基于深度学习的小学科学实验教学的设计与研究

黄彩玲

摘 要：小学科学是一门基础性课程，可以提高学生对周围世界的认知水平。在学科教学中，实验教学是最常用的手段，能够带领学生探索事物蕴含的科学道理。而基于深度学习的科学实验教学模式，可以在学科教学中发挥较好的成效，使学科教学取得预期的效果。本文结合深度学习理念的相关内容，以及小学科学实验教学的实践经验，从多个方面探究了基于深度学习的小学科学实验教学设计策略，旨在推动小学科学实验教学实现深层次延伸，给小学科学教师开展高质量课堂教学活动也带来一定的参考与借鉴。

关键词：深度学习；小学科学；实验教学；教学评价

【中图分类号】G623          【文献标识码】A             【文章编号】2097-2539（2023）13-0160-03

在当前小学教育新课标体系全面推行的背景下，素质教育已经开始提上日程。小学科学学科可以激发学生探索科学奥秘的兴趣，并引导学生发现科学世界的魅力，显著提高学生的综合素养。但是小学科学学科的教学课时比较少，如何在有限时间内引导学生深度学习，就成了学科教学的关键。这就要求教师可以全面贯彻深度学习理念，引导学生深层次探索科学学科的知识点。但是目前部分教师对深度学习理念的应用水平还有待提高，导致科学实验教学难以取得预期效果，有必要对其展开全面探讨。

1.周密设计，规范实验动手行为

小学科学实验教学进行之前，教师应该结合实验内容进行周密设计，形成相对完善全面的实验教学流程，并细化每一个实验流程的具体制度，规范学生在实验过程中的实践行为。这是因为科学实验本身就是一项比较严谨的工作，如果实验环节比较粗糙，不仅很难取得预期的实验效果，同时也不利于学生树立严谨科学的理念，对学生的未来成长与发展来说是非常不利的。基于这方面考量，教师一定要明确科学实验活动的各个细节内容，同时要立足于小学生的身心发展层次展开分析，制定每一个学生都可以充分理解的实验制度，在他们实验过程中提供相应的指引。在学生具体参与科学实验的时候，教师也要做好跟踪动态观察，注意每个学生的实验操作行为，在出现不正确实验行为和危险行为的时候及时介入其中，充分保证实验的安全，避免发生一些不必要的安全事故。这样，小学科学实验才可以取得预期的效果，推动小学科学学科规范进行。在小学科学一年级“用手来测量”实验教学中，教师可以结合课本内容，向学生讲述使用身体作为测量工具的方式。课本中讲述的实验为用手测量桌子高度，教师在实验教学中可以先让每一个学生把手伸开，并测量一拃的长度，接着用手一拃一拃测量其他物体，如课桌的高度、书本的长度、其他同学的身高等。在这个实验进行之前，教师应该规范整个实验的流程，具体分为三步。第一步，保持一拃的两个手指处于完全伸直状态，测量一拃的标准长度。第二，在一拃一拃测量其他物体的时候，也要保证每一拃的动作标准，降低实验过程中产生的误差。第三，用手测量的时候记录好“拃数”，得出准确的测量结果。在测量过程中，教师也要做好巡视工作，观察每个学生用手测量物体的具体行为，在发现不安全行为的时候要及时介入其中，保证本次实验圆满完成。

2.明确环节，构建深度学习框架

小学科学可以引导学生充分认识周围世界，并积极探索日常事物中蕴含的科学道理。因此教师在实验教学中，应该引导学生充分感知科学实验的内核知识，并逐步形成深度学习框架，使学生可以将自身在科学实验中学习到知识，应用到日常生活环境中，增强他们的科学素养。这也要求教师在进行科学实验设计的时候可以明确科学实验的具体环节，并能够结合深度学习理念进行实验过程的重新规划，带领学生一步步学习科学实验的重难点知识，保证科学实验的教学效果。在此过程中，教师可以考虑引入任务驱动法，设计层次化实验任务。层次化实验任务主要为结合科学实验内容，从浅到深解读科学实验，使学生可以完成从易到难的实验过程，提高科学实验教学过程的逻辑性与系统性。在学生参与科学实验的过程中，教师还要观察学生对层次化实验任务的感知情况，尽量给学生留下充足的时间进行自主思考与探索，巩固科学实验教学知识。在小学科学三年级“水到哪里去了”科学实验中，教师需要带领学生通过实验认识水的蒸发、沸腾、结冰等多个过程，引导学生感知水的变化。在实验过程中，教师可以设计多个实验任务，具体有“两杯同样的水，一杯开口，一杯封口，放置三天以后观察液面变化”“加热烧杯中的水，水沸腾以后会发生什么现象，并测量水沸腾时的温度”“探索水在什么情况下会结冰，并比较水与冰的异同点”，等等。通过这些实验任务，可以一步步引导学生探索水的状态变化，明确温度对水产生的具体影响。在此过程中，教师也可以设计一些自主探索性任务，如“水在结冰以后会发生什么变化”等。通过自主思考以后，学生很容易发现水结冰以后体积增加的现象，进一步提高他们对水不同状态变化的认识。除此之外，教师也可以引入“水循环”的概念，让学生在课下思考生活中的水都到哪里去了，引导学生初步形成生态圈的意识。

3.有效互动，引导课堂走向纵深

在小学科学实验教学过程中，教师也要跟学生进行密切互动，提高课堂教学的深度，引导学生探索科学实验的核心知识点。小学生的身心发展层次有限，他们在课堂环境中很难长时间关注同一个事物，经常表现出注意力不集中等问题。在这种情况下，教师也应该适当增加课堂互动交流，引导学生主动参与到课堂教学中，优化他们的课堂教学体验，带领他们掌握课堂教学的关键知识点。在具体进行课堂互动交流的时候，教师应该多使用一些趣味性语言，优化课堂教学氛围，提高课堂教学内容对学生的吸引力，使学生可以长时间关注科学实验内容。在進行实验时，教师也要使用一些简洁语言跟学生进行交流，引导学生直观明确科学实验的内在原理，降低科学实验的抽象性与枯燥性。教师在实验中可以提出一些启发性问题，引导学生思考实验蕴含的科学道理，并结合自己所掌握的科学知识进行自主思考与解答，以此引导科学课堂走向纵深。

例如，在小学科学一年级“谁轻谁重”实验教学中，教师可以在课堂环境中面向所有学生讲解天平的工作原理，并制作一个简易天平。此时，教师也可以给出一些材料，让学生自主制作天平。通过这个动手实践的互动过程，可以强化学生对天平科学原理的认知与掌握水平。接着教师可以给出一些生活与学习中常见的物体，具体有橡皮、铅笔、小木块、橘子、苹果、小面包等，询问学生这些物体中最重和最轻的分别是什么。这个时候学生就会结合自己的生活经验做出相应回答。在得出答案以后，教师可以引导学生使用天平比较各个物品的轻重，验证之前回答的答案。在学生熟练使用天平以后，教师也可以提出一些启发性问题，如“一个苹果的重量是橡皮的几倍”等。在学生充分思考以后，引导他们使用多块橡皮进行验证，培育学生的重量意识和估算能力。

又如，在小学科学二年级“观察月相”实验教学中，教师可以在课堂环境中询问学生月亮是什么形状的。此时大部分学生都会回答是圆形的，但也有学生会回答有时是圆的，有时是其他形状。在得到这些答案以后，教师就可以引入月相的知识，并展示月亮在不同时间的形状。在学生基本掌握这些知识以后，教师就可以布置课下实验作业，让学生连续两周观察月亮的形状，并将其记录下来，谈一谈月亮在这两周是怎样变化的。通过这个动手实验过程，学生对月相变化规律就会有更深的认识。此时教师可以引入“十五的月亮十六圆”等谚语，简单讲解不同月相出现的日期规律，强化学生对这类知识的掌握水平。除此之外，教师还可以提出一些启发性问题，如“月相为什么会随着日期而变化”等，让学生在课下时间里自主思考与探索，发散他们的科学探究思维。

4.适时评价，促进学生反思成长

小学科学实验教学中，教师也应该做好教学评价工作，客观全面展示实验教学的成果。在传统教学评价中，教师一般会直接对实验教学效果和学生的具体表现进行评价，并进行教学反思。这种方式虽然比较便捷，但是忽视了学生的主体地位，没有站在学生角度思考科学实验教学的成效，同时也不利于學生进行反思成长。对此，小学科学教师应该积极推动教学评价模式的创新优化，提高学生在教学评价中的主动性。这也要求小学科学教师可以积极开展学生自评、学生互评、学生对教学评价、学生对教师评价等多种评价方式，站在学生角度评价科学实验教学的成果，同时引导学生在科学实验学习中进行自我认识与评价。这样，就可以引导学生在实验过程中反思自己的行为，并整合实验中的各个知识点，获得更多收获。

在小学科学四年级“制作我的小乐器”教学中，教师就可以在学生充分掌握声音传播方式，以及如何让弦发出高低不同的声音以后，引导学生制作自己喜欢的小乐器。在科学实验结束后，教师可以让学生先对自己制作的小乐器进行评价，并明确自身在科学实验全过程中的表现情况。接着学生可以跟同桌之间相互交换小乐器，并就对方制作的小乐器进行全面评价。在对比自评与互评结果以后，学生可以对自己的表现情况有了更为全面的认识。接下来，教师还可以让学生将自己对科学实验教学的整体感受情况以及自己对教师教学的建议写在匿名纸条上，教师在课堂教学结束的时候将这些匿名纸条收上来，掌握不同学生对科学实验教学的体验反馈情况，以此站在学生角度思考实验教学的困境与不足，并在后续时间进行针对性的改善与调整，使科学教学可以取得更好的成效。

5.适当延伸，埋下深度学习种子

小学科学实验教学不仅要引导学生掌握实验蕴含的知识点，同时也要培育学生的科学探索精神，在他们心中埋下深度学习的种子。教师在开展科学实验的时候，不仅要按照课本教材中的相关内容完成实验教学活动，同时要适当进行拓展，引发学生的深层次思考，引导学生结合生活经验展开深度探索与分析。通过这种方式，可以较好地发散学生的学科思维，激发他们的求知欲，并使他们形成终身学习的相关意识。教师在具体进行科学实验延伸的时候，应该选择小学生感兴趣的话题，如生活中的奇妙现象等。与此同时，教师还要控制好实验延伸内容的整体难度，保证学生通过深度学习可以取得一定效果，避免过难的学习内容挫伤学生参与深入学习的积极性。

例如，在小学科学四年级“运动与摩擦力”实验教学中，教师可以组织学生一起做关于摩擦力影响运动速度的实验。实验内容为准备几个不同材质的坡道，同时这些坡道的摩擦力要有较大区别。教师可以在坡顶放置一个小车，看哪一个坡道的小车最先到达底部。通过速度演示，可以让学生直观全面感知摩擦力对运动的影响。在实验结束以后，教师可以提出一些趣味性问题引发学生深度思考。比如，通过上述实验可以知道摩擦力越小，小车运动越快。那么如果存在一个没有摩擦力的环境，小车会如何运动？如果一个人生活在没有摩擦力的世界，那么他的生活状态会怎样？通过这些实验延伸问题，可以激发学生的探索欲望，并在脑海里思考失去摩擦力以后，世界会变成什么样。又如，在小学科学五年级“解决垃圾问题”教学中，教师可以引导学生认识不同类型的垃圾，并设计“变废为宝”的科学实验。在课堂教学中，教师可以简单进行一些变废为宝实验，如使用塑料瓶制作手工艺品等。在课下时间里，教师可以让学生在生活环境中关注垃圾种类，挑选可以回收利用的垃圾，对其进行再加工，实现垃圾的重新使用。在此基础上，教师也可以让学生通过生活调研，谈一谈生活中出现最多的垃圾是什么，以及自己以后会采取什么样的生活方式减少垃圾。

综上所述，深度学习理念应用于小学科学实验教学中以后，可以较好地提高实验教学的深度，激发学生参与实验探索的积极性。作为一名小学科学教师，应该积极探索深度学习理念在实验教学中的有效应用方法，在课下时间里跟其他教师进行教研交流，分享深度学习理念的使用经验。在具体开展实验教学的时候，教师应该规范实验过程，并实现实验内容与环节的分解，引导学生一步步探索实验的核心知识点，引发学生的深层次探索与思考，发散他们的科学探究思维。这样，小学科学实验教学的质量才可以显著提升，促进小学生的身心健康成长。

参考文献

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