从四个方面入手改进实验教学

2024-05-16韩芳芳吕佳

小学科学 2024年12期

韩芳芳吕佳

〔摘要〕实验是小学科学课教学的重要内容，是学习科学知识、完成探究过程的重要方法和手段。然而在实际教学中，教材上提供的实验或探究活动并不能实现想要的教学目标。笔者结合自身经验，试着从学生的新概念、逻辑的优模型、实验的新践行、作业的多形式四个方面入手，探究实验课设计的策略。从校本教材出发，亦适用于教科版教材在内的其他科学教材，旨在探究学生实验课的设计方法，为一线教师改进小学科学实验课提供思路。

〔关键词〕小学科学；探究实验课；设计

〔中图分类号〕 G424 〔文献标识码〕 A 〔文章编号〕 1674-6317 （2024） 12 070-072

一、“稳如泰山”的教学困惑与归因

“稳如泰山”选自校本教材《成语中的科学》中成语中的力学板块的第三课。探究的任务是借助成语了解物体稳定性的科学知识，认识重心的概念，借助不倒翁了解重心位置与稳定性的关系。

在笔者上这节课之前，校内已有其他科学教师上过，可以说我是站在前辈的肩膀上再上此课。所以在初上“稳如泰山”时，对教学设计已根据前人的经验进行过修改，但在施教过程中仍然出现了不少问题。

（一）概念处理之疑

《成语中的科学》校本教材中有许多与课堂教材相关但又高于其掌握要求的概念，对于一个特定年级的小学生来说，要完全掌握这些概念是很难的。例如对本课中的“重心”概念，如果要仔细讲解，时间不够；如果省去“重心”，那么重心位置与稳定性的关系就无法讲解清楚。所以对本节课“重心”概念的处理既是重点，又是一个难点。

（二）过程设计之难

教材设计之初是有教学过程安排的，但是随着学生的更替和教学需要的变化，原有的过程设计不再适合现有的教学。“稳如泰山”一课的教学目标有：了解成语中蕴含的关于物体稳定性的科学知识；通过实验能寻找一些不规则物体的重心；激发学生的探究兴趣，使之热爱科学、乐于探究、寻找发现。怎样设计可以让学生实现这三个目标并让学生获得充分的体验？四年级学生的“平衡玩具”的工程化设计该怎么进行？

（三）教具选材之困

教材中选取的材料和教具种类比较单一，“稳如泰山”一课中作为参考的材料有：制作不倒翁的材料——塑料蛋壳、橡皮泥；作为平衡玩具的材料——木棒、橡皮泥；寻找物体重心的材料——不同形状模板、细线。仅靠书中可供参考的这些材料可以获得“重心位置与稳定性的关系”的知识，但是要使其达到能够迁移的能力，这些材料远不够。可以再加入什么材料、教具能利于学生科学概念建构和科学素养的形成？

（四）作业设计之惑

自“双减”政策出台以来，各地都开始对学生的作业布置重视了起来，各教育部门也陆续将作业设计与实施纳入常态化学科教研范畴，重点研究作业的育人功能、数量控制和科学设计等。“稳如泰山”本就是比较有趣味性的探究类课程。对于这样的校本课程作业应以什么样的形式布置，布置多少的量？怎样布置拓展课作业才能既可以为课堂服务又可以发展学生的能力呢？

二、“稳如泰山”的教学改进与实施

基于以上的疑、難、困、惑，对教学设计进行了改进。

（一）借学生之手，攻概念处理之难

既然这一课中的“重心”这一概念教师实难处理，那么可以在课堂前先让学生制作可以立在平面上的不倒翁。学生在制作过程中势必会查找资料以了解一定的不倒翁原理，并在课堂上由学生向同学介绍原理，教师再加以引导即可得知。而且，其他学生也在课前对原理有所了解，掌握起来会更加得心应手。

（二）借逻辑结构，解过程设计之疑

初上“稳如泰山”时，分为两个课时，第一课时的重点是“重心位置与稳定性的关系”的迁移应用和“平衡玩具”的设计；第二课时是寻找不规则物体的重心。第二课时主要是体验课，完成顺利，但第一课时中学生对知识的迁移运用很难从蛋壳不倒翁迁移到“平衡玩具”上。在此可以借助两条逻辑线解决这一疑难。

（三）借趣味实验，破教具选材之困

教材上本就只有普通不倒翁和“平衡玩具”，可参考的材料教具都有限。有学生浏览了许多趣味实验的视频之后，发现了一个在细线上行走的杂耍人，其原理就是重心在支撑点下方。将此趣味实验的材料加以改进，把细线换成更加可取又匪夷所思的材料头发，既可打破教具选材的困局，又能赋予课堂趣味性。学生可以移动磁吸，思考尝试可以将重心放在什么部位更具灵活性。

（四）借多样形式，释作业设计之惑

作业设计突破传统的纸笔答题，采用多样化的形式。课前的不倒翁制作是以完成挑战的形式，学生可通过视频记录下制作挑战的过程，在实验记录纸上记录所用的材料，用画图的方式记录制作的不倒翁，分析不倒翁不倒的原因。课堂上以讲解的形式检查作业。课后作业是制作一个平衡玩具，以图片的形式提交，同时完成记录单的下半部分，也是对本节课总结和课外延伸。作品、视频、图片、讲解、记录单等多样化的作业设计形式贯穿于课堂，无形中提高了学生的科学素养和探究能力。

三、探究实验课设计改进的策略

在科学拓展课堂上，我们在对校本教材的不同课堂教学中都会存在这样或那样的问题，为了探究拓展课的有效实施，我们要做一个有心人。

笔者以“稳如泰山”一课为出发点加以思考，从学生的新概念入手、从逻辑的优模型入手、从实验的新践行入手、从作业的多形式入手改进教学设计，不仅适用于校本教材，也可用于其他教材，顺应不断发展的教学需要，培养学生的科学素养。

（一）坚持以生为本，突破抽象概念

杜威最早提出“以生为本”的理念，新课标的核心理念也是以学生的发展为本。小学生正处于皮亚杰划分的儿童认知发展阶段的具体运算阶段，这一阶段的学生能从一个概念的各种具体变化中抓住实质或本质的东西，具体运算思维一般还离不开具体事物的支持。遇到新的抽象的概念如果直接讲授，学生是很难理解的，更别说保持记忆了。这时，学生自身的经验显得尤为重要。对课堂上遇到的一些难以处理的概念，可以从学生入手，以学生的日常经验为基础，引导学生对概念进行理解。

案例1：四年级下册第三单元第一课《让小车运动起来》中：重力能把地球表面的物体拉向地面。

怎么能让学生体验到重力并可以自己理解这一抽象概念呢？从学生出发：拿起纸团松手，观察；站在座位上，将凳子提起，感受；从原地起跳，思考。让学生自己观察、感受、思考，最后通过讨论总结出什么是重力。

（二）优化逻辑模型，巧妙设计教学

有逻辑的教学设计是教师根据知识的组织结构顺序和学生接受知识的思维规律和思维习惯，在遵循学生认知规律和思维特点的基础上进行备课的精心设计。教学不可能一蹴而就，学生的思维是逐步发展的，所以在学生现有的发展水平和潜在的发展水平之间要找准“最近发展区”。在教学中，遇到学生难以学会迁移的知识，教师就需提供一座“桥”，连接学生相邻的两个“最近发展区”，实现学生思维的发展和能力的提升。

案例2：《成语中的科学》教材光学模块“海市蜃楼”一课，教材中实验1：筷子折了，探究光的折射，光线从空气进入水中会发生偏折。实验2：海市蜃楼，通过刚才的实验知道了海市蜃楼发生的其中一个条件是光的折射，要求学生探究海市蜃楼的产生还与什么因素有关。

怎样借助“桥”，让学生从光的折射是海市蜃楼产生的原因之一中，找到海市蜃楼产生的另一因素呢？

在两个实验之间再设计加入一个环节：在海市蜃楼的原理图中先寻找光折射的地方，借助原理图中产生疑问的地方（O点处），反思这是光的什么现象（有学生猜测可能是光的反射）。高层冷热不同的大气分层就像空气和水面的分层一样，不仅会发生光的折射，还会发生光的反射。

（三）支持创新实践，选择多种教具

实验和实验材料的好坏决定着是否能够顺利地进行实验，因此教师在选择科学实验和实验材料的过程中就需谨慎选取，并且还要根据学生的特性选取。教材中的实验和材料都是经过反复推敲和验证的，基本都是比较经典的，在经典的基础上教师也可以引入创新实验。引入一些他人做过的趣味实验，选择有创新性、与课堂知识也息息相关的实验，这里实验比较多的平台可以参考公众号，比如爆炸实验室、科学鱼、小学科学教学等，里面有成百上千分门别类的实验。

案例3：五年级下册第二单元的《空气的热胀冷缩》一课，教材中直接导入，从上节课所学的“水和许多液体，都有热胀冷缩的性质”到“空气是否会热胀冷缩呢？”

课堂的直接引入缺乏趣味性，是否可以加入实验以增加本节课的趣味性？

在本课开始时加入一个“小魔术”，不用手就可以将易拉罐捏扁。教师准备一盆冷水、一个空易拉罐、一壶开水，由于涉及开水，考虑到学生安全问题，实验由教师在讲台上演示。演示实验不如学生动手实验更能吸引学生，所以称其为“小魔术”，制造神秘感，以吸引学生的兴趣。

（四）运用多种形式，引入多元作业

长期以来，作业形式单一、枯燥，缺少趣味性。很多学生对作业产生厌恶感，不愿意做作业，或者当作教师布置的硬性任务草草完成，因而没有实现作业应该起到的巩固知识的作用。教师要突破作业的单一形式，使学生能够轻松自如地完成，并实现巩固知识的目的。作业可以是资料查阅型的、制作创造型的、专题日记型的，作业提交的形式可以是小报、视频、图片、作品、日记、报告等等。

1.资料查阅型作业

案例4：四上第二单元的《食物中的营养》一课中，教材提到食物中的营养成分通常分为蛋白质、糖类、脂肪、维生素、无机盐和水。

本节课的课后作业可以布置学生回家查阅资料，完善课堂上没有介绍到的营养成分的作用，以及在哪些食物中存在。作业提交的形式可以是一份“食物中的营养”的小报，也可以是一个介绍食物中营养成分的视频。

2.制作创造型作业

案例5：五上第一单元的《制作一个潜望镜》一课，教材中给出了制作潜望镜的原理，介绍了潜望镜的制作参考方法，提供了可选择的材料，但是方法和材料不限于书上提到的。

本节课显然可以布置一个制作类乃至创造类的作业。可以根据班内學生能力分层，对能力一般的学生，要求其按照书中提供的方法制作一个潜望镜；能力较强的学生，则可以突破书中方法和材料的局限，依据潜望镜原理创新制造一个潜望镜，让不同学生的能力都得到发展。

3.专题日记型作业

案例6：五上第四单元“制订健康生活计划”。

设计一个以健康生活为主题的作业，教师设计这一专题作业，既与学生学习的知识相关，又在此基础上进一步与学生的日常生活相联系，因而极大地激发了学生的探究热情。作业的形式可以是按照计划每日打卡，也可以是日记总结等等。

四、反思与展望

本文阐述了教师在探究实验课上，根据学生实际情况适时调整设计时，应用“新、型、行、形”四方面策略进行设计，为教师根据不同教材设计教学提供了方法，满足学生发展的需要，尊重学生的特点和兴趣，使改进的教学设计能更好地为课堂服务。

我们教研组在日常的教学中，对教学设计的改进研究得比较多，也取得了一些心得。接下来，教研组将在校本教材的教学设计和教材改进方面多些思考，争取多取得一些成果。改进教学设计也好，改进教材也好，我们的目标都是指向有生机的课堂、有生命力的学习。