核心素养下的小学科学实验教学说课

【摘要】本文基于小学科学课程具有实践性的特征，以“热在金属中的传递”一课为例，通过说课的形式，论述小学科学实验教学的优化策略：创设问题情境，引导学生发现问题、提出问题；依据实验设计，控制变量，改进实验装置；依据实验现象和数据分析，发展学生的科学思维；总结实验创新点，激发学生的创新思维。

【关键词】小学科学 核心素养 实验教学 说课 实验装置

【中图分类号】G62 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2023）34-0073-04

《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称《科学课标》）指出：小学科学课程是一门体现科学本质的综合性基础课程，具有实践性。核心素养指的是人在知识、技能以及情感方面所体现出的一种综合性的表现，在小学科学课堂上积极开展以探究和实践为主的科学实验教学，有利于发展学生的核心素养，提高学生的科学思维能力、科学探究和实践能力。实验教学说课是指教师依据实验教学内容、学生情况、实验环境等分析实验教学任务，陈述实验教学目标，讲述实验原理和实验方法设计，阐明实验教学设想及其理论依据，并对实验教学进行反思和评价。基于核心素养下的科学实验教学说课是改进实验教学、提高实验教学效率的重要途径。教师应给予重视，并根据《科学课标》的指导思想，从实验内容设计、实验方法设计、实验教学过程设计等方面展开理论与实践相结合的研究。下面，笔者以教科版小学科学五年级下册第四单元中的第4课“热在金属中的传递”为例，探究小学科学实验教学的策略。

一、创设问题情境，引导学生发现问题、提出问题

在科学实验课程中，实验内容设计和实验方法设計至关重要。为此，教师可采用创设问题情境的策略，引导学生发现问题，激发学生参与课堂的积极性，高效达成实验的教学目标。

以教科版小学科学五年级下册第四单元第4课“热在金属中的传递”为例。本节课探究内容是，了解热在金属中的传递方向，研讨热在金属中的传递方式，拓展三种热传递方式。

探究始于问题，问题在情境中产生，笔者采用创设问题情境的策略，引导学生观察热在金属条中传递的方向，激发学生的好奇心，给予学生提出问题的机会，对教材中提供的实验方法和实验教学情况进行验证（时间是2020年秋季学期，笔者任教五年级的5个教学班60个实验组都参与验证）。其过程和实际情况如下。

器材准备：铁架台、酒精灯、金属条、火柴、感温油墨。

教师提问：“怎样让金属条上的热传递可以被我们‘看到呢？哪些材料可以帮助我们呢？”学生回答：“蜡烛、凡士林、感温油墨。”教师继续追问：“有了这些材料的帮助，我们可以怎么设计实验呢？”

师生交流后，设计出实验：将金属条固定在铁架上，在金属条上涂上温变油墨，用酒精灯在金属条一端加热，通过颜色的改变过程来观察和记录热传递的方向。学生了解实验的步骤和实验注意事项等，教师强调学生注意安全。学生了解实验设计后，开展小组实验探究并做好记录，教师巡回指导，师生讨论交流实验中的发现。

学生分小组进行实验时，部分小组在实际操作过程中发现了问题。5个教学班的60个实验组中，有11个小组因控制不好金属条与火焰的距离而烧着油墨，引发安全问题，没能完成实验；有21个小组提出观察到了颜色的变化，但没有产生电子数字化的温度变化直观效果。

综合以上问题，师生发现依据教材提供的实验方法开展实验的不足之处：难以控制金属条与酒精灯火焰的距离而烧着油墨，不够安全；有了颜色的直观感受，却没有电子数字化的温度变化直观效果，精准性不高。

二、依据实验设计，控制变量，改进实验装置

为了使学生更好观察热传递过程，并有效地解决以上实验教学出现的问题，笔者采取了这样的解决方案：在铝条表面涂上温变油墨（遇高温会改变颜色），用探针式温度计测量铝条的温度变化。笔者将改进的实验装置运用于课堂，依据实际情况，控制好变量，从而优化实验装置。

1.第一次改进实验装置

在铝条表面涂上温变油墨，通过颜色的改变过程来观察热传递的方向。笔者采用工业上常见的测温仪器——探针式温度计，测量铝条上其中一个点的温度变化，学生可以直观地观察屏幕上的温度数据变化。完成以上改进后，笔者把变色和测温两种装置整合成一套装置，学生可以更清楚地观察到热传递的过程。改进后的实验装置如图1所示。

在运用以上实验装置改进实验教学的过程中，笔者又发现了新的问题：铝条固定后，学生在使用酒精灯时，酒精灯火焰的火苗时大时小，火大时温度太高油墨很容易被点燃，很不安全；用探针式温度计测量铝条的温度变化，只设计了一个探温点，不够精准；学生测温时，要同时按秒表和探针式温度计，并且只能手动记录温度数据，这种做法比较麻烦，又不精准。

2.第二次改进实验装置

为了解决第一次改进的实验装置在试教过程中出现的问题，使实验过程更规范，实验效果更明显，结果更准确，笔者又做了进一步改进：在铝条表面涂上温变油墨，设计滑轮滚动可调节铝条的高度，进而可根据火苗的大小调节火苗与铝条加热端的距离，让油墨不至于温度太高被点燃，从而解决了安全问题。鉴于热源的位置是可移动调节的，笔者在铝条上设计了热源的不同位置为A、B、C三点，探温点为D点，多点测量，得出的温度变化数据更精准。用新的探针式温度器测量铝条的温度变化，观察屏幕上的温度数据变化，并记录和生成温度变化数据，可上传手机和电脑进行精准分析，以信息技术助推科学探究，从而更科学、准确、直观地认识热传递的方向。改进后的实验装置如图2所示。

三、依据实验现象和数据分析，发展学生的科学思维

《科学课标》指出：教师帮助学生认识科学探究的过程和方法，发展科学探究能力，培养小学生具有初步的比较、判断、归纳、分类、想象、创新、概括等思维能力。

教学过程设计是实验说课的重要部分，为了突出本课的教学重难点，实现教学目标，应引导学生进行探究式学习。在学生的探究过程中，教师应多关注学生的思维训练以及探究方法的使用，依据实验现象和数据分析，可以检验创新的实验装置在学生的探究环节中是否有效。

“热在金属中的传递”这一课主要呈现的热传递方式是靠热传导，五年级的学生依据生活经验对热传导概念有了一定的认识，但是他们还不能真正理解抽象的热传导的传递过程和方向，所以在教学过程的设计环节，笔者以学生原有知识水平为起点，以改进实验装置为切入点，在科学探究中发展学生的合作能力、实践能力和创新意识。

本课的教学过程设计如下：教师先创设情境，让学生思考猜想“热是怎样传递的”，引导学生提出问题、大胆猜想、提出假设，并自主尝试设计实验方案，参考課本的实验以小组为单位进行实验操作，通过实验观察热在金属片中的传递过程和方向。学生通过观察到的实验结果分析热传导过程中有哪些共同特点，以深入理解“热量可以在物体内和物体间传递”的概念。然后，教师引导学生以小组为单位运用改进后的实验装置重新实验，提醒学生关注实验的注意事项，注意酒精灯的安全使用，尤其是注意铝条的颜色变化和探针式温度器的温度变化，做好实验记录。具体操作环节如下。

1.学生探索改进实验

学生固定铝条，涂上温变油墨，用酒精灯在铝条一端加热，通过颜色的改变过程来观察热传递的方向，并记录判断热传递的方向，教师巡回指导。学生记录，师生交流实验中的发现。

2.学生继续改进实验

学生测量，用探针式温度计测量铝条不加热的另一端的温度变化，观察屏幕上的温度数据变化，并记录和生成温度变化数据，可上传手机和电脑进行精准分析。

教师设计如表1所示的“热在金属中的传递的实验探究记录表”，引导学生重点关注铝条的颜色变化和探针式温度器的温度变化，做好实验记录。

3.学生研讨热传递的方向，并进行实验操作

学生运用改进后的装置进行实验，过程较为顺利。例如，第5小组的学生通过动手操作、小组合作完成实验，观察到铝条上油墨颜色变化：加热前黑色，加热后变红色，并且颜色是从铝条加热的一端到另一端逐渐从黑色变红色。学生手动记录好热源在铝条A点时，探针式温度器测得探温点D点的温度：加热前是27.7℃，加热后每30秒记录一次，3分钟后温度升高到42.7℃。

在实验过程中，学生需要连续测三次，分别是探针式温度器测得的热源在A、B、C三点时，探温点D点的温度。探针式温度器会自动记录和生成温度变化数据，并上传手机和电脑可供学生进行精准分析。探针式温度器自动记录和生成的温度变化数据如下页图3“探针式温度器测得的温度”所示，学生可以看到同样的加热时间3分钟内，探针式温度器测得的热源在A点时，探温点D点的温度：从加热前的27.7℃逐渐升温到42.7℃；探针式温度器测得的热源在B点时，探温点D点的温度：从加热前的29.7℃逐渐升温到65.1℃；探针式温度器测得的热源在C点时，探温点D点的温度：从加热前的30.3℃逐渐升温到77.2℃。根据温度数据分析，可以得出探针式温度器测得的热源在A、B、C三点时，探温点D点的温度都是逐渐上升，并且热会从铝条加热的一端传递到另一端。

4.学生依据创新实验装置呈现的实验现象，综合实验结果，分析实验数据

学生根据实验操作的具体情况，讨论得出：热会从较热的物体（或物体的一部分）传递到较冷的物体（或物体的一部分）；通过直接接触，将热从一个物体传递给另一个物体，或者从物体的一部分传递到另一部分的传热方式叫作热传导。

通过改进实验装置，学生能较为准确地观察到热传递的过程。学生用文字或图示记录过程，小组内交流讨论观察到的关于热是怎样传递的现象。学生综合各组的实验结果，总结出通过在铝条表面涂上温变油墨，遇高温会改变颜色，通过颜色变化加强视觉效果；用探针式温度器测量铝条的温度变化，通过温度变化数据显示和生成的温度变化数据折线图分析，测量结果更明显。整个过程进一步完善了学生在探究过程中的直观体验，其准确性、高效性、普及性、推广性都较强。

四、总结实验创新点，激发学生的创新思维

实验创新对实验说课至关重要。教师在进行科学实验的创新示范和引导的过程中，要鼓励学生自己动手，培养学生的创新能力。

与教材中的“热在金属中的传递”的实验相比，在铝条表面涂上温变油墨，用探针式温度器测量铝片的温度变化，实验效果更明显也更为准确。在本课中，学生运用改进的实验装置进行实验后，教师继续追问：“改进后的实验装置与教材中的实验器材相比，有哪些创新点？”学生进行观察对比后，小组讨论交流，争相发言，总结出了该装置新增功能的创新点：“更直观，热传导的方向可通过颜色变化能直观观察到。”“数字可视化可实时显示温度变化，更科学。”“生成温度变化数据，上传手机或电脑分析更精准。”“操作更简便明了。”“一整套装置可更完整清楚地观察到热传递的过程。”“该装置还可以拓展应用于下一课的铜、铝、钢的传热性能比较等实验教学中。”

实验设计的创新主要是为了更清晰地呈现实验现象，综合实验结果，分析实验数据，找出实验特点和拓展应用。笔者在本课实验教学中，通过改进实验材料、改进实验方法和创新实验装置，从而使学生更积极地参与课堂。改进后的实验装置既有明显的颜色变化又有明显的温度变化，学生可以更加清晰地看到实验现象，深入了解热在金属中的传递过程和方向，激发了做实验的兴趣，进一步培养了创新思维。

总之，在科学实验教学中，教师依次采用了以上四种教学策略，有效解决了实验教学理论与实践脱节的问题。从学生角度来看，学生参与课堂活动的时间更多，更加专注于课堂学习，对知识的理解更加深刻，运用知识解决实际问题的能力也明显提高。

参考文献

［1］中华人民共和国教育部.义务教育小学科学课程标准（2022年版）［S］.北京师范大学出版社，2022.

［2］高翔，叶彩虹.实验教学说课的概念阐释与价值审视.中小学教师培训，2017（8）：50-53.

［3］张春花.浅析核心素养下的小学科学实验创新教学策略.天天爱科学（教育前言），65.

注：本文系南宁市教育科学“十四五”规划2021年度B类（自筹经费重点）课题“小学科学实验器材改进与创新的实践研究”（2021B068）的阶段研究成果。

作者简介：王梦诗（1991— ），广西博白人，本科，二级教师，主要研究方向为小学科学教学。

（责编 卢 安）