结构性实验材料在小学科学深度学习中的应用

朱春燕

摘要：实验材料作为进行科学探究的物质条件，将结构性实验材料应用于科学教学中，能简化科学实验流程，提高科学实验质量，促进学生深度学习。所以，本文基于深度学习背景阐述在小学科学教学中应用结构性材料的方法，倡导教师更新实验材料应用模式，为提升学生的创新能力、实践能力和科学素养奠定基础，发挥结构性实验材料的育人价值，以期为小学科学教学提供参考。

关键词：小学科学；结构性实验材料；深度学习

结构性材料作为基础工具，是促进学生养成科学素养、实践精神、探究能力和创新思维的关键。合理设计并应用实验材料，还能赋予学生丰富的科学情感，激发学生对科学的热情。一方面能提升学生的科学素养，另一方面能促进学生养成高阶思维。结构性实验材料以实验需求为指导，教师要精心挑选实验材料，通过组合实验材料促进学生深度学习，调动学生参与科学实验的积极性，为构建科学知识体系创设条件。

1   结构性实验材料的分类

关于结构性实验材料的类型，概述如下：

第一，引导型实验材料。该类实验材料能对学生学习产生引导作用，增强学生的学习动力，为学生学习科学知识、参与实践活动和自主探究提供条件，以该类实验材料为中心设计科学项目，能拓展学习任务深度。

第二，认知型实验材料。这一类材料能提高学生对科学概念、规律和实验流程的认识，让学生掌握学习科学知识的方法、重点、难点和要点，为优化科学实验提供保障。

第三，模拟型实验材料。应用该类实验材料的目的是简化科学实验流程，降低知识难度和抽象性，促进学生深度理解，能为学生深度学习、参与实践活动奠定基础。

第四，探究型实验材料。应用该类实验材料的目的是调动学生自主参与的积极性，从而能自主探究科学知识，以达到培养学生科学精神和创新素养的目标。

2   结构性实验材料在小学科学深度学习中的应用分析

2.1引导型实验材料的应用

设计引导型材料能促进学生思考科学知识，让学生在实验材料的指引下自主探究问题，培养学生的科学情感、提高学习效能，推动科学活动进展。同时，运用该类实验材料能传播科学文化知识，规范学生的学习行为，弥补传统课堂中单向传授知识的弊端，让学生结合多元实验材料和其变化规律思考问题，促进学生深层次学习。通过自主探究优化学生的科学思维，不仅能提升学生科学素养，对学生的全面发展也具有重要意义。

以“证实空气的存在”为例，教师可以利用实验材料指导学生学习，提前准备气球、皮筋和针，并为学生设计自主探究的学习环境：“今天我们来做一个实验，请同学们思考如何利用手中的材料验证空气的存在？并请大家阐述验证方案。”教师提出问题后，学生的想象力得到开发，思考空间也被“缩小”，利用手中的既有材料论证空气的存在，能简化实验问题，避免给学生带来困扰，为实现深度学习目标创设条件。课堂中，有的学生思考：可以将气球吹大，但不要完全吹满，利用皮筋封好气球，然后利用针扎破气球，同时移至脸部附近，开始挤压气球，这时脸颊处会明显感到有吹出的气流。

2.2认知型实验材料的应用

科学概念是学生学习科学知识的关键，将具有认知特征的结构性实验材料融入科学课堂，能弥补灌输式教学的缺陷，辅助口述教学，利用实验材料展示重点科学知识，优化科学实践操作，能让学生清晰并直观地掌握科学知识的内涵，对培养学生的科学情感具有重要意义。同时，融入该类实验材料能帮助学生内化知识，提高课堂教学效率。

2.3模拟型实验材料的应用

将该实验材料应用于小学科学教学中，一方面能简化科学知识，另一方面能促进学生理解科学知识。除此之外，教师引导学生自主设计实验材料，为学生应用实践和自主探究提供条件，让学生深度理解科学知识，提升科学实践能力，指导学生自主设计科学实验。

以“沉浮与什么因素有关”为例，教师可以为学生提供实验模型，如不同体积的塑料小船、金属小船、潜水艇模型。同时，以砝码、大水槽和清水为材料，模拟小船的运行过程。学生观察各类小船模型后，能初步掌握沉浮特征。然后，可以在小船模型上逐步提高砝码质量，让学生了解小船沉浮和自身重量及体积的关系。在学生初步了解沉浮原理后，教师可以指导学生自主设计模型，让学生独立操作沉浮过程，达到自主验证的目标。

应用实验材料不仅能弥补传统课堂教学的缺陷，为学生参与课堂提供条件，让学生感知科学实验的魅力，教师还能利用材料直观呈现科学知识和实验内容，指导学生分析科学现象，将科学结果分享给学生，解决科学难题，培养学生的科学思维和素养。

2.4探究型實验材料的应用

运用探究型实验材料能丰富学生的科学知识体系，赋予学生活动探究情感。同时，能让学生在学习科学知识、抽象概念、规律和现象的过程中养成科学思维，促进实践应用。

以“导体与绝缘体”为例，教师可以提供探究型材料，包括铁丝、钢尺、木头、回形针和塑料尺，让学生在自主分析中判断哪些属于导电物体，哪些属于绝缘物体。让学生从生活经验出发，联合科学知识区别导体和绝缘体。自主探究能增强学生的成就感，指向深度学习。

综上所述，根据小学科学教学现状设计结构性实验材料，不仅能辅助实现教学目标，还能让学生更好地理解知识、概念和科学现象，为学生深度学习奠定基础。与此同时，设计多元实验材料，还能让学生在科学学习、实验探究和科学探索中养成科学情感。所以，教师要优化结构性实验材料，利用创意实验材料更新科学教学手段，必要情况下根据教学内容改进实验材料，确保实验材料应用的针对性。只有优化实验材料，指向学生深度学习，才能更好地提升科学实验教学效果，发挥实验材料的应用优势，让学生养成科学素养和情怀，促进学生深度学习。

参考文献：

[1]管亚明.浅析结构性实验材料在小学科学教学中的应用[J].小学生（上旬刊），2022（12）：25-27.

[2]江丽婷.小学科学设计结构性实验材料的探讨[J].新课程（上），2018（9）：100.

[3]赵桃桃.结构性实验材料在小学科学教学中的应用研究[J].小学科学（教师版），2018（7）：32.

基金项目：

南通市教育科学“十三五”规划立项课题《小学科学应用“结构性实验材料”促进深度学习的案例研究》（GH2020076）的研究成果。