科學實驗的科學組織方式探究

桑玲

［摘 要］科學實驗是科學課程的重要組成部分，是提高學生科學綜合素養(yǎng)的有效途徑。教師要積極地篩選實驗內容，為學生創(chuàng)造參與實驗的機會，并從實驗設計、實驗引導、實驗過程、實驗總結、實驗拓展等環(huán)節(jié)給出具體規(guī)劃和組織，以有效提升科學實驗教學的品質，帶給學生全新而豐富的科學學習體驗。

［關鍵詞］科學實驗；教學組織；學科素養(yǎng)

［中圖分類號］ G623.6［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1007-9068（2022）36-0084-03

科學實驗是科學課程的重要組成部分，是提高學生科學綜合素養(yǎng)的有效途徑。學生對科學實驗有參與熱情，教師要做好教學組織，對實驗設計、實驗引導、實驗過程、實驗總結、實驗拓展等不同環(huán)節(jié)進行積極探索，確?？茖W實驗操作的順利、高效進行。學生進入實驗環(huán)節(jié)后的思維是活躍的。教師要基于學生的學習心理和學情實際，為學生提供更多交流互動的機會，引導學生通過分析實驗過程和實驗數(shù)據(jù)，總結實驗結果，幫助學生在深度探索中建立學科認知體系，促使學生在實驗中獲得學科認知能力的提升。

一、創(chuàng)新實驗設計，貼近生活實際

唯有結合生活實際，才能做出相對科學的判斷。在科學課程中開展科學實驗時，教師不僅要對實驗內容和實驗形式的創(chuàng)新進行深入研究，還要對實驗開展的條件進行具體分析，為學生設計出恰當?shù)膶嶒灣绦颉Ｈ绻軌蛟谠O計實驗時對接學生的生活實際，科學實驗的助學效果會更為突出。

例如，教學教科版科學教材五年級上冊《種子發(fā)芽實驗》一課時，教師布置貼近學生生活實際的課外實驗任務：“請同學們自行選擇種子，如綠豆、黃豆、紅豆等，將種子放在合適的器皿中，確保水分、溫度等條件，等種子發(fā)芽后，對發(fā)芽情況進行觀察。三天后，將發(fā)芽的種子移種到花盆中，每天對其進行觀察，記錄其生長情況，認真思考什么條件會影響植物的生長。將自己的實驗過程和想法記錄下來，在課堂上與大家分享。”這一實驗的操作難度相對較低，學生都能夠積極響應，自行在家中展開實驗操作。在課外實驗開展過程中，教師可以利用網(wǎng)絡交互平臺進行遠程調度，為學生提供一些必要的觀察指導。經(jīng)過一段時間的觀察，學生對種子發(fā)芽實驗有了更完整的認識。之后，教師組織學生開展集體討論活動，讓學生在學習小組內介紹自己的實驗操作情況，對影響種子發(fā)芽的因素進行討論，課堂互動交流氣氛熱烈。

為調動學生的學習主動性，教師還可以在此基礎上設計適當?shù)难由烊蝿眨骸盀榱烁玫靥骄坑绊懛N子發(fā)芽的因素，我們還可以與家長共同開展對比實驗，利用現(xiàn)有條件改變實驗中的要素，如給一顆種子澆水，讓另一顆種子保持干燥等。請大家在家長的協(xié)助下將實驗過程寫成日記，用數(shù)據(jù)、圖片等記錄下自己的操作經(jīng)歷?！苯處熥尲议L參與到課外實驗任務中來，既能讓家長憑借自己的生活經(jīng)驗指導孩子進行操作，又能增進家長和孩子之間的交流，有助于課外科學實驗的順利開展。

上述教學，教師設計了生活化實驗任務，讓學生利用生活中常見的事物進行實驗操作，給學生提供更多貼近生活實際的探索機會。這樣的實驗對操作環(huán)境的要求不是很高，大多數(shù)學生能夠順利進入到實驗環(huán)節(jié)，在實驗過程中獲得豐富的體驗?？茖W實驗的組織需要創(chuàng)新設計，教師要發(fā)揮關鍵作用，基于學生的學情實際進行實驗設計和組織，以調動學生參與實驗的主動性，培養(yǎng)學生的科學實驗意識。

二、優(yōu)化實驗引導，強化組織效果

“教無定法，貴在得法。”實驗教學也是如此，開展科學實驗需要方法的支持。教師在實驗操作過程中要為學生提供多元化的方法支撐，及時給予方法指導，引導學生積極投身實驗操作，對實驗內容進行分析，對實驗程序、實驗材料做好規(guī)劃和準備，利用實驗猜想發(fā)散思維，建立學科認知。教師在具體組織時要準備好實驗材料，或者鼓勵學生參與對實驗材料的收集活動，以帶給學生具有新鮮感的實驗體驗。

例如，教學教科版科學教材五年級上冊《蚯蚓的選擇》一課時，教師可優(yōu)化實驗引導，要求學生在課前準備一些紙盒子、玻璃瓶等材料。在實驗操作階段，學生根據(jù)教師的指導進行實驗操作，分別設計不同的環(huán)境——一個是明亮干燥的，另一個是潮濕陰暗的，觀察蚯蚓對環(huán)境的選擇。教師讓學生自行組成實驗團隊，展開集體實驗操作，觀察蚯蚓對環(huán)境的選擇。學生進入實驗環(huán)節(jié)，共同觀察實驗現(xiàn)象并進行集體討論，最終得出實驗結論：蚯蚓喜歡較為潮濕陰暗的環(huán)境。教師引導學生總結實驗過程，對實驗操作步驟和實驗結果進行解讀，理順實驗操作過程，得出實驗結論。在整個實驗操作過程中，教師觀察各個小組的實驗操作情況，重點表揚表現(xiàn)較好的學習小組，并鼓勵沒有順利獲得實驗結論的小組，讓他們不要灰心，再接再厲。

此外，在生活中，學生也會碰到跟實驗相類似的情況，教師可以鼓勵學生進行延伸觀察：“我們有時候會在路邊看到蚯蚓，蚯蚓為什么會自己從泥土中爬到路邊呢？請大家細致觀察?？梢圆捎枚喾N方法搜集資料、探尋原因，把你的想法寫下來，與全班同學進行交流?！睂W生雖然對這一現(xiàn)象比較熟悉，但大多數(shù)學生無法說出這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。教師適時給出引導：“大家可以回家問問家長，或者是借助網(wǎng)絡進行資料的搜集，看誰能夠解開其中的奧秘?！睂W生有了學習方向，就有了主動探索的興趣。教師適時進行科學實驗的延伸設計，成功調動了學生的學習熱情，為學生學科核心素養(yǎng)的發(fā)展奠定了基礎。

上述教學，教師在課前讓學生參與科學實驗材料的準備，讓學生自行成立實驗團隊，交給學生自主學習的權利。學生對這樣的實驗操作有參與積極性，使實驗得以順利展開，組織效果逐漸顯現(xiàn)出來。學生發(fā)揮集體力量，搜集和整理實驗材料，設計并規(guī)劃實驗步驟，展開實驗觀察，并對觀察數(shù)據(jù)進行科學分析，最終形成實驗結論，并用文字表述出來。所有實驗步驟皆有助于學生科學實驗能力的提升。

三、豐富實驗過程，強化操作體驗

小學階段的科學實驗大多屬于合作性學習，教師在組織實驗操作時，要對實驗團隊組織、實驗操作過程、實驗效果評估等內容進行具體的規(guī)劃和設計，為學生提供更多技術和材料方面的支持，確保科學實驗順利進行。在對科學實驗進行教學設計時，教師要注重實驗活動形式的選擇，要對相關的資源進行整合優(yōu)化處理，充分考慮多種制約因素。在科學課堂中，觀察實驗、探索實驗、驗證實驗、生活實驗等，都是可以選擇的實驗活動形式。學生有一定的生活認知積累，教師結合學生的認知實際，選擇生活化的實驗內容，能使實驗的激發(fā)和調動作用更加明顯。

例如，教學教科版科學教材五年級上冊《食物鏈和食物網(wǎng)》一課時，教師先引導學生理解食物鏈和食物網(wǎng)等概念，然后為學生設計課后生活觀察實驗任務：“請大家深入到生活之中，細心尋找和觀察存在于我們身邊的食物鏈，并寫出生活觀察體會，參與班級交流活動?！睂W生對生活中的食物鏈有一定的了解，接受任務后，更加細致地觀察生活，通過詢問家人、實地觀察等方式，很快有了一些新發(fā)現(xiàn)，寫出了觀察日記。在課堂展示環(huán)節(jié)，大部分學生都能主動分享自己觀察所得。有的學生介紹，田野里不僅有水稻，還有白葉蟲、青蛙和蛇等動物，它們組成了食物鏈：蛇—青蛙—白葉蟲—水稻。教師對學生總結的食物鏈進行即時評價，肯定了學生的觀察和探索。為激發(fā)學生的學習興趣，教師在分享活動結束后，利用多媒體展示了一些食物鏈，并要求學生進行觀察和分析。如展示“草原—兔子—雄鷹—草原”這一食物鏈后，學生對這一食物鏈進行討論和總結：草原上有青草，這是兔子的食物；而雄鷹專門捕捉兔子，兔子成為雄鷹的食物；雄鷹生活在草原這個環(huán)境中，它們的排泄物能為青草的生長帶來營養(yǎng)，這樣就形成了閉環(huán)性食物鏈。教師對學生的分析進行具體評價，對食物鏈的構成規(guī)律進行總結，幫助學生積累相關知識。

上述教學，教師設計了豐富的、貼近生活的科學實驗。學生對這樣的實驗有較高的參與熱情，經(jīng)過觀察和思考，能夠自主梳理出一些較為常見的食物鏈，其實驗體驗鮮活而深刻?？茖W實驗未必需要大量的材料支持，深入生活當中展開觀察，也能夠達到理想的實驗效果。教師對實驗的科學設計和組織，能夠為學生的實驗操作帶來便利，調動學生的學習主動性。這樣，實驗程序清晰、操作過程順利，學生在實驗過程中獲得了豐富的體驗，教學目的得以達成。

四、進行實驗總結，促進認知內化

在完成科學實驗后，教師要組織學生進行總結，對實驗操作過程、實驗呈現(xiàn)結果、實驗操作得失等內容進行梳理，幫助學生內化認知。學生對實驗操作過程充滿興趣，但部分學生對分析實驗結果的積極性較低，也沒有明確的實驗總結方向。此時，教師需要進行必要的引導和組織，針對學生的學習需要，為學生設計相應的思考問題，引導學生自然進入到實驗總結環(huán)節(jié)。

例如，教學教科版科學教材五年級上冊《做一個生態(tài)瓶》一課時，教師在指導學生完成生態(tài)瓶的制作后，要求學生每天要對生態(tài)瓶進行觀察，并做好觀察記錄，同時提示學生要特別關注并記錄生態(tài)瓶中出現(xiàn)的明顯變化，對觀察所得進行梳理、分析和總結，提煉出規(guī)律。為調動學生主動進行實驗總結的積極性，教師設計專題討論活動，讓學生以小組為單位對實驗結果進行分享、討論、匯總分析。此外，教師還圍繞“維護生態(tài)瓶的生態(tài)”這一主題，繼續(xù)布置任務：“生態(tài)平衡需要一些條件支持，所以生態(tài)瓶需要定期維護，包括澆水、除草、松土等，這些基本操作需要有序展開。根據(jù)你的生態(tài)瓶的特點，設計一個完整的維護措施，寫出操作計劃并按計劃進行維護。等到學期末，我們會舉辦一個生態(tài)瓶展覽，展示大家的維護成果?！睂W生被生態(tài)瓶展覽活動吸引，積極主動地設計生態(tài)瓶維護方案，教師組織學生進行集體討論，對這些措施的可行性、科學性進行研究，總結出實驗操作的規(guī)律性知識。

上述教學，教師組織學生進行實驗總結，為學生提供交流與分享經(jīng)驗的機會，并引導學生思考如何處理實驗數(shù)據(jù)、如何從數(shù)據(jù)中找到規(guī)律性信息、如何對信息進行內化處理。在實驗總結環(huán)節(jié)，教師向學生提出的針對性建議非常重要，能夠幫助學生順利完成實驗結論的內化，提高學生的概括總結能力。

五、拓展實驗訓練，連接生活實際

科學實驗訓練需要結合學生的生活實際。教師應為學生創(chuàng)造更多參與科學實踐活動的機會，讓學生在生活中發(fā)現(xiàn)科學、學習科學。教師要有延伸意識，設計生活化的實驗任務，讓學生借助生活條件展開實驗操作，促使學生在實踐過程中完成學科能力的構建。

例如，教學教科版科學教材五年級上冊《陽光下的影子》一課時，教師要求學生在課前準備一根小木棒，為觀察影子做好準備。在課堂教學中，教師介紹觀察影子的實驗步驟，要求學生到教室外利用小木棒進行觀察實驗：將木棒豎立并固定在平地上，每隔二十分鐘標記一下木棒的影子，看木棒的影子在一天之中有哪些變化，什么時候的影子最長，什么時候的影子最短，嘗試總結出木棒影子的變化規(guī)律。學生接受任務后，能夠運用簡易的材料展開實驗操作，對實驗結果進行具體分析，尋找內在規(guī)律。為獲得系統(tǒng)性的實驗數(shù)據(jù)，教師要求學生自行成立觀測小組，利用多種輔助工具，對影子的變化進行觀測，以獲得科學的實驗結論。學生根據(jù)教師的提示做好具體分工，利用課余時間進行定時、定點的觀測記錄。

上述教學，通過一個簡單的影子觀察實驗將學生帶入生活化場景中，學生借助小木棒等簡單的材料展開實驗操作，獲得了豐富的實驗數(shù)據(jù)。教師指導學生分析實驗數(shù)據(jù)，總結出影子變化的規(guī)律，促使學生對實驗認知的順利內化。

總之，科學實驗形式眾多，教師要基于教材和學生實際，對科學實驗進行針對性設計，科學地組織學生進入實驗操作環(huán)節(jié)，引導學生對實驗現(xiàn)象、實驗過程、實驗結果展開對應分析，以建立系統(tǒng)性實驗認知，從而帶給學生豐富的學習體驗，促進學生學科核心素養(yǎng)的成長。

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（責編 韋於坊 杜 華）