核心素养视角下开展小学科学实验教学

张辉

随着《义务教育科学课程标准（2022年版）》的发布，明确了科学核心素养包含科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等方面，提高小学生的学科核心素养成为教学的主要目标。与其他学科相比，小学科学学科的实验课程与学生的日常生活联系密切，具有较强的实践性，能有效培养学生的动手能力、观察能力、思维能力。但在实际教学中，许多教师仍旧沿袭沉痼的“教师示范——学生模仿”授课思路，未能把握新课标的教学要求，小学生不仅不能感受到科学学科的趣味性，还会出现思维僵化的问题。因此，教师应当立足于核心素养，贯彻以生为本、寓教于乐的教学原则，全面优化小学科学的实验教学，为培养学生的科学综合素质打下坚实的基础。

一、创设情境，渗透科学观念

所谓科学观念的核心素养，指以理解科学的规律、原理、概念为基础，对客观事物的属性形成总体上的认识。该核心素养既包括对能量、物质、变化、功能结构的认知，也包括对科学知识的相对性、可验证性的了解。培养学生的科学观念核心素养，不仅能让学生从正确的角度认识人与自然的关系，也能深入理解科学技术对社会环境的影响。

小学生由于年龄幼小，其学习动力多受自身感性认知的影响。面对生动有趣的知识，学生会抱有极大的学习热情。若学习的课程枯燥乏味，学生的学习积极性就会急剧下降。想要在科学实验教学中渗透科学观念，教师需要采用创设情境的实验教学策略，给予学生真实的学习体验，提高学生的沉浸感，用情境加深学生的学习印象。

以教科版小学科学“比较与测量”的教学为例，在讲解“测量”的重要性时，教师可以通过多媒体为学生展示一些有趣的图片。让学生比较两根中间的横线谁长谁短，图片巧妙运用了缪氏错觉，学生在观察的第一眼时，直觉上会认为上面的横线比较长。随后，教师再为学生发放一根直尺，组织测量实验。教导学生如何测量，如何准确地读数。在实践过程中，学生会惊奇地发现，两根横线的长度竟然完全相等。以此为基础，教师可以趁热打铁，继续展示一些容易让人产生错觉的趣味图片，如横竖错觉、蓬佐错觉、轮廓错觉、艾宾浩斯错觉等等，让学生尝试用学习的测量知识打破图片中的视觉误导，给予学生耳目一新的情境学习体验。

通过这种实验教学方式，教师可以为学生讲述以下科学道理：有时候眼见未必为实，在这些错觉图片中，有许多无关紧要的参照物，很容易给人们的视觉带来错误信息。正如缪氏错觉图片，上方的横线两端开口朝外，拓展了整根横线所占的空间，就会让人下意识地感觉该横线很长，而下方的横线两端开口朝内，与上方的横线一对比，就会形成鲜明的反差感，给人一种错觉体验。而测量针对了横线的真实数据，可以直指事物的本质，让人不受错误信息的影响。由此，可以在潜移默化中培养学生用数据观察事物的习惯，有助于学生科学观念的成长。

教师在应用情境教学法时，需要谨记四个要点：（1）情境要具有趣味性、典型性的特点，能在第一时间紧抓学生的眼球，吸引学生的注意力。情境教学可以用于课堂导入阶段，打响实验课堂的第一枪。（2）情境教学要与所教的内容密切相关，不要出现“挂羊头卖狗肉”的情况。否则会浪费学生的学习精力，影响学生的听课效率。（3）情境教学需要起到良好的衔接作用，能有效引入接下来的实验活动。对于科学实验教学而言，教师不要将过多的精力浪费在情境的解析上，否则会喧宾夺主，起到适得其反的教学效果。（4）教师要为学生分析创设情境的意义，明确素质教育的目标，将核心素养渗透其中，为接下来的实验教学做好铺垫。

二、引入问题，培养科学思维

所谓科学思维核心素养，指从科学的角度分析与理解客观事物的内在规律、具体属性、相互关系，主要包括创新思维、建构模型、论证推理等方面的能力。学生可以结合自己的生活经验，对某一类事物进行归纳总结，抽象概括其特点，将其归类成一种有固定规律的模型。也可以从收集的信息中总结证据，通过合理的逻辑分析，对信息完成分类、比较、演绎、归纳的思考过程，并提出自己的合理意见。学生还可以大胆提出质疑，尝试从多个角度挖掘问题、思考问题，提出有价值的观点与见解。

小学生由于阅历不足，面对新知识时，只能从表面的角度思考，难以深入挖掘其中的内涵。因此，教师若想在科学实验教学中有效培养学生的科学思维，可以采用问题教学法，通过合理的提问方式，发挥教学引导作用，引导学生深入思考。

以教科版小学科学“水”的教学为例，在教学有关“溶解”的课程时，教师可以适时提出问题，帮助学生整理科学学习思路。教师可以先给学生讲一个有趣的小故事：有一名旅客背着一包糖过河，不小心摔倒在水里，等他从河里爬起来，淌到对岸之后，发现自己的糖少了一半，请问为什么？有一定生活经验的学生会不假思索地回答：因为糖消失在水里了。随后，教师继续询问学生，你还知道有哪些东西能“消失”在水里吗？引导学生联想自己的生活经历，激发学生的讨论欲望，为学生普及“溶解”的概念。在此基础上，教师为学生列举准备好的实验道具：一盆水、果糖、食盐、小苏打、味精、食用碱、沙子、泥土，让学生思考哪些物品能溶解在水中。并让学生带着问题，尝试完成实验操作。最后，教师提出一个讨论话题：老师想要喝一杯糖水，但手里没有砂糖，只有糖块，大家有什么好办法能让这些糖块快速溶解在水中吗？在提问的同时，教师可以为学生提供玻璃棒、酒精灯、烧杯、研磨钵等实验道具，让学生以小组为单位，讨论合理的實验策略。通过“提问+交流+合作”的教学模式，可以促进学生的深入思考，活跃学生的科学思维。

关于问题教学法，教师应当谨记以下几个教学要点：（1）问题的难度要由浅至深，能循序渐进地拓展学生的思维深度。（2）教师应当将学生作为教学主体，不要急于公布问题的答案，而是要给予学生充足的思考时间。（3）当学生遇到学习难关时，教师要适当给予学生提示。例如教学“加速溶解”时，如何合理利用玻璃棒、酒精灯、烧杯、研磨钵等实验道具，学生在探究思考时总是会差临门一脚。此时，教师可以通过提问的方式提醒学生：为什么雪糕在天热的时候化得快？为什么冲奶粉的时候，妈妈会用汤勺搅拌？由此，教师借助问题完成思维导入，对学生科学思维能力成长具有积极性的影响作用。

三、设计游戏，激发探究意识

所谓探究实践的核心素养，代指学生在了解世界、探索自然、获取知识、解决问题、工程实践的过程中所形成的自主学习能力、动手操作能力、科学探究能力。以此为基础，学生需要扎实掌握科学探究的方法，敢于发现问题，并以问题作为研究目标，提出符合逻辑的假设与猜想。同时，根据自己的猜想制定实验计划，收集关键证据，对实践的结果给出合理的解释与评估。学生还需要具备良好的主动学习意识，能自主确定探究目标，选择合理的学习方案，认真监控学习过程，完成归纳总结。

小学生的性格活泼好动，他们十分喜欢生动有趣的事物。教师可以针对学生的学习特点，组织富有趣味性的游戏教学活动。与常规的实验课堂相比，将游戏作为教学载体，不仅能迅速调动学生的参与动力，提高学生的学习专注力，还能营造引人入胜的互动氛围，提高教师与学生之间的合作默契，充分激发学生的探究实践热情。

以教科版小学科学“船的研究”的教学为例，教师在讲解“给船装上动力”这堂课时，可以设计“喷气快艇”游戏课堂。首先，教师让学生提前准备金属铁盒、空铁筒、几根铁丝、蜡烛头等道具。在铁筒中装上一定量的水，将开口封死，在盖上留一个小孔。随后，使用铁丝将铁筒固定在铁盒上方，铁筒下放置蜡烛头。当学生点燃蜡烛头之后，蜡烛会加热铁筒，将里面的水烧开，使其变成水蒸气，从小孔中喷出，带动小船前进。在此基础上，教师可以组织赛船游戏，让学生比一比谁的小船速度最快、行驶距离最远。同时，教师还要鼓励学生深入研究，分析哪些因素会影响到小船的前进。比如铁筒中的水应当装多少最合适？小孔应当留多大？增加蜡烛头是否能让水蒸气喷得更猛？由此，让学生在不断探究尝试的过程中修正科学实验，制作出更为精良的作品，这对学生探究实践核心素养的形成大有裨益。

关于游戏实验教学，科学教师应当注意几个教学要点：（1）小学生的性格比较活泼，在参与游戏的过程中很容易因过于兴奋而扰乱课堂纪律。所以，教师要合理控制教学节奏，尽量减少学生喧闹的情况。（2）游戏活动要具有一定的开放性，能给予学生自由发挥的空间。（3）游戏内容应符合学生的学习喜好，教师在设计游戏化的实验课程之前，可以先通过日常交流、调查问卷的方式，了解学生的兴趣，有的放矢、对癥下药地设计游戏教学，充分提高学生的探究学习积极性。

四、结合生活，明确态度责任

所谓态度责任的核心素养，指学生在明确认识科学规律、科学本质，了解科学技术与社会环境内在关系的基础上，在潜移默化中形成的社会责任与科学态度。对此，学生需要具备以下学习品质：（1）对新知识保持强烈的探究热情与好奇心，能沉浸于实践氛围之中，保持严谨求实的学习态度。（2）不迷信，不盲从，敢于提出自己的质疑，敢于大胆创新。（3）尊重他人的学习成果，善于和同学一起合作，积极分享学习经验。（4）珍惜生命，尊重科学，用健康的观念生活。（5）不浪费资源，有保护自然环境的优秀意识，能使用科学知识解答社会中的热点问题。（6）对建设生态文明抱有良好的责任感，具备优秀的法律法规意识，尊重并维护国家的利益。

在以往的教学中，教师多将教学重点放在知识的传授上，未将科学态度、社会责任作为主要的培养目标。对于小学生而言，他们的价值观念还未发育成熟，当他们学会一些奇妙的科学知识时，通过好奇心的驱使，会在现实生活中加以尝试。如果缺少教师的监督与指正，学生很容易造成一些安全事故，给公共财产、人身安全带来一定的隐患。因此，教师在实验教学时，应当通过强力的告诫，结合生活元素，让学生了解到哪些科学知识不能在日常生活中随意乱用，从而端正学生的责任意识，让学生对科学抱有谨慎、细致的学习态度。

以教科版小学科学“环境与我们”的教学为例，教师可以为学生播放“环境污染问题”的纪录片，展示生活中需要面对的垃圾堆积问题、水污染问题、白色污染问题，让学生了解到破坏环境会对自己的生活造成什么样的影响。在此基础上，每当完成实验课之后。教师都要有意识地引导学生养成良好的整理习惯，将废弃的实验道具妥善回收，放置在合适的垃圾收集地点。教师可以适时为学生普及一些垃圾分类的知识，比如垃圾桶一共分为四种：蓝色垃圾桶收集的是可回收的废弃物，红色垃圾桶收集的是有毒有害的废弃物，绿色垃圾桶收集的是厨余废弃物，灰色垃圾桶收集的是其他废弃物。长此以往，可以培养学生良好的实验态度，促进学生在态度责任方面的核心素养的发展。

除此之外，教师还可以通过实验课程，教导学生如何“合理利用资源”。比如教师让学生将家中废弃不用的垃圾收集起来，做好分类记录。通过教师的指导和同学之间的交流，分析这些垃圾如何能变废为宝。例如将废旧的毛笔制作成毛掸子，用于清理家中死角的灰尘。再比如将不用的瓶盖固定在木板上，就能变成实用的鞋刷，可以用来刮去鞋底积留的泥土。由此，通过各种各样的生活实验，可以提高学生的科学想象力和科学综合素质。

小学生的科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等核心素养尚处于启蒙发展的阶段，教师需要针对学生的认知规律、心理特征、兴趣爱好，结合游戏、情境、生活等元素，制定合理的实验教学策略，让学生能深刻沉浸在科学的海洋之中，体会科学知识的内涵。由此，不仅能帮助学生充分掌握科学知识，也能有效激发学生的求知欲、探索欲，促进学生的个人综合素质全面提升。