優(yōu)化探究實驗引導(dǎo) 提升科學核心素養(yǎng)

王海勇

摘 要：在小學科學教學中，開展探究實驗教學是十分重要的。通過探究實驗教學能夠有效地促進學生對科學知識進行內(nèi)化。教師是學生探究實驗的引導(dǎo)者，教學中，要引導(dǎo)制定“探究計劃”，提升實驗設(shè)計能力；引導(dǎo)探尋“探究證據(jù)”，提升實驗探究能力；引導(dǎo)開展“探究交流”，提升分析推理能力，以此促進學生科學核心素養(yǎng)的提升。

關(guān)鍵詞：小學科學；探究實驗；核心素養(yǎng)

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】B 【文章編號】1008-1216（2017）05B-0076-02

所謂科學探究活動，指的是以科學學習作為核心進行的探究活動。進行科學探究，對小學生的學習積極性效果非常明顯，一方面，能使小學生體驗到進行探究所帶來的樂趣；另一方面，有助于提升小學生的科學素養(yǎng)。在小學科學教材中，安排了非常多的實驗活動，而在這些活動中，科學探究實驗就是其主要形式。不過，在課堂教學實際中，經(jīng)?？梢钥吹竭@樣的現(xiàn)象，即學生參與實驗的熱情很高，但是在與學生的交流中得知，其實驗?zāi)芙鉀Q什么樣的問題并不清楚，還停留在“為實驗而實驗”的層面上。顯然，這與科學探究的本質(zhì)要求嚴重不符，也就無法真正實現(xiàn)科學探究的價值。教師是學生探究實驗的引導(dǎo)者，從教師的層面上來說，其重要職責可以用三個關(guān)鍵詞即“培養(yǎng)”“引領(lǐng)”“幫助”進行概括，教師對學生的探究實驗進行有效引領(lǐng)才能促使學生科學核心素養(yǎng)的提升。

一、引導(dǎo)制定“探究計劃”，提升實驗設(shè)計能力

探究實驗作為一種實踐研究活動，具有自身的特點，體現(xiàn)為有目的性、有計劃性及有步驟性。在教學實踐中，當學生開展探究實驗之前，應(yīng)幫助其對實驗?zāi)康倪M行明確了解，只有明確實驗?zāi)康模吨袆硬庞幸饬x。具體來說，也就是要明確這些問題，即：進行實驗主要解決哪些方面的問題？需要準備好哪些實驗材料？采取的實驗方法及步驟是什么？在進行實驗時應(yīng)注意哪些方面？可能會得出哪些實驗結(jié)果？引導(dǎo)學生對這些問題進行梳理及明確之后，再安排其制定探究實驗方案。

在小學科學所采取的實驗方法中，主要有兩種典型方法，一種是對比實驗，另一種則是模擬實驗，采取的實驗方法不同，所制定的探究實驗方案必然也不同。

（一）引導(dǎo)制定“對比實驗”方案

選擇對比實驗法，實際上就是運用比較方法，來對事物性質(zhì)及變化規(guī)律進行揭示。在該類實驗方法中，需要對變量進行控制，可以說這是此種實驗方法的基本要求。在開展對比實驗教學之前，教師不要急于安排學生進行實驗，而是要引導(dǎo)學生學會對問題進行分析，并提出解決問題的諸多假設(shè)，之后再進行提問，即：“該問題究竟與哪個方面的因素有關(guān)？如何對該假設(shè)是否正確進行驗證？”還要引導(dǎo)學生對這些問題進行思考，思考非常關(guān)鍵，思考的問題為：“主要是誰和誰所進行的對比？是否已經(jīng)分清對照組和實驗組？如何才能突出對比這個因素？可能會出現(xiàn)哪些實驗結(jié)果？能推斷的對應(yīng)結(jié)論是什么？”通過這樣的方式，幫助學生對實驗的要領(lǐng)進行掌握，確保實驗在具有可操作性的同時，還要確保其在結(jié)果方面的正確性。

例如，《抵抗彎曲》這一實驗主要是對橫梁的抗彎曲能力，以及與寬度之間的關(guān)系進行研究。當學生認為橫梁的抗彎曲能力與橫梁的寬度存在相關(guān)關(guān)系時，教師則可以適時地提出問題，即如何通過實驗的方式對該假設(shè)進行驗證？而在獲得設(shè)計“對比實驗”這個回答之后，則要求學生對該設(shè)計的注意事項進行說明。之后，再把實驗研究方案展示出來，通過交流的方式對該方案進行修正及完善。借助這樣的引導(dǎo)方式，來確保對比實驗所具有的可操作性，使得數(shù)據(jù)具有嚴謹性及精確性，并在此基礎(chǔ)上形成最終的實驗研究方案。

（二）引導(dǎo)制定“模擬實驗”方案

模擬實驗作為一種實驗方法，指的是結(jié)合模擬對象所具有的本質(zhì)特性，在這基礎(chǔ)上構(gòu)建模型，在模型上解釋對象及認識對象。在開展模擬實驗之前，也需要進行相應(yīng)的引導(dǎo)，而在引導(dǎo)的關(guān)鍵因素上，則是實驗材料的選擇，且在材料的選擇上，要盡量與原事物接近，這是確保模擬實驗效果的重要環(huán)節(jié)?；诖?，在設(shè)計實驗方案時，教師要注重引導(dǎo)學生對模擬的實驗材料進行選擇，使得實驗材料和模擬自然事物之間，實現(xiàn)一一對應(yīng)，最后，對實驗方案進行確定，以便確保模擬實驗具有科學性。

例如，“日食形成”這一模擬實驗的重點是讓學生對產(chǎn)生日食現(xiàn)象的原因進行分析，并結(jié)合分析結(jié)果進行猜測，同時，還能借助模擬日食時的天體構(gòu)成，以及模擬的運動方式，以此來對之前的猜測進行驗證。教學中，我安排學生先對日食的現(xiàn)象特征進行描述，學生主要進行了這些描述，即“太陽好像隱藏在一個物體之下”“擋光的物體呈球形形狀且并不透明”等等。在完成這個環(huán)節(jié)之后，則引導(dǎo)學生對兩個問題進行假設(shè)：“是不是有什么天體把太陽的光輝擋住了？”“應(yīng)設(shè)計什么樣的模擬實驗來對假設(shè)進行驗證？”之后則引導(dǎo)學生進行思考：“需要準備的實驗材料是什么？分別對什么進行模擬？”學生根據(jù)發(fā)生日食所體現(xiàn)出來的特點，選擇用手電筒來表示太陽，地球的代表物則是地球儀，月球的代表物是乒乓球。再次引導(dǎo)學生進行思考：“如何用這三個物體，來對天體運動進行動態(tài)模擬？”“在實驗中，可能會出現(xiàn)哪些方面的現(xiàn)象？”

這樣，學生在教師的引導(dǎo)下進行討論，通過實驗的方式把結(jié)論展示出來。借助模擬操作方式，讓學生對事物的本質(zhì)進行探究，并在此過程中提升學生的科學探究能力。

二、引導(dǎo)探尋“探究證據(jù)”，提升實驗探究能力

在進行科學探究時，要“注重事實，盡量通過借助設(shè)計活動的方式，引導(dǎo)學生得出相應(yīng)的結(jié)論”?；诖耍處熜枰卦诮虒W實踐中進行引導(dǎo)，在這個過程中提升學生的實證意識與能力，促使學生在這個過程中逐漸建構(gòu)科學概念。

例如，在《抵抗彎曲》這個實驗教學活動中，出于“尊重數(shù)據(jù)，并注重以數(shù)據(jù)實證建構(gòu)概念”的需要，對學生進行循序漸進的引導(dǎo)。其中在第一步，安排學生先進行預(yù)測，也就是根據(jù)自身的經(jīng)驗，對3cm、6cm以及12cm不同寬度的紙橫梁，所“能承受墊圈的個數(shù)”進行預(yù)測，且對之所以進行該預(yù)測進行說明；第二步，引導(dǎo)學生進行實驗，也就是按照實驗方案在對變量進行控制的條件下，通過改變自變量的方式進行實驗，并對“紙橫梁能承受墊圈的個數(shù)”進行記錄實測；第三步，引導(dǎo)學生進行重復(fù)實驗，并對實驗數(shù)據(jù)進行記錄；最后，引導(dǎo)學生對數(shù)據(jù)進行處理。通過這樣的方式，讓學生明確在實證研究上，要通過實驗的方式獲得真實數(shù)據(jù)，通過該方式獲得的數(shù)據(jù)才具有實證意義，在依據(jù)效力上才更強。

由學生負責設(shè)計實驗方案，在完成方案設(shè)計之后，教師需要給予相應(yīng)的引導(dǎo)，也就是引導(dǎo)學生著重對這些方面的問題進行重點研究，具體為：“對實驗的現(xiàn)象、結(jié)果以及數(shù)據(jù)進行預(yù)測”“并注重進行思考，哪些證據(jù)可以用來解決當前的研究問題”等。之后，則讓學生反復(fù)進行實驗，在尊重實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建相應(yīng)的概念意識，做好實驗數(shù)據(jù)的記錄工作，而在具體記錄方式的選擇上，則可以結(jié)合實驗的具體情況進行選擇，通過文字記錄的方式，也可以采取圖片記錄的方式等。

三、引導(dǎo)開展“探究交流”，提升分析推理能力

進行科學教學，對科學概念，以及科學探究的雙螺旋結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)發(fā)展非常關(guān)鍵。為此，在形成概念的過程中，除了引導(dǎo)學生學會用證據(jù)來進行驗證之外，還要學會從邏輯這個層面上進行推理。對此，教師要發(fā)揮重要作用，通過有效的引導(dǎo)方式，幫助學生建立邏輯關(guān)系，也就是實驗現(xiàn)象和事實證據(jù)，以及與科學概念之間的邏輯關(guān)系，并立足于事實，在此基礎(chǔ)上形成科學概念。基于此，在結(jié)束實驗之后，教師則要安排學生進行邏輯推理，逐漸培養(yǎng)學生形成科學的推理能力。

例如，《我們身邊的物質(zhì)》這一實驗教學的難點為對物質(zhì)的變化過程進行認識時，是否能觀察到生成“新物質(zhì)”。為此，安排學生進行實驗，也就是“折斷粉筆”實驗及“燃燒火柴”實驗，學生在完成這兩個實驗之后，在觀點上并沒有形成統(tǒng)一，而是具有三種觀點：“折斷粉筆之后，并沒生成新的物質(zhì)，燃燒后的火柴，能生成新的物質(zhì)，即灰燼”“折斷粉筆之后，能產(chǎn)生新的物質(zhì)，即粉筆灰；而燃燒火柴之后，能生成新的物質(zhì)，即灰燼”“折斷粉筆之后，能產(chǎn)生新的物質(zhì)，即粉筆灰；燃燒火柴之后，共生成兩種新物質(zhì)，具體包括黑色物質(zhì)及灰燼”。

學生對以上兩個實驗，之所以產(chǎn)生不同的結(jié)論觀點，主要與其對“新物質(zhì)”的理解不同有關(guān)，有的學生認為“有東西產(chǎn)生”就等于產(chǎn)生“新物質(zhì)”，顯然，前面的認識是錯誤的，對此筆者進行了糾正。在具體糾正上，采用交流質(zhì)疑的方法，引導(dǎo)學生對“粉筆灰、黑色物質(zhì)以及灰燼是否是新物質(zhì)”進行分析，之后再通過引導(dǎo)及驗證的方式，讓學生意識到，當把粉筆灰收集起來之后，還可以寫字，其在本質(zhì)上并沒有發(fā)生變化，自然也就不是新物質(zhì)。而火柴燃燒后的灰燼則不同，其一定是新物質(zhì)。最后得出這樣的結(jié)論，即如果“火柴在燃燒過程中，能完全燃燒，則會產(chǎn)生新物質(zhì)，即灰燼，但是如果沒有完全燃燒，則變?yōu)樘?，炭和灰燼在性質(zhì)上并不同，是不同的物質(zhì)”。

以上教學中，一方面，教師安排學生針對結(jié)論進行討論；另一方面，則引導(dǎo)學生學會反思，也就是對探究實驗的過程進行思考，并逐漸在這個過程中提升其科學素養(yǎng)方面的能力。

總之，在科學學習中其核心是科學探究活動，而科學探究活動在形式上較多，其中科學探究實驗則是其主要形式。在小學階段，由于小學生的科學認知能力還需要提升，為此，需要教師在這個過程中注重進行引導(dǎo)，并在進行引導(dǎo)的過程中注重結(jié)合小學生的認知特點，引導(dǎo)學生通過親自進行實驗的方式，采用計劃策略、數(shù)據(jù)策略及交流策略等方式，促使小學生在科學探究能力及素養(yǎng)方面不斷實現(xiàn)提升。

參考文獻：

[1]吳康勤.小學科學實驗教學有效性的實踐探究[J].西部素質(zhì)教育，2016，（24）.

[2]張運法.小學科學探究性實驗教學方法的探討[J].才智，2016，（3）.