优化实验设计转化实验方式强化实验过程

2023-06-20李雪梅

小学科学 2023年14期

李雪梅

〔摘要〕《义务教育科学课程标准》指出：义务教育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。小学科学教学要以探究实践为核心，而实验教学就是培养学生学习兴趣、学习能力和思维能力的重要途径，这些能力的形成与发展是提升学生科学核心素养的重要方面。笔者在小学科学实验教学实践中，通过优化实验设计，激发学生探究兴趣；通过转化实验方式，凸显学生主体地位；通过强化实验过程，培养学生科学思维能力。

〔关键词〕小学科学；实验教学；优化；转化；强化

〔中图分类号〕 G424 〔文献标识码〕 A 〔文章编号〕 1674-6317 （2023） 14-0043-03

《义务教育科学课程标准》指出：义务教育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。小学科学教学要以探究与实践为核心，而实验教学就是培养学生学习兴趣、学习能力和思维能力的重要途径，这些能力的形成与发展是提升学生科学核心素养的重要方面。科学课程要培养的学生核心素养，主要是指学生在学习科学课程的过程中，逐步形成的适应个人终身发展和社会发展所需要的正确价值观、必备品格和关键能力，是科学课程育人价值的集中体现。因此，小学科学实验教学要优化实验设计，全面激发学生的探究兴趣；转化实验方式，进一步凸显学生的主体地位；强化实验过程，培养学生的科学思维能力。

一、优化实验设计，激发学生探究兴趣

孔子曰：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”如何让学生成为“乐知者”，这就要求教师在教学理念、教学方法上进行大胆的探索与创新，让科学的种子在学生的脑海中生根发芽，绽放出美丽的花朵，让探究科学的兴趣成为学生终身学习的动力。在指导小学生的实验设计过程中，教师要鼓励学生大胆质疑、发散思维和勇于创新。教师要优化实验设计，激起学生浓厚的科学学习兴趣。

例如，在教学《100毫升水能溶解多少克食盐》一课时，教师引导学生以小组合作、自主探究为主要学习方式，经历了“提出问题—预测—制订实验计划—得出结论”的学习过程。在具体的实验教学过程中，教师设计了比较开放的教学模式，为学生准备了100毫升水、玻璃棒以及每包分别为1克、2克、5克和10克包装的食盐若干。学生根据自己的实验计划领取材料进行实验，在实验中可以临时改变计划，如有需要不同包装克数的食盐可自由上台领取。课堂上，学生精确分析，深化了科学探究的意识，也培养了学生了良好的科学探究习惯。“液面比原来高了”“在搅拌过程中溶液会变白，静置后又变成透明了”“一定量的水中溶解的食盐量是有限的”“100毫升水里大约能溶解36克食盐”…… 这些都是学生的真实发现，是很宝贵的科学探究成果。开放式的实验设计让学生在“玩”中学知识，在“悟”中明方法，在“做”中有发现，学生学得主动，学得轻松，充分感受到了学习的快乐。

又如，“日食的形成”这一模拟实验的重点是让学生对产生日食现象的原因进行分析，并结合分析结果进行猜测。同时，还能借助模拟日食时的天体构成以及模拟的运动方式，对之前的猜测进行验证。在教学中，教师安排学生先对日食的现象特征进行描述，即“太阳好像隐藏在一个物体之下”“挡光的物体呈球状且并不透明”等等。在完成这个环节之后，教师继续引导学生对两个问题进行假设：“是不是有什么天体把太阳的光挡住了呢？”“我们应该设计什么样的模拟实验来对假设进行验证呢？”然后，引导学生再次进行思考：需要准备的实验材料是什么？分别对什么进行模拟？学生根据发生日食所体现出来的特点，选择用手电筒来表示太阳，用地球仪代表地球，用乒乓球代表月球。这样，学生在教师的引导下进行讨论与交流，通过实验的方式把结论展示出来。借助模拟操作方式，让学生对自然现象的本质进行探究，并在这过程中提升学生的科学探究能力。

愛因斯坦说：“一个美妙的实验，通常要比我们头脑中提取二十个公式更有价值。”科学知识来源于科学实验探索的结果，而学生要学习前人的经验，就应该亲身经历实验过程。它不仅仅能激发学生学习的兴趣，更能启迪思维，培养科学精神和创新能力。在实验教学中培养学生实验设计的能力，正是培养学生的创新性思维的习惯和能力，使之可持续发展以适应时代进步的需要。

二、转化实验方式，引导学生自主学习

科学课是以实验为基础的学科，实验是学生进行科学探究活动的重要手段。因此，教师必须改进和转化实验方式，将实验教学与探究性学习有机融合起来，充分发挥实验的探究功能。在学生自主参与获得知识的过程中，不仅要让学生动手实验，还要让学生将实验的兴趣发展成更持久的探究兴趣和创造兴趣。

例如，在教学“电”这一单元时，教师用水槽分别装了导线、小灯泡、电池、开关、电池盒等材料，就像是超市自选物品一样，每节课教师都在讲台上“摆摊”。让实验小组先制订好实验计划，并计算出各种材料需要的数量，然后由组内的材料员上讲台选取材料。这充分体现了学生的主体性，激发学生学习科学的兴趣，提高了学生实验探究的能力。在教学《用纸造一座“桥”》一课时，教师发给每个小组一张A4打印纸，规定桥至少应达到的长、宽、高，让学生去设计制作纸桥承重比赛。在测量结果时，不同的组制作的纸桥分别能承受10个到130个不等数额的垫圈。很多学生看到其他组的纸桥承重能力强很不服气，很自然地引发了课后的拓展探究。课后，学生纷纷向教师要A4打印纸，打算回家精心设计，挑战130个垫圈。在教学过程中，教师要善于采取切实有效的措施，引导学生去实验、分析、探索、体会。只有这样，才能充分发挥学生的主体作用，让学生真正成为学习的主人。

又如，在学生学习了《我的水钟》一课后，教师向学生布置了一个课后拓展性任务，鼓励有兴趣的学生回家自己做一个受水型水钟。没想到的是，学生竟然制作出了一个“分秒不差”的水钟。该水钟用大油瓶做水源，用大小吸管当出水口，可以控制水位，用很细很长的水管来受水，在水管上画出刻度，最小的单位长度是5秒，而且还可以通过测算长度得出一秒的时间。实践证明，在动手制作中，不仅有效地激发学生学习科学的兴趣，锻炼了学生的操作技能，还帮助学生进一步理解了理论知识，更培养了学生的创新意识、创新性思维，学生的创造能力也必然得到极大提高。

小学科学教学中的探究实验，能唤起学生浓厚的认知兴趣和强烈的求知欲望，学生在学习有关科学知识后，都希望亲自动手操作，演示实验和分组实验往往还不能满足他们的动手求知的欲望。因此，教师要想方设法把实验教学延伸到课外，指导学生就地取材，在课外动手做一些小实验。这样，既可以巩固知识、训练操作技能，又可以培养学生的科学实践能力。

三、强化实验过程，培养学生思维能力

在小学科学的教学过程中，应高度重视实验证据，它能为实验的结论提供数据支撑。因此，教师要引导学生对证据展开深入探索，准确地把握证据的内在含义与具体内容，从而依据证据获取相应的结论。否则，学生则往往难以经历独立的思考过程，只是等待教师下结论；或在听取其他同学论证时，充耳不闻或人云亦云。因此，小学科学教师要有效培养学生的证据意识，提高学生的科学思维能力。

例如，在《抵抗弯曲》一课中，实验方案已经向学生提供了相关信息。学生通过解读实验方案，明确了研究内容：“增加宽度与厚度是否能够提升横梁抗弯曲能力”。根据已有假设，学生进行大胆推理：“随着横梁宽度、厚度的增加，小垫片数量提升，抗弯能力发生变化。”基于大胆的假设与严谨的实验，得出结果：“横梁抗弯能力与宽度、厚度有着必然关联。”根据这一结论，学生继续展开探究，进行横向比较与纵向比较，发现每一组数据之间的规律。最后，引导学生关注实验材料的比对，将4倍厚的纸条揭开后展开与4倍宽的纸条进行对比，探索其中的奥妙：“材料相同，抗弯曲能力是否相同？”学生在比对、交流和研讨过程中，获得了实验探究的结果，即在材料与数量相同的前提下，厚度增加，抗弯曲能力也随之而增加。科学不是凭空想象，而是要注重证据的作用。科学研究的过程，是引导学生尊重科学事实，并且以此为基础展开逻辑思维推理，最终对概念加以把握的过程。因此，科学实验探究要强调证据的全面性和完整性，助力学生的科学思维发展。

又如，在教学《热是怎样传递的》一课时，教师组织学生展开“火柴掉落”顺序实验，并要求学生对实验情况加以汇总，具体数据如下。

表中的数据真实而客观地呈现了学生的实验信息，各个小组的结论虽然有些差异，但是经过细致观察，却能够发现其中的问题，教学过程如下。

师：请同学们观察这个表格，你能够发现什么？这些数据能够说明什么现象？

生1：一共有9个小组，这9个小组中，大多数小组的实验结果都是离火苗近的火柴棒先掉，可以得出结论，热传递的规律是从近到远。

生 2：但是有几个小组的情况不同，因此这一组数据无法证明你的说法是正确的。

教师不急于判断，给学生更加广阔的讨论空间。

生3：虽然有几个小组情况不一致，但是整体上看近处先掉落，因此我同意他（生1）的看法。

教师微笑着引导学生继续观察表格，并且提出问题。

师：请大家观察第五组、第六组、第八组的具体情况，并请这几个小组如实介绍实验过程。

生（第五组）：可能是因为本身距离近，所以B、C就一起掉了。

生（第六组）：可能是因为A黄油涂得比较多，它在短时间内没有化掉，所以B先掉落。

生（第八組）：我们可能也是因为给C涂了太多黄油了。