大概念引领实验教学，催开核心素养之花

□ 江苏省南通市八一小学 孙庆庆

在多数科学教师心中，认为实验教学非常简单轻松，只是带领学生动手做做，看看实验现象、记录记录数据。许多教师在实验教学中，一般都是把实验步骤和要求投影在电子白板上，让学生跟着指定的步骤一步一步地操作。也有的教师采取演示实验，先给学生演示，然后让学生自己再做一遍。这种方式便于教师组织教学，实验过程中规中矩，一般不会出什么意外。有些实验教学知识比较零散，实验探究不够深入，科学思维不见踪影。这样的实验教学过于封闭，缺少教学的深度，显得比较肤浅，有违“自主发展”“素养导向”理念，学生少了自主设计与探索的机会，学生的实践能力、创新能力等核心素养得不到有效发展。如何提高科学实验教学的深度，促进学生科学核心素养的发展？围绕大概念组织实验教学，能够提高实验教学的深度，助推学生核心素养发展。

一、立足大概念设计实验教学

科学大概念从整体层面架构，指向概念的本质属性、事物的内在规律、核心的思想观点，具有极强的概括性、抽象性以及广泛的适用性。科学大概念是深度教学的抓手，大概念统领下的科学教学，让教学富有结构性与深刻性，有助于培养学生的系统知识、逻辑思维，有助于发展学生的科学核心素养。

要使科学实验教学富有深度，高瞻远瞩，聚焦核心，必须以科学大概念为导向。科学实验教学中，教师要立足科学大概念，设计实验教学，教学目标、教学问题、教学情境、活动任务等应指向大概念。大概念引领下的实验教学目标，包含了科学知识与科学技能、实验过程与实验方法、科学情感与科学态度。大概念指向的实验教学，不仅要关注学生的动手操作与动脑思考，更要关注学生的科学思想与科学探究活动经验培养等。只有立足大概念，科学实验教学才能系统完整，学生才能自主探索，获得全面发展。例如，在“蛋壳与薄壳结构”一课的教学重点之一是研究蛋壳和拱的承重能力。在该课教材中，设计了几组实验，让学生通过握、戳、压等方法破坏蛋壳结构，从而探究蛋壳的精美之处。在该实验教学中，教师应当以“技术的发明蕴含着科学原理”这一大概念去设计和实施实验，引导学生动手做一做，直观感受蛋壳的稳固，还要帮助学生打破蛋壳易碎的惯性思维，引导学生探秘蛋壳与拱的关系，揭开蛋壳之所以抗压能力强的奥秘，更要帮助学生弄清科学与技术的关系。

二、借助大情境实施实验活动

所谓大情境，是指以宏观的大概念为观照，用一个大场景将若干个实验教学活动内容融为一体，从而把各个科学知识点完整关联起来。基于大情境的实验教学，将科学知识与真实世界相关联，把科学教学内容有机整合，让实验探究更为聚焦，让科学学习有效发生。例如，在教学“认识工具”一课中，联系生活实际，创设了“我的爸爸是木匠”这样一个大情境：小强的爸爸是个木匠，每天出去都拎着一个工具箱。有一天，小强趁着爸爸休息，打开了他的工具箱，里面露出各种各样的工具。可是，这些工具小强都不认识，好奇心强的小强叫醒了爸爸，向爸爸请教。接着，教师边出示爸爸使用不同工具的场景，边引导学生认识各种工具的名称，了解不同工具的作用，让学生尝试选择工具完成任务。大情境如同为大概念披上了外衣，使得大概念更加形象生动，大情境避免了情境创设的碎片化，防止了知识结构与思维体系的碎片化，有助于形成结构化的知识和系统化的思维。

三、让学生自主设计实验方案

古人常说：“凡事预则立，不预则废。”高效的实验教学需要精心准备，如设计实验活动、准备实验器材等。实验准备包括教师的准备，也需要学生做好准备。科学实验教学是一个完整的过程，由若干个连贯的环节构成，设计实验方案是其中重要的一个环节。部分科学教师，往往忽视这个环节的教学，把实验方案设计作为自己的任务，直接把教师设计的实验方案提供给学生。

深度的科学实验教学，需要抓住实验方案设计这一环节，让学生做实验设计的主人，自己思考设计实验活动方案，形成积极的科学思维意识。科学实验方案是对实验活动的规划，包含了实验目的、实验假设、材料准备、实验装置、实验步骤等方面的设计。具有深度的科学实验教学，教师不应当全部替代学生，应当引导学生自己去设计实验方案，让学生自己猜想、假设，自己探寻问题解决的思路和方法，自己选择实验材料、设计实验步骤。在小学科学实验教学中，教师应赋予学生自主设计实验方案的权利，以学生的自主探究为核心，让学生自主思考、探究、设计，充分发挥学生的主体性和内在潜能，促进学生思维能力和创新能力发展。在学生自主设计实验方案时，教师要发挥组织引领作用，要引导学生围绕科学大概念进行设计，保障实验设计的科学合理，以免学生的实验设计偏离中心。例如，“冷热与温度”一课的重头戏是“探究一杯热水降温过程中的温度变化规律”，在教学该内容时，先引导学生猜测热水降温的规律，接着让学生分组讨论如何实验，自行制定实验活动方案。学生经过小组研讨，对实验装置、间隔时间、读数方法、实验方法步骤等都有了明确认识，为提升实验操作的有效性奠定了基础。

四、有度导让中提升实验效度

实验操作是实验教学的重要环节，也是学生最为活跃的时刻。许多教师在实验操作环节，不是采用“放养式”，就是采取“主导式”。多数教师亲自为学生示范操作，教师讲一步，学生跟着做一步，教师“牵着学生的手”把整个实验做完。这种“主导”式实验教学，看似比较顺畅，课堂中不会发生什么意外，实验任务也能圆满完成，但是显然不符合现如今的教学理念，教师主导性过度，是对学生主体性的不尊重、不信任，同时限制了学生的自由，不利于学生的自主发展。

在小学科学实验教学中，教师应当采取让导式教学，既要让学，又要导学。既要给学生让出自主探究时空，又要指导学生设计方案、动手操作。教师要做到让引结合、导让有度，指导要适度，不必事无巨细、面面俱到，也不能当甩手掌柜、不闻不问。教师可以根据实验的难易程度和学生的年龄特点，对学生进行不同程度的指导，对学生不熟悉的实验仪器的使用方法可以适当进行讲解和演示。学生能够自主操作的实验，教师则可以充分放手，让学生大胆操作。例如，教学“冷热与温度”一课中，在学生对“连续测量一杯热水的降温过程”形成明确方案后，教师给学生提供了温度计、铁架台、热水等仪器材料，让学生分组实验。虽然该实验比较费时，但在学生实验过程中，教师要保障学生操作的自由。教师多让一些，学生就会自由轻松，能够开展沉浸式探究，能够更好地观察和发现，或许会收到意外的惊喜，即便有时发生操作错误，那也是学生真实的经历，必定让学生获得深刻体会，积累一定的实验活动经验，成为学生宝贵的财富。让导结合式实验教学，有效提高了实验的效度和深度，促进了学生实验操作能力与创新能力的发展。

五、实验结束后引导剖析反思

实验分析是科学实验的最后一环，该环节需要教师引导学生对实验中看到的现象或搜集的数据进行分析、推理，从中发现规律，得出结论。教师在科学实验教学中，应当抓住实验结束环节，引导学生对实验进行深入剖析，培养学生科学分析能力、推理能力，提高思维的深刻性。教师可以引导学生从实验现象中发现科学本质，在实验数据分析与加工中得出科学结论，进一步探寻事物隐藏的深层原理，探究实验活动中所涉及的知识、方法、策略等。例如，教学“冷热与温度”一课中，在学生实验结束后，引导学生观察比较水温数据，寻找热水变凉过程中水温变化的规律，为了帮助学生有效分析，笔者指导学生绘制曲线图，借助曲线图的直观性发现水温下降的趋势，找出热水变凉的规律。接着引导学生进一步讨论“为什么会出现这种规律？”使学生知道是“温度差比”造成了热水降温先快后慢。在实验结束后，教师还可以引导学生回顾实验过程，对自己的思考过程、思维结果进行再认识，反思实验操作中的不足，总结实验活动中的收获，积累实验活动经验。

科学实验教学是科学核心素养形成与发展的重要途径，科学大概念引领下的科学实验教学，提高了科学实验教学深度，催开科学核心素养之花。