建立科學(xué)概念改變實(shí)驗教學(xué)方法

王繼兵

科學(xué)課實(shí)驗教學(xué)，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)不可或缺的重要方面?？茖W(xué)課實(shí)驗教學(xué)有其自身特點(diǎn)，在培養(yǎng)核心素養(yǎng)的背景下，小學(xué)科學(xué)實(shí)驗課該如何教學(xué)，值得認(rèn)真思考。

一、科學(xué)課實(shí)驗教學(xué)應(yīng)該著眼于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高

科學(xué)課堂實(shí)驗，同科學(xué)家做實(shí)驗一樣，也應(yīng)遵循一定的操作規(guī)范和操作流程，才可能采集到有價值的實(shí)驗數(shù)據(jù)，從而得出科學(xué)的實(shí)驗結(jié)論?？墒?，小學(xué)生的課堂實(shí)驗，不只是為了完成實(shí)驗，更要在實(shí)驗教學(xué)中對標(biāo)學(xué)生的核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)，精心設(shè)計，著眼于人的發(fā)展，這與整個科學(xué)教學(xué)以及整個教育目標(biāo)是一致的。

在科學(xué)領(lǐng)域，我們該關(guān)注科學(xué)素養(yǎng)的哪些方面呢？胡衛(wèi)平教授指出：科學(xué)觀念及應(yīng)用、科學(xué)思維及創(chuàng)新、科學(xué)探究與實(shí)踐、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是我們必須關(guān)注的。由于科學(xué)實(shí)驗強(qiáng)調(diào)操作性，因此，科學(xué)觀念、科學(xué)思維與科學(xué)態(tài)度，往往容易在實(shí)驗教學(xué)中被忽視。

二、科學(xué)課實(shí)驗教學(xué)應(yīng)該幫助學(xué)生建立科學(xué)概念

2017版《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確提出了科學(xué)學(xué)習(xí)的主要概念。概念不等于科學(xué)知識，需要學(xué)生在現(xiàn)象的基礎(chǔ)上進(jìn)行抽象概括，從而得到有關(guān)事物的規(guī)律或本質(zhì)。在實(shí)驗教學(xué)中，要充分引導(dǎo)學(xué)生從多種現(xiàn)象中找規(guī)律，透過現(xiàn)象看本質(zhì)，最終形成科學(xué)的重要概念。

筆者曾有幸觀摩了寧波市北侖區(qū)小港實(shí)驗學(xué)校丁言君老師執(zhí)教的《運(yùn)動和摩擦力》視頻課。課中，丁老師就巧妙地通過實(shí)驗，幫學(xué)生逐步建立了“摩擦力”的概念。丁老師先讓學(xué)生都想辦法產(chǎn)生摩擦，或讓學(xué)生雙手互擦，或讓學(xué)生手擦褲子，使之真實(shí)體驗到摩擦的感受。丁老師再演示手捂頭皮，形象揭示摩擦產(chǎn)生的必要條件——兩個物體接觸并產(chǎn)生運(yùn)動或想要運(yùn)動。然后讓學(xué)生腳擦地面再感受摩擦，并引導(dǎo)其感受有一種阻礙運(yùn)動的力，水到渠成地幫學(xué)生建立了摩擦力的概念。

所以，科學(xué)實(shí)驗不僅僅是為了完成實(shí)驗，還要充分利用實(shí)驗的設(shè)計，觀察操作過程以及實(shí)驗過程中的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)、感受，進(jìn)行必要的抽象概括，幫助學(xué)生建立必要的科學(xué)概念。

三、科學(xué)課實(shí)驗教學(xué)應(yīng)該幫助學(xué)生發(fā)展科學(xué)思維

胡衛(wèi)平教授指出：教學(xué)的核心是思維，學(xué)習(xí)的關(guān)鍵是思考。因此，小學(xué)科學(xué)實(shí)驗，更應(yīng)關(guān)注學(xué)生的思維。

（一）提出實(shí)驗需要解決的問題讓思維有品質(zhì)

提出有價值的問題比解決問題更重要。為什么要做實(shí)驗？實(shí)驗是為了解決什么問題？在一定的現(xiàn)實(shí)情境下，提出實(shí)驗要解決的問題，本身就凸顯了思維的品質(zhì)。

我在教學(xué)五年級《擰螺絲釘?shù)膶W(xué)問》一課時，首先組織學(xué)生進(jìn)行“比誰擰得快又輕松”的體驗式活動，在展示任務(wù)與工具后，我問學(xué)生：“你認(rèn)為用哪把螺絲刀擰得快又輕松？為什么這樣認(rèn)為？”接著進(jìn)行分組體驗，學(xué)生最后匯總感受：似乎大螺絲刀更省力一些。我又追問：“你認(rèn)為我們該確定研究什么問題？”讓學(xué)生用自己的語言描述需要研究的問題，從而讓其通過思考，概括出需要研究的問題是“是否省力與螺絲刀把的大小的關(guān)系” 。這樣由現(xiàn)象、體驗到聚焦問題，發(fā)展了學(xué)生的思維。

（二）實(shí)驗方案的設(shè)計讓思維更縝密

科學(xué)實(shí)驗需要用怎樣的方案，需要準(zhǔn)備什么樣的材料，要控制哪些影響實(shí)驗的條件，要分哪些步驟進(jìn)行實(shí)驗，要觀察和記錄哪些有效的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，如何進(jìn)行分工協(xié)作……這些實(shí)驗方案涉及的細(xì)節(jié)，都需要周密細(xì)致地考慮。教師在教學(xué)中千萬不能完全放手交給學(xué)生去完成，而應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生多方考慮，啟發(fā)思維，追問不足，引起反思，在不斷完善實(shí)驗方案的過程中讓思維更縝密。

以教學(xué)《建橋梁》一課為例。在共同討論確定實(shí)驗方案的過程中，我通過追問的方式問學(xué)生：實(shí)驗方案中“平板橋”與“拱橋”實(shí)際承載重物的厚度一樣嗎？從而使學(xué)生反思到了“拱橋”實(shí)際承載重物的，是由橋面的一層卡紙加上成拱的一層卡紙，變成了兩層，與“平板橋”“斜拉橋”的實(shí)際單層橋面去比較，并不具有可比性。該如何改進(jìn)呢？學(xué)生通過討論反思，將“平板橋”“斜拉橋”的橋面也變成雙層，獲得了學(xué)生的認(rèn)可。由此可見，完善實(shí)驗方案的過程，就是訓(xùn)練學(xué)生思維縝密的黃金時機(jī)。

（三）實(shí)驗數(shù)據(jù)的有效分析讓思維更顯成熟

實(shí)驗的目的是獲得有效的實(shí)驗數(shù)據(jù)，從而為實(shí)驗結(jié)論的正確性提供保證。我們要在實(shí)驗教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生客觀正確地看待數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，尋找數(shù)據(jù)中的規(guī)律和本質(zhì)。我們更要引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注異常數(shù)據(jù)，查找異常數(shù)據(jù)背后的影響因素，給出科學(xué)合理的解釋，在這樣的教學(xué)過程中使學(xué)生的思維更加趨向成熟。

王天鋒老師在教學(xué)“研究磁鐵”的內(nèi)容時，就在眾多常規(guī)條形磁鐵（磁極在兩端）中夾了一塊非常規(guī)條形磁鐵（磁極在兩側(cè)），學(xué)生在實(shí)驗時觀察到了異常的實(shí)驗現(xiàn)象，教師積極引導(dǎo)，再提出“是磁鐵的磁極在兩端的認(rèn)知錯了，還是判斷錯了？”的研究新問題，然后設(shè)計方案，與學(xué)生一起再進(jìn)行探究，實(shí)現(xiàn)了師生再共同發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)造的思維多維發(fā)展。

以上思考，緊扣學(xué)生的核心素養(yǎng)形成，以發(fā)展思維為核心，幫助學(xué)生建立科學(xué)概念，更潛移默化地幫學(xué)生確立了實(shí)事求是的科學(xué)研究態(tài)度。實(shí)驗教學(xué)，我們只有不斷轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，改變實(shí)驗教學(xué)的方法，立足樹人，才會事半功倍。