始于精心設(shè)計的科學(xué)實驗教學(xué)探究

在科學(xué)技術(shù)突飛猛進的新時代，科學(xué)教育迎來了前所未有的新機遇，也帶來了空前的挑戰(zhàn)。2023年5月，教育部等十八部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于加強新時代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》，系統(tǒng)部署在教育“雙減”中做好科學(xué)教育加法，一體化推進教育、科技、人才高質(zhì)量發(fā)展。為響應(yīng)這一號召，各地中小學(xué)紛紛調(diào)整課程設(shè)置，強化科學(xué)實驗教學(xué)，鼓勵學(xué)生參與科學(xué)競賽和創(chuàng)新實踐活動，以期培養(yǎng)出更多具有創(chuàng)新精神和實踐能力的科學(xué)人才。

但當(dāng)前實驗教學(xué)依然存在以下幾點問題：一是實驗設(shè)計不科學(xué)、學(xué)生缺乏獨立探索的興趣和能力?，F(xiàn)階段的科學(xué)教材和實際的科學(xué)課堂教學(xué)都十分重視實驗教學(xué)，但在實際授課過程中，由于授課時間和教師實驗經(jīng)驗和能力的差異，大多數(shù)教師止步于教材提供的方案設(shè)計，很少有教師能提供科學(xué)的實驗設(shè)計指導(dǎo)。多數(shù)學(xué)生因為學(xué)習(xí)能力不足或動手操作能力不足，也不能有效地參與實驗。二是輕視實驗過程和對實驗現(xiàn)象的觀察、記錄、思考。大多實驗記錄只簡單記錄實驗現(xiàn)象和結(jié)論，而沒有記錄實驗過程中的觀察和思考。在評價維度上，對學(xué)生的評價僅限于是否參與了實驗等淺層事項，而真正體現(xiàn)實驗教學(xué)成效的維度，如學(xué)生的科學(xué)思維、創(chuàng)新能力、解決問題能力等并沒有過多涉及。三是重視結(jié)論，輕視知識的獲得過程。實際教學(xué)中，教師更多關(guān)注的是學(xué)生對實驗結(jié)論的掌握，對于實驗不算成功的小組，以及實驗不成功的原因，很少能給予足夠的關(guān)注和引導(dǎo)，這在一定程度上降低了學(xué)生對知識的探索興趣。

小學(xué)科學(xué)教育中實驗教學(xué)的重要性不言而喻。《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確提出，學(xué)生要掌握觀察、實驗、測量、推理、解釋等基本的科學(xué)方法，形成科學(xué)探究的意識。實驗教學(xué)中對實驗過程和現(xiàn)象的觀察、記錄、思考，決定著實驗教學(xué)的完成度和學(xué)生探究能力的提升程度。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，教師要精心設(shè)計實驗活動，確保實驗內(nèi)容既符合學(xué)生的認(rèn)知水平，又能激發(fā)他們的好奇心和探究欲，讓學(xué)生通過動手操作，實際觀察科學(xué)現(xiàn)象，更深刻地理解科學(xué)概念。

觀察是獲取實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的直接手段，是一個多角度、多形式、多層次的感知過程。只有通過觀察，學(xué)生才能直觀地了解實驗過程中發(fā)生的各種變化。記錄是實驗教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，通過記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，學(xué)生可以將觀察結(jié)果轉(zhuǎn)化為具體的、可量化的信息，有助于他們更深入地理解實驗原理和科學(xué)知識。思考是實驗教學(xué)的核心。在觀察和記錄的基礎(chǔ)上，學(xué)生需理解實驗現(xiàn)象背后的科學(xué)原理和規(guī)律，建立知識間的聯(lián)系和框架，形成完整的知識體系。觀察、記錄、思考三個環(huán)節(jié)相互關(guān)聯(lián)、相互促進，共同構(gòu)成了實驗教學(xué)的基本體系。在此基礎(chǔ)上，本文提出了小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)的以下措施。

實驗開始前，指導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計實驗。教材對于實驗的方案設(shè)計有一定的指導(dǎo)，但各個學(xué)校的情況不同，需結(jié)合自身實際準(zhǔn)備實驗材料，給學(xué)生提供盡可能多的可選器材，鼓勵學(xué)生創(chuàng)造性設(shè)計實驗方案，使學(xué)生不再只是學(xué)習(xí)者，執(zhí)行者，更多地成為實驗的創(chuàng)造者、主導(dǎo)者，提升學(xué)生對實驗的興趣，培養(yǎng)他們自主學(xué)習(xí)和探索的能力。為活躍學(xué)生思維，教師可以通過提問的方式，引導(dǎo)學(xué)生思考問題，如在“力的作用”實驗中，教師可以提問：力的作用有什么特點？如何判斷力的作用效果？培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，并讓學(xué)生從不同角度出發(fā)設(shè)計實驗步驟。

實驗過程中，培養(yǎng)學(xué)生的動手和觀察能力。首先，教師要進行示范和指導(dǎo)，讓學(xué)生掌握實驗的基本操作要領(lǐng)。并教會學(xué)生如何觀察，包括觀察對象、觀察角度、觀察順序等。例如，在觀察植物生長時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從種子發(fā)芽、葉片生長、開花結(jié)果等不同階段進行觀察。其次，引導(dǎo)學(xué)生在實驗過程中密切關(guān)注實驗過程、記錄實驗現(xiàn)象、思考實驗現(xiàn)象產(chǎn)生的結(jié)論和原因，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，同時加深對科學(xué)原理的理解。在實驗記錄中，學(xué)生需要詳細(xì)描述實驗步驟，包括所使用的材料、設(shè)備的操作方法以及實驗的具體流程。針對小學(xué)學(xué)生語言能力不足的問題，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生以多種形式記錄實驗，如畫示意圖，并輔以簡略文字輔助，以提高學(xué)生的參與積極性。

實驗完成后，對實驗進行反思拓展。一是分析造成實驗過程偏差的關(guān)鍵要素，包括實驗設(shè)計存在的不足、實驗操作的失誤、儀器設(shè)備的不精確、實驗環(huán)境的影響等，進而改進實驗方案，以確保在未來的實驗中能夠獲得更加準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)。二是引導(dǎo)學(xué)生進行小組討論，通過交流不同的實驗體驗和發(fā)現(xiàn)，促進學(xué)生之間的相互學(xué)習(xí)和啟發(fā)。三是鼓勵學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造力，從不同的角度思考問題，提出新的觀點和假設(shè)，提升學(xué)生的自學(xué)能力和探究能力，甚至創(chuàng)造性地為解決實際問題設(shè)計方案。四是撰寫實驗報告，將實驗?zāi)康?、步驟、結(jié)果、分析及反思等內(nèi)容系統(tǒng)地記錄下來，進一步鞏固所學(xué)知識，提升分析問題和解決問題的能力。此外，也要注重培養(yǎng)學(xué)生的實驗安全意識，回顧在實驗過程中是否嚴(yán)格遵守了安全操作規(guī)程，對于存在的安全隱患進行及時排查和整改。強調(diào)實驗廢棄物的正確處理，確保實驗室環(huán)境的清潔與安全，為后續(xù)的實驗教學(xué)創(chuàng)造良好的條件。通過這樣的過程，學(xué)生不僅能夠加深對實驗原理的理解，還能夠提高解決復(fù)雜問題的能力，為將來的科學(xué)學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。

（作者單位：山東省濟南市段店小學(xué)）