在长周期实验中培育学生核心素养

◇吴 霞（江苏：南京市将军山小学）

一、学生科学核心素养与长周期实验

（一）科学核心素养

核心素养一词首次出现在2015 年教育部印发的《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》中，其中将核心素养定义为：学生在教育过程中，逐渐形成的适应个体终身发展和社会发展需要的必备品格与关键能力。随即培养学生的“科学核心素养”成为科学教育所要实现的目标之一。随着2022 年版小学科学课程标准的颁布与实施，科学核心素养的概念也得到明确，为“科学观念”“科学思维”“态度责任”“实践探究”四个方面。

（二）长周期实验

科学是一门以实验为基础的学科，大部分实验都能够在1～2 课时内完成。除此之外，部分实验需要学生通过长期观察获得学习经验，如植物的种植、月相等，这类实验被称为“长周期实验”。简而言之，长周期实验，指完成周期超过规定课时、实验发展过程缓慢、需要持续研究才能得到结论的实验。

二、长周期实验课的低效现状

通过调查发现，科学教师对长周期实验课大多泛泛而谈，或布置学生课后自主实验，或在课堂上播放网上找来的照片、视频等资料。科学教师借用现有的实验现象，很快就抛出实验结论。他们选择枯燥的“听”或“看”代替学生亲自动手实验，背离了科学课程的目标。这样会使学生懒于思考，疲于问题，忙于应付教师的安排，利用长周期实验培养学生核心素养的教学目标难以实现。因此，本文综合科学课的教学特色，重点分析如何开展长周期实验并以此来培养学生的科学核心素养。

三、长周期实验的特点

目前小学科学课堂上长周期实验存在低效甚至无效的状况，这与长周期实验自身的特点有关。

（一）实验探究周期长

长周期实验的最典型特点是探究周期长。四年级下册第二单元《太阳》一课，课标要求学生知道太阳在一天中的高度变化规律和运动轨迹，所以学生要测量太阳一天的高度角变化。三年级下册第一单元“植物的一生”，课标要求学生能通过种植、观察、记录与探究，认识植物的生长过程以及植物各部分的形态与功能，能用图画、文字、数据记录植物的生长过程，乐于探究植物的奥秘，坚持对植物进行照料、观察、记录与探究。这需要学生参与番茄种子和黄瓜种子的种植，并记录种植过程中植物的生长情况。种植实验从观察种子到播种、种子发芽、开花、结果，历时3个月，甚至更长。长周期实验如何更有效地开展，值得每一位科学教师深思。

（二）实验探究难度大

学生在长周期实验的观察与记录过程中，容易受到一些客观因素的影响，因此探究难度大。例如：四年级下册第二单元《月亮》一课，课标要求学生在同一时间、同一地点连续观察并记录一个月的月相。这个长周期观察实验存在三个困难：阴雨天月亮不可见；下半月实际可观察的月相时间都在黎明左右，这与学生作息时间严重不符；学生选择的观测地点大多都在自家阳台，不利于观察和记录。四年级下册第二单元《太阳钟》一课，要求学生观察阳光下小棒影子的变化，学生需要在一天当中每隔一小时测量一次小棒影子的长度并进行记录，学生很难在科学课堂上观察到完整现象。克服长周期实验遇见的困难，培养学生的科学思维需要科学教师发挥自己的教育智慧。

（三）学生积极性难持续

小学生对于短时间获得间接知识保持着浓厚的兴趣，而在长时间的观察与记录过程中，他们的积极性难以保持，所以完成长周期实验，是一个挑战。四年级下册第三单元《养蚕》，刚发下蚕卵时，学生都很兴奋，轻轻地用放大镜观察，小心翼翼地用纸包好，兴致勃勃地为它们“做窝”。但真正能坚持养到蚕蛾产卵的只有少数，很多学生在中途就已经放弃。四年级下册第四单元《动物的繁殖》，刚开始在办公室孵小鸡、孵鹌鹑时，每天中午都有络绎不绝的小学生来观察鸡蛋、鹌鹑蛋的变化，而当他们发现每天蛋的变化不是很明显时，来参观的便逐渐变少。再后来小鸡孵出来了，大家都争着领养，但养了两三天后，送回来的有之，不好好照顾的也有之，能够坚持养下来并做好观察记录的少之又少。学生在进行长周期实验探究的过程中很容易失去一开始的好奇心和积极性，忘记记录，出现“虎头蛇尾”的现象，不利于学生科学观念和态度责任的培养。

四、在长周期实验中培育学生科学核心素养

作为一名专职科学教师，自从接触了新教材在科学学科上的教学应用，发现又多了许多长周期实验课，而又苦于无法找到优秀的教学资源来借鉴学习，尤其是各位同行均不会选择这类型实验课作为公开展示课。笔者针对长周期实验的特殊性，经过多年的实践探究，根据不同场景和科学课的需求，在完成长周期实验的基础上，采取以下策略，帮助学生提高科学核心素养。

（一）重视教学内容，分解实验周期，帮助学生树立科学观念

1.化长为短，精简实验内容，提高实验效率

将部分实验周期可分解的实验“化长为短”，例如：植物的一生长周期实验，按照实验顺序可分解为“探究种子萌发的条件”“研究花”“研究果实”三个相对较短周期实验。再例如：观察月相分解为“上半月月相”和“下半月月相”两个相对较短周期实验，学生完成上半月月相的观察与记录，教师或有条件的家长协助完成下半月月相记录。明确每个较短周期实验所要完成的目标，精简实验内容，可有效提高实验效率。

2.建立模型，改进装置，降低实验难度

对于部分可利用建模来辅助完成的长周期实验，要充分利用模型的优势，降低实验难度。例如：看月亮这节课很容易被时间和空间限制住，就可以很好地利用月相盒来辅助探究。月相盒可以帮助学生将有关宇宙的抽象思维具体化，了解“日、月、地”三者之间的关系以及形成不同月相的原因。再例如：看星星可以结合信息技术解决时间和空间的问题，利用App“星图”和投屏设备，在白天、在教室里也能看到星星，极大地增强学生的学习积极性。当然，这类实验可以借助模型辅助研究，但不能完全依靠模型，更需要学生实地实践探究，因此需要科学教师精心设计此类长周期观察实验的记录单。

（二）巧借分组搭配，发挥学生家庭优势，促进有效实践探究

1.同小区组队，保证实验时间与空间

课前对学生的家庭情况进行调查，教师协调学生自主选择同小区或住得比较近的学生组成课外研究小组，发挥小组的优势，将科学课的时间延长至课外，将研究的空间由教室拓展至校外。在时间和空间都比较自由的情况下，学生更容易开展长周期实验实践探究。

2.流动组长，发挥家长辅助作用，互助合作

对于每个长周期实验安排流动组长，增强学生主人翁意识，让每一个学生都有机会监督同小组成员，培养其自主管理能力的同时，发挥家长监督的优势。借用微信、QQ等线上沟通方式，及时与家长沟通，保证学生安全进行课外探究，互助共赢。

（三）规范记录方法，持续激发学习兴趣，培养学生科学思维

1.明确记录内容，多种形式参与

实验记录是探究活动最重要的一个环节，也是后期进行评价的主要依据。未明确实验应记录的内容可能导致学生将注意力放在结果的产生，而忽略实验过程中资料的收集，可能会错过培养学生科学思维的契机。例如：在养小鸡活动中，对于小鸡意外死亡这一现象，学生记录的内容如果只停留在形式化的层面，那么将无法获知小鸡死亡的可能原因。同时，记录的目的并不是追求结果，而是希望学生通过活动，培养科学素养。因此教师在指导学生进行记录时，要明确记录的内容，以集中学生的精力，这样也能保证学生的学习兴趣，有持续动力进行科学探究，从而实现学生科学素养的提升。

2.定时上交记录，分享交流成果

对于探究时间超过1 周的实验，可以指导学生定时上交，当探究小组有了阶段性成果后，就可以组织学生进行分享交流。例如：四年级下册养蚕活动，每节科学课的前3 分钟都留给学生进行交流，展示各个小组的研究成果，持续刺激学生的积极性，化成果展示为动力，将更多的兴趣投入长周期实验中来，同时促进学生科学思维能力的培养。

（四）优化评价手段，体验实验过程，培养科学态度与责任

1.重在参与实验过程，不以实验结果为唯一评价手段

科学课程标准提出，评价需要关注每个学生的个体差异，重视学生的学习与发展过程。例如：在记录月相的实验中，由于天气等客观因素导致记录不全，可以从科学态度方面来评价学生，淡化实验结果在评价中的比值，注重培养学生积极参与实验的科学态度。因此，在指导学生完成长周期实验的同时，更注重探究过程中资料的统计收集，以过程评价为主、结果评价为辅，避免打击学生学习积极性，为以后长周期实验的开展做好铺垫。

2.小组互评，享受实验的成果

小组互评，指的是将评价的权力部分交到学生自己及其他学生手中。这样可以从学生自己的角度分析实验成果，学生可以更加深刻地意识到其他同学的付出。在互相评价的过程中，学生可以互相学习，取长补短，欣赏他人在长周期实验中持之以恒的态度，激发学生学习兴趣的同时，更能够培养学生的科学责任心。

法国18 世纪伟大的教育学家卢梭曾经说过：问题不在于告诉他一个真理，而在于教他怎样去发现真理。小学科学课程把培养学生的科学核心素养放在非常重要的位置，所谓授人以渔。这也是科学教育所要追求的境界。长周期实验，绝不仅仅是简单地告诉学生实验结果，而是在完成长周期实验的基础上，教会他们获取知识的方法。以学生为主体，发挥教师的主导作用，培养学生的科学核心素养，才能教会他们真正的“真理”。