直观实验对学生学习成效的影响

任国良

〔摘    要〕  新课标的课程理念提倡“激发学习动机，加强探究实践”，因此在小学科学教学中，教师要让小学生经历科学探究的过程，促进学生自主学习与合作学习。基于新课标的背景，在小学科学教学中，教师要结合演示实验和探究实验教学，充分发挥实验器材、数字资源、智慧平台的价值，要遵循直观实验教学的流程：准备实验器材，进行猜想假设，设计实验，操作实验，分析实验数据，交流探讨，得出结论。通过运用实践探究法，明确直观实验对小学生科学学习成效的影响：激发学生的科学探究兴趣，更好地理解科学核心概念，培养学生的科学思维素养，提高学生的探究实践能力，促进其形成正确的态度责任。教师以此教学，能提高教学成效。

〔关键词〕  小学科学；直观实验；学习成效；科学思维

〔中图分类号〕  G424                〔文献标识码〕  A         〔文章编号〕  1674-6317    （2024）  12    061-063

直观教学是指利用各类资源和教具作为感官传递物，通过运用一定的展示方法，提高学习效果、提升学习效率的教学方式。直观教学要运用真实事物的标本、模型、图片、视频等载体，更好地传递教学信息，组织各类教学活动，以引领学生积极参与，理解和掌握知识。实验是小学科学教学中的重要方式，教师根据课程主题引入相关实验，能激发学生的学习兴趣，辅助学生理解知识，更好地提高课程教学效果。在小学科学教学中，教师可以运用直观实验教学，通过将演示实验和探究实验结合起来，促进学生在观察、思考、交流、探讨、操作的过程中更好地理解科学知识，掌握实验方法，形成科学素养，产生更好的学习成效。

一、小学科学直观实验的分类

在小学科学教学中，实验是一种非常重要的教学方式，直观实验一般分为演示实验和探究实验两种类型。演示实验又分为动手演示实验和视频演示实验。动手演示实验，是指教师借助一定的实验器材，通过直接动手操作的方式演示实验，将实验过程直观展现在学生眼前；视频演示实验，是指教师根据实验教学主题，提前准备相应的视频素材，在课堂上用大屏幕直观展现实验视频，学生认真观看。探究实验与演示实验不同，探究实验更加重视突出学生主体地位，教师通过布置实验任务，学生个人或小组合作，借助相应实验材料，经历设计实验、实验操作、实验探究的过程，进而得出一定的结论，提升实验能力，形成科学素养。

二、小学科学直观实验教学的流程

小学科学直观实验教学的流程主要包括：明确实验探究主题，准备实验器材，进行猜想与假设，设计实验流程，个人或合作操作实验，分析实验数据，交流与探讨实验，得出相应结论。在交流与探讨的过程中，学生还可以根据数据分析的情况，修正实验方案，继续进行实验，最终得出更为科学、准确的结论。

以教科版四上“让弦发出高低不同的声音”中“研究弦的音高和哪些因素有关”的实验为例。一是选定一种弦乐器，如吉他，学生在小组中讨论要解决的问题；二是找出哪些因素可能影响弦的音高，推断音高变化可能存在的规律；三是在弦乐器上反复进行弹奏，验证之前的预测；四是设计能够让弦的音高发生连续变化的方案，如先是手指在一根琴弦上移动，让弦振动部分越来越短，识别音高的变化，调节弦的松紧度，手指在多根弦上连续移动，识别出音高的变化；五是修正方案，在弦上试着弹奏，探寻影响弦音高的因素；六是同学之间进行交流，总结和表达各自的观点。

三、直观实验对学生科学学习成效的影响

（一）激发学生科学探究兴趣

在小学科学教学中，教师根据科学课程的主题内容，结合小学生的科学学习基础和认知情况，引入丰富多彩的教学材料，设计科学有效的教学活动，其中就包括相应的實验。根据直观实验的内涵与分类，教师可以准备演示实验方案或者探究实验方案，提前要求学生做好相应的准备。在课堂上，教师通过动手演示或视频演示实验，以及让学生借助实验材料自主参与实验，使学生在这样的过程中，能够有效激发学习科学的兴趣，从实验探究中获得一些知识和技能，更好地提高科学课程的学习效果。教师根据学生实验情况，适当进行一些点拨和指导，以此让学生更好地观察实验，或者自主参与实验探究。

以教科版四上“制作我的小乐器”为例，经过上述几节课程的学习，学生在研究乐器发出声音的秘密后，认识了乐器发出高低不同声音的原理。有了以上的基础，教师要根据本课的主题内容，准备中西方乐器的图片、音频和视频等资源，再准备一些碗碟、筷子、木棒、木板、皮筋等实验材料，还可以让学生自行准备好简单的实验材料。在课堂上，教师先播放编钟敲击、琵琶弹奏、吉他弹奏等视频，然后提问：我们是否也可以自行制作一种简单的乐器呢？接着展示由木板、木棍、皮筋等组成的简单小乐器，弹奏出声响。教师通过进行简单的演示实验，能激发学生参与实验探究的兴趣，促进学生自行参与实验探究。小学生借助之前准备的实验材料，先设计制作方案，画出制作小乐器的示意图；再根据自己的设计，一边制作一边修改；制作完成后试着弹奏，看看能否发出有规律的和高低不同的声音。教师根据小组展示的情况，引领学生根据优缺点进行改进。

（二）更好地理解科学核心概念

科学观念是科学学科核心素养之一，是指在理解科学概念、规律、原理的基础上形成的对客观事物的总体认识。科学观念内涵丰富，在小学科学教学中，教师要让学生更好地形成科学观念的核心素养，首先应让学生很好地理解科学核心素养。直观实验对小学生科学学习成效的影响，还体现在辅助学生理解科学核心概念方面。因此，教师还要根据课程中实验的主题，提前准备一些实验材料，在课堂教学中借助直观实验，帮助学生更好地理解科学课程中的核心概念。学生在教师的指导下参与实验探索，从实验中理解和总结相关科学核心概念。

例如教科版四上“食物中的营养”一课，主要是让学生认识食物中的营养成分，明确食物中的营养成分通常包括糖类、蛋白质、脂肪、维生素、无机盐和水，知道这些都是维持人体生命活动的必备营养物质，要养成均衡膳食的良好习惯。为让学生初步认识淀粉、脂肪、蛋白质这些营养的相关概念，教师可提前准备相应的实验材料，如馒头、植物油、花生仁、碘酒等。在课堂上，教师先演示用碘酒检验食物中是否有“淀粉”的实验，在馒头块上滴入碘酒，观察颜色变化，发现滴入碘酒的部分变为蓝色。因此，教师以此初步总结关于“淀粉”的概念：能够让碘酒变蓝的营养物质是淀粉。基于此背景，教师要求学生按照课本上的步骤，用植物油、棉签、花生仁等材料检验脂肪。教师根据学生用棉签蘸植物油擦纸的实验情况，播放用苏丹III或苏丹IV检验脂肪的实验视频，发现含有脂肪的部分分别呈现橘黄色和红色，以此总结脂肪的概念。教师还要带领学生检验食物中的蛋白质，使用双缩脲试剂滴入蛋白中产生紫色反应，以此总结蛋白质的概念。在以上的实验中，教师先通过演示实验的方式，让学生认识检验食物中营养物质的基本方法，之后再让学生自主参与探究实验，经历实验探究的过程，最后再通过播放实验视频等方式进行总结，得出科学核心概念，能够提高教学成效。

（三）培养学生科学思维能力

基于科学思维核心素养的内涵，教师要重视引领学生进行模型建构，参与到推理论证中，形成创新思维。直观实验涉及实验设计、实验操作、观察思考、数据分析、归纳总结等，在这样的过程中，学生需要基于实验数据进行推理论证，从不同视角分析和探究问题，结合经验事实，抽象概括客观事物，建构一般模型，能够形成科学思维素养。因此，教师还要在小学科学教学中引入直观实验任务，要求学生根据课程主题，结合实验主题，参与探究实验，经历实验探究的过程，以此更好地熟悉实验设计与操作流程，还能形成科学思维素养。

（四）提高学生探究实践能力

为让学生更好地认识和探究自然、获得科学知识、解决科学问题、提高科学探究能力和自主实践能力等，教师要重视培养学生探究实践素养。基于小学科学中的相关课程，结合实验主题，教师要布置自主实验与合作实验任务，要求学生基于实验的主题，参与到实验设计、实验操作、实验探究中。学生需提出科学问题，以此合理猜想和假设，制定实验计划，准备实验材料，设计实验过程，并参与实验操作，得到一些数据，进行数据分析，最终得出某些结论。在这样的过程中，学生可以有效提高探究实践能力。

例如，教科版四上“运动与摩擦力”一课的重点是让学生认识摩擦力产生的原因。知道摩擦力有大小及其与物体的运动方式有关，能通过实验探究运动与摩擦力大小之间的关系，尝试运用不同思路与方法进行科学探究，认识到人们要通过持续改进技术增大或减小摩擦力。以此为基础，各个小组自主参与实验探究过程。教师引导学生做模拟搬运重物的实验，要准备木板、硬纸盒、橡皮、垫圈、滑轮、托盘等器材，设计实验和动手操作方案：四人为一组，分别负责控制硬纸盒，向托盘中加入垫圈，当口令员和记录员；标出硬纸盒的起点与终点，将硬纸盒放于木板上，加入橡皮等重物，装上滑轮与托盘；从一个垫圈开始，逐渐往托盘中增加垫圈数，当硬纸盒开始运动时记录垫圈数量，重复做三次。在完成本项实验后，教师指引学生进行实验分析：通过持续增加垫圈数量感受硬纸盒所受阻力，这是改变了力的大小，当硬纸盒中垫圈数量少时，在阻力影响下保持静止，达到一定数量时，要克服阻碍运动的力，硬纸盒才能运动，这种阻力就是摩擦力。

（五）促进形成正确态度责任

在小学科学教学中，教师还要重视培养学生态度责任素养，这包括严谨求实、大胆质疑、追求创新以及健康生活的科学态度，热爱自然、保护环境等社会责任。教师通过实施实验教学，能更好地促进学生形成正确的科学态度与社会责任。

以教科版四上“营养要均衡”一课为例，基于这个主题内容，教师可以通过实施直观实验教学，要求学生自主设计营养食谱，培养学生热爱自然、节约资源、保护环境的社会责任，以及形成健康的生活态度。教师先借助关于动植物生长的实验视频，让学生认识到食物来之不易，认识到要节约粮食，主动承担起保护环境的责任。教师通过布置自主设计一周健康食谱的任务，要求学生遵循“中国居民平衡膳食宝塔”，根据小学生摄入营养的情况，利用常见食材自主设计健康食谱。教师根据学生的展现情况，对其进行点评，引入规范的一周营养食谱。

综上所述，基于新课标的课程理念，在小学科学教学中，教师結合演示实验和探究实验等直观实验教学，遵循科学实验的流程，展示各种各样的科学实验。引领学生参与实验设计、实验操作、实验探究等，经历分析与研究、交流与探讨的过程，逐步得出实验结论，对小学生科学学习成效有着诸多正向的影响。教师通过运用直观实验教学，能全面提高小学科学教学的效果。

参考文献

[1]朱爱华.浅谈引导式探究教学对小学科学（生物）学习成效的影响[J].新丝路（上旬），2020（10）：245.

[2]过其莉.微课在小学科学实验教学中的应用[J].小学时代，2020（3）：21-22.

[3]祝先会.微课在小学科学实验探究中的运用[J].山海经（教育前沿），2019（2）：235.

[4]钟晓云.小学科学创新性实验设计：以《光是怎样传播的》为例[J].科教导刊·电子版（上旬），2021（1）：111-114.

[5]吴晓红.浅谈小学科学实验记录单的设计[J].教学与管理，2019（5）：48-49.