基于深度學(xué)習(xí)的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究

朱莉妮

小學(xué)科學(xué)是一門以觀察、實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科。李四光曾說“實(shí)驗(yàn)是人類認(rèn)識(shí)自然的重要方法?！薄读x務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》指出：“親身經(jīng)歷以科學(xué)探究為主的學(xué)習(xí)活動(dòng)是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的主要途徑?！?/p>

一、整合實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)

小學(xué)科學(xué)課堂上常常會(huì)有很多演示實(shí)驗(yàn)，而這些演示實(shí)驗(yàn)通常是根據(jù)物質(zhì)的不同性質(zhì)和特點(diǎn)進(jìn)行的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生往往只能觀察到表象并從中得出結(jié)論，思維和創(chuàng)造力無法被激發(fā)，不利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成。為了達(dá)到更好的教學(xué)效果，提升和拓展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ覀儗?shù)字實(shí)驗(yàn)儀器和傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)整合。

如在新教科版三年級(jí)科學(xué)上冊(cè)第一單元第2課“水沸騰了”的教學(xué)中，我們需要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到，沸騰是水受熱超過一定溫度時(shí)發(fā)生的劇烈的汽化現(xiàn)象，沸騰過程中水的溫度不再發(fā)生變化，并利用文字、圖表等方式描述實(shí)驗(yàn)結(jié)果并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。如果我們使用傳統(tǒng)的玻璃溫度計(jì)，那么這一目標(biāo)將很難實(shí)現(xiàn)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中獲取的數(shù)據(jù)，不僅受制于玻璃溫度計(jì)的精度，還受制于讀取數(shù)據(jù)的頻度。利用溫度傳感器，不僅能精確地記錄相同時(shí)間間隔水的溫度變化，更能便捷地將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成圖表，并基于數(shù)據(jù)和圖表對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和處理，為師生定量化研究實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提供支持，幫助學(xué)生獲取真實(shí)的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，有助于學(xué)生理解科學(xué)的本質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

二、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)深度思考

理想的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)可以激發(fā)學(xué)生的求知欲和探究欲，提升學(xué)生的思維能力和動(dòng)手能力，培養(yǎng)他們良好的思維習(xí)慣。科學(xué)教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方案和裝置進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，整合教材中的實(shí)驗(yàn)素材，讓學(xué)生真正成為參與者和思考者。

以“熱是怎樣傳遞的”實(shí)驗(yàn)為例，課堂演示實(shí)驗(yàn)為分組實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生探究熱傳遞的奧秘。教材設(shè)計(jì)將金屬條插入一杯熱水中，通過手來感知熱的傳遞并得出結(jié)論，再以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的結(jié)論。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，首先是酒精燈在金屬條一端加熱，根據(jù)火柴掉落的順序發(fā)現(xiàn)熱傳遞的方向；接著是酒精燈在金屬圓片的邊緣加熱，根據(jù)原片上火柴掉落的順序，發(fā)現(xiàn)熱在金屬片上的傳遞方向。該實(shí)驗(yàn)的不足是：要通過火柴掉落的順序感知熱傳遞的方向，而火柴掉落的快慢與粘火柴所用的蠟的多少有關(guān)。在金屬圓片實(shí)驗(yàn)中，很難讓學(xué)生觀察到以加熱點(diǎn)為圓心的發(fā)散性的熱傳遞方向。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)以往課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)以及日常生活中的發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)優(yōu)化傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置。學(xué)生從變色馬克杯中得到了啟發(fā)，通過探究他們發(fā)現(xiàn)，變色馬克杯的原理其實(shí)就是在杯子外涂了一層變溫油墨，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定溫度后，這層油墨的顏色就會(huì)褪去。于是，我們將實(shí)驗(yàn)中所用的金屬條和金屬圓片的表面涂上變溫油墨，取代用蠟粘上的火柴，這樣的裝置不僅可以重復(fù)使用，而且操作簡(jiǎn)單、便于觀察、節(jié)省時(shí)間。變溫油墨的引入，不僅優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)裝置，也讓學(xué)生學(xué)會(huì)了用心觀察身邊的事物。

三、探究實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)向深度思維

在小學(xué)階段，科學(xué)實(shí)驗(yàn)一般可以分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)兩大類。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)就是根據(jù)教科書的要求，按部就班地操作書上的實(shí)驗(yàn)方案并獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這類實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范性，但是卻不利于學(xué)生思維的深度發(fā)展和整體科學(xué)素養(yǎng)的提升。而探究性實(shí)驗(yàn)的基本步驟就是圍繞主題提出問題、做出假設(shè)、設(shè)計(jì)方案、開展實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論、交流討論、反思評(píng)價(jià)，重視對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和方法的指導(dǎo)，關(guān)注學(xué)生的思維發(fā)展和深度學(xué)習(xí)。

在教學(xué)“拱形的力量”一課時(shí)，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)就是告訴學(xué)生拱形會(huì)向下向外傳遞承受的壓力，可以承受很大的壓力。當(dāng)我們把該實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn)時(shí)，就可以更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們的求知欲，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。課堂任務(wù)就是要在一定的跨度內(nèi)搭建一座紙橋，學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，自然而然地想到平板橋和拱橋兩種形式。通過實(shí)驗(yàn)他們發(fā)現(xiàn)，拱橋的承壓能力要比平板橋的承壓能力強(qiáng)。此時(shí)，教師提高任務(wù)難度，要求搭建一處承壓能力更強(qiáng)的紙拱橋，但是不能增加橋面的厚度和寬度，不能改變橋的形狀。于是，學(xué)生就會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)紙拱橋承壓后拱形高度變低，并向兩側(cè)發(fā)生形變。為了讓紙拱橋承壓能力更強(qiáng)，學(xué)生從兩個(gè)方面動(dòng)腦筋：有的在橋下加了一根柱子來抵抗向下的形變，有的在橋的兩側(cè)增加了路基來抵抗兩側(cè)的形變。學(xué)生在解決課堂問題的過程中，思維能力得到鍛煉和提高。

四、拓展實(shí)驗(yàn)，助推深度研究

小學(xué)科學(xué)教師要努力為學(xué)生設(shè)計(jì)與個(gè)性特征相適應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)活動(dòng)，讓學(xué)生獲得學(xué)習(xí)的快樂，嘗到科學(xué)學(xué)習(xí)的甜頭，收獲積極的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

在教學(xué)“鐵生銹”一課的“鐵制品的保護(hù)”知識(shí)時(shí)，教師就可以把實(shí)驗(yàn)延伸到課外，開展家庭實(shí)驗(yàn)，拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)空間，喚起學(xué)生愉悅的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，探究鐵制品生銹的原因，并在生活中尋找保護(hù)鐵制品的方法，思考其原理。雖然實(shí)驗(yàn)是在課外開展的，但學(xué)生在班級(jí)群內(nèi)上傳的視頻、照片、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等表明，學(xué)生的思維角度是多元的、多向的。學(xué)生從真實(shí)的生活情境中獲取信息、加工信息并提煉相關(guān)科學(xué)知識(shí)。在課外實(shí)驗(yàn)過程中，他們學(xué)會(huì)了思考，學(xué)會(huì)了質(zhì)疑，并培養(yǎng)了學(xué)生運(yùn)用所學(xué)科學(xué)知識(shí)解決身邊實(shí)際問題的能力，強(qiáng)化了學(xué)?？茖W(xué)教育與學(xué)生現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系，更好地提升了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生在真實(shí)、有意義的情境中開展深度學(xué)習(xí)。

（作者單位：江蘇省太倉(cāng)市科教新城實(shí)驗(yàn)小學(xué)）

責(zé)任編輯：閔 婕