分

在深度学习理念指导下，教师要引导学生以理解为基础进行思考与探究，让学生顺利开展实验活动，实现深度学习，因此课前准备工作必须要充足。教师不仅要准确掌握教学内容，还要了解学生对科学学习中“前概念”的掌握情况，包括学生已有的知识储备、学生的实验能力等，这样才能真正把握好实验活动的难点，准确确定课堂教学目标，明确应完成的学习任务。有了清晰、准确的教学目标，教师指导实验活动就有了方向，避免浪费大量时间，而且还能通过深度探究实现所要达到的实验目标。

要顺利开展课堂实验学习活动，充分的课前准备和预设是完成高质量课堂的前提，特别是因地制宜地准备实验器材，是上好一堂课的关键。

当前，现代化交互软件及多媒体教学条件较好，各学校不断增添教学器材，学生也有了科学学具袋等实验材料，但教师在实验教学中还需要结合学生的生活实际，利用生活中的材料来设计和制作一些简便实用的实验材料，这样的器材更符合学生的实际情况，学生更熟悉，有利于学生更好地开展实验活动。

例如，在苏教版科学教材四年级下册“物体的运动”这一单元的教学中，教师除了准备多媒体演示课件和秒表等学具以外，还根据教学需要自制了演示教具。在本单元第四节“小车的运动”教学中，教师根据教学目标，在“摆”的教学实验活动中，充分考虑到拉动小车的细线的长度和重物的重量，使这一器材可以在以后“摆”的三组实验中很好地使用。同时，教师还利用废旧材料制作了一个半球仪。通过演示，学生发现了摆动快慢与摆角无关，这为本课的其他实验奠定了知识基础。教师利用大小不同的螺母和长短不同的细线，配合量身定做的课件和实验记录表，让学生经历验证猜想的完整过程，从而收到了很好的学习效果。

（二）情境创设要有探索的空间，实验活动要有层次

在深度学习理念指导下，教师要引导学生批判性地学习新的思想和知识，将其融入原有的认知结构中，把已有的知识迁移到新的学习情境中。因此，在实验教学活动中，教师要把主动权更多地交给学生，让学生有足够的时间和空间进行深度思考与探索。在科学课堂实验活动中，教师要为学生创设更多学习和交流协作的机会，让学生充分利用课堂上的时间，真正投入到他们想要完成的活动中，开动大脑，深入探讨，从而构建自己的知识体系。

在学生明确这节课的实验目标后，教师要突出学生参与课堂实验活动的主体作用，使学生能够在实验过程中自己发现问题、提出问题，学会制订实验方法，完成实验步骤，自主探究并验证学习情境。

例如，在教学“摆”这节课时，为了引导学生弄明白摆动的快慢与什么因素有关，在师生交流、生生交流、小组研究等环节中，教师创设了一个学生能够积极参与设计的实验情境。

课前，教师先分析学生在先前实验中获得的知识以及本课所要达成的学习目标，为了降低学生学习的难度，教师可通过课件演示增强学生的直观认识；同时，教师应注重实验活动的不断深入，采取“帮、扶、放”的教学方法，以“放”为主，“帮”和“扶”都是为了“放”做铺垫，针对学生提出的“摆的快慢可能与摆的重量有关、可能与摆的角度有关、可能与摆的长度有关、可能与这些因素都有关”等问题，教师与学生共同研究，共同验证。通过师生合作，学生对变量的控制方法有了明确的认识，为他们后面自主开展实验活动扫清障碍，从而突破了教学难点。

实验中，教师引导学生根据判断选择一个自己感兴趣的研究方向，进行小组合作探究，补充设计方案。这样，学生的思维不仅不会局限于设计本身，而且还会拓展到实验材料的选择、变量的控制、实验步骤等方面。

实验结束后，教师鼓励学生开展有深度的讨论或辩论，因势利导，使学生在讨论中学会深度思考，学会与他人探讨。这样的实验教学，不仅提高了学生主动学习的积极性，而且培养了学生实验活动能力。

（三）实验过程要有重点，探究环节要留足时间

在深度学习理念指导下，学生在对学习内容有了充分认识和理解的基础上通过小组内、小组间的共同合作，完成课堂学习任务。小学生对实验活动很有热情，但也会遇到很多问题，如不会正确使用实验器材，不知道如何设计实验，不懂得合作，不会分析实验结果，等等。针对这些问题，教师要根据实验内容和特点，有深度、有重点地对学生进行训练。例如，教学“摆”的实验，要求学生会使用秒表进行小组合作，会在实验中控制变量，会分析数据得出结论。

若想更好地运用深度学习理念来指导实验，教师就要给学生创造出充分的实验探究时间，利用教材的编排特点，课前把难点分解，课上进行有针对性的训练。

在“运动的速度”实验教学中，教师让学生到室外测自己的走步速度，目的是让学生学会使用秒表，初步进行合作，了解实验过程。在教学“小车的运动”时，组织学生研究“小车的运动快慢与什么因素有关”，引导学生重点学习实验中控制变量的问题，使其明白在一组实验中通常只能改变一种条件、而其他条件保持不变的知识，同时结合秒表使用及合作完成任务的训练。通过层层深入、有深度的训练活动，学生就会轻松自如地完成课程的学习任务。

这样的实验教学中，教师的身份从实验者向辅助实验者转变，教师不直接告诉学生实验结果是怎样的，而是让学生通过科学的实验探究，验证自己的猜想或假设。在实验中，教师要尽量给学生充分的时间，给予正确、耐心的引导，尤其是学生出现一些问题时，要鼓励他们去思考，让每个学生都有获得成功的体验，从而实现深度学习的目标。

（四）实验评价要注重过程，实验结束要鼓励引导

课堂教学评价作为教学活动的重要一环，不仅可以对学生在课堂教学中的表现进行总结，鼓励学生的学习积极性，同时还要指出学生需要改进的问题，使学生明确今后努力的方向。因此，在深度学习理念指导下的科学实验教学评价，更要注重对学生深度学习活动过程的肯定。

对学生参与实验的全过程进行评价，能更真实地反映出学生参与实验学习的情况，使学生对自己在实验活动中的优点和不足有更加清晰、准确的认识，进而明确自己今后努力的方向。另外，评价中也要注重正面的鼓励引导，保护学生参与实验活动、大胆进行实验探究分析的积极性。

总之，以深度学习理念指导小学科学实验教学，教师要依据科学实验特点，根据学生实际能力水平，合理设计教学实验活动，这样才能激发学生的探究欲望和实验热情，使学生的实验能力不断提高，使学生的科学素养有效提升。