小實(shí)驗(yàn)在小學(xué)科學(xué)課堂中的應(yīng)用理論研究

摘 要：依據(jù)《吉林省教育學(xué)會(huì)“十四五”教育科研規(guī)劃課題指南》，基于“新教材背景下小實(shí)驗(yàn)在小學(xué)科學(xué)課堂中的應(yīng)用研究”的課題研究，下面的內(nèi)容更進(jìn)一步明確小實(shí)驗(yàn)的界定以及深入闡釋小實(shí)驗(yàn)可行性的理論基礎(chǔ)，進(jìn)一步闡釋小實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛘{(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，營(yíng)造濃厚的學(xué)習(xí)氛圍，構(gòu)建高效課堂。

關(guān)鍵詞：科學(xué)實(shí)驗(yàn);小實(shí)驗(yàn)界定;理論基礎(chǔ)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G623? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1005-8877（2022）07-0004-03

Theoretical Research on the Application of Small Experiments in Primary School

Science Classrooms

MIAO Lu? （Beihu Mingda School， Changchun New District， Jilin Province， China）

【Abstract】According to the "Jilin Provincial Education Society's "14th Five-Year" Educational and Scientific Research Planning Project Guide"， based on the research topic of "Application Research of Small Experiments in Primary Science Classrooms under the Background of New Textbooks"， the following content further clarifies the small experiments. Define and deeply explain the theoretical basis of the feasibility of small experiments， and further explain that small experiments can arouse students' interest in learning， create a strong learning atmosphere， and build efficient classrooms.

【Keywords】Scientific experiment; Small experiment definition; Theoretical basis

1.小實(shí)驗(yàn)的界定

科學(xué)實(shí)驗(yàn)，是指根據(jù)一定的目的，運(yùn)用一定的儀器、設(shè)備等物質(zhì)手段，在人工控制的條件下，觀察、研究自然現(xiàn)象及其規(guī)律性的社會(huì)實(shí)踐形式。科學(xué)實(shí)驗(yàn)最早起源于原始人對(duì)自然界的探索和實(shí)踐，例如，原始人采集野菜，捕捉獵物。步入文明社會(huì)以后，人們開(kāi)始有目的地對(duì)自然界進(jìn)行觀察，《詩(shī)經(jīng)》中記載了大量與動(dòng)物和植物有關(guān)的描述，以及后來(lái)的“神農(nóng)嘗百草”、古希臘哲學(xué)家亞里士多德對(duì)50多種動(dòng)物進(jìn)行活體解剖觀察等，都屬于科學(xué)實(shí)驗(yàn)先驅(qū)，這一階段的實(shí)驗(yàn)主要以觀察、描述事實(shí)為主;到了近代，真正擺脫描述事實(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證假設(shè)，建立科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法和手段;19世紀(jì)末，科技空前發(fā)展，生物學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)入現(xiàn)代發(fā)展階段，各種物理、化學(xué)手段引入生物學(xué)領(lǐng)域，X射線促使DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，放射性同位素跟蹤技術(shù)向人們展示了微觀世界的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，以及超速離心技術(shù)、層析技術(shù)、電泳技術(shù)等。進(jìn)一步促進(jìn)了生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的發(fā)展，另外電子顯微鏡、掃描隧道電子顯微鏡讓人們對(duì)微觀結(jié)構(gòu)有了更為清晰的認(rèn)識(shí)。科學(xué)實(shí)驗(yàn)是獲取經(jīng)驗(yàn)事實(shí)和檢驗(yàn)科學(xué)假說(shuō)、理論真理性的重要途徑。它不僅包括儀器、設(shè)備、實(shí)驗(yàn)的物質(zhì)對(duì)象，而且包括背景知識(shí)、理論假設(shè)、數(shù)據(jù)分析、科學(xué)解釋以及實(shí)驗(yàn)者之間的協(xié)商、交流和資金的獲取等相關(guān)社會(huì)因素。其性質(zhì)不只是物質(zhì)性的，還包括文化性的和社會(huì)性的。在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，隔離、介入、追跡、儀器操作，對(duì)象形態(tài)改造、實(shí)驗(yàn)條件控制以及資源利用等，都表明實(shí)驗(yàn)者是自然和社會(huì)的參與者?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)的范圍和深度，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步不斷擴(kuò)大和深化。與科學(xué)實(shí)驗(yàn)不同，科學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的主體是學(xué)生而不是科學(xué)工作者，是在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得相關(guān)知識(shí)，掌握學(xué)習(xí)方法，提高學(xué)習(xí)能力和科學(xué)素養(yǎng)的過(guò)程。

小實(shí)驗(yàn)主要是指將傳統(tǒng)的科學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)材料易化、實(shí)驗(yàn)步驟簡(jiǎn)化，達(dá)到實(shí)驗(yàn)隨堂化，也包括完成實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程的小實(shí)驗(yàn)或者小活動(dòng)。即以小實(shí)驗(yàn)為中心，以小實(shí)驗(yàn)帶動(dòng)知識(shí)點(diǎn)的一種特殊化的教學(xué)方式，是科學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)理論課教學(xué)的一個(gè)有效結(jié)合點(diǎn)，使得實(shí)驗(yàn)過(guò)程便于操作，有助于提高科學(xué)效率。讓學(xué)生在學(xué)會(huì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)新知識(shí)，在觀察小實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中掌握基本的實(shí)驗(yàn)操作技能，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析、判斷、推理等思維能力。重溫科學(xué)家的研究歷程，刺激大腦某些特殊區(qū)域的發(fā)展，激發(fā)潛在的創(chuàng)造能力。小實(shí)驗(yàn)也貼近生活，更源于生活，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)日常生活中遇到的生物學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行分析，并利用生物學(xué)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行研究，從而得出合理結(jié)論的能力。

小實(shí)驗(yàn)設(shè)置簡(jiǎn)單明了，實(shí)驗(yàn)可以隨堂完成，但也需要一定的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)分析，迷你實(shí)驗(yàn)的操作步驟一般都比較簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)材料容易獲取，也并不需要太多儀器設(shè)備，其主要作用是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外，在迷你實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中，通過(guò)讓學(xué)生進(jìn)行觀察、比較和分析等方式，學(xué)習(xí)新的知識(shí)以及基本的實(shí)驗(yàn)操作技能，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)的思維方式，同時(shí)提高學(xué)生的觀察和分析判斷能力，激發(fā)潛在的創(chuàng)造能力。實(shí)驗(yàn)過(guò)程完成后，便進(jìn)入實(shí)驗(yàn)分析過(guò)程。每個(gè)人對(duì)知識(shí)的理解都取決于其本身的學(xué)習(xí)經(jīng)歷。由于個(gè)人的經(jīng)歷以及對(duì)事物分析的角度存在差異，對(duì)同一知識(shí)的構(gòu)建也會(huì)因人而異。有的是正確的，有的卻偏離正確的軌道。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析這一環(huán)節(jié)，可以讓學(xué)生意識(shí)到自己所建構(gòu)的知識(shí)體系的不足，導(dǎo)致其內(nèi)部認(rèn)知產(chǎn)生沖突，隨著認(rèn)知沖突的解決，使得參與的個(gè)體發(fā)生內(nèi)部知識(shí)的動(dòng)態(tài)變換，最終完成個(gè)體內(nèi)部知識(shí)的重新構(gòu)建。由此可見(jiàn)，實(shí)驗(yàn)分析的過(guò)程是必不可少的。這一過(guò)程引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，提高其思維能力，讓學(xué)生更深刻地理解實(shí)驗(yàn)過(guò)程，挖掘其中涉及的生物學(xué)知識(shí)，消除錯(cuò)誤的觀念，完善新知識(shí)的構(gòu)建。

2.小實(shí)驗(yàn)研究的理論基礎(chǔ)

（1）建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論

20世紀(jì) 80 年代，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論興起。該理論的先導(dǎo)是著名的教育學(xué)家皮亞杰（J.Piaget）。他提出了發(fā)生認(rèn)識(shí)論，即孩子在建構(gòu)屬于他的世界模式時(shí)，會(huì)出現(xiàn)不同的認(rèn)識(shí)階段。他認(rèn)為知識(shí)是在主體與客體發(fā)生相互作用之后建構(gòu)起來(lái)的，既不完全由主體決定，也不完全由客體決定。從新舊經(jīng)驗(yàn)方面來(lái)講，也存在著相互作用：一方面，原來(lái)的經(jīng)驗(yàn)是新經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ);另一方面，新經(jīng)驗(yàn)的獲得又會(huì)改變?cè)械慕?jīng)驗(yàn)，使它趨于更加豐富甚至改造。在皮亞杰的基礎(chǔ)上，維果斯基又提出了“最近發(fā)展區(qū)”理論。他認(rèn)為，在兒童的發(fā)展歷程中存在兩種發(fā)展水平：一種是實(shí)際的發(fā)展水平，即個(gè)體所形成的心理機(jī)能發(fā)展水平;另一種是潛在的發(fā)展水平，即在他人的指導(dǎo)下可以達(dá)到的新的認(rèn)識(shí)水平，由前者發(fā)展到后者經(jīng)過(guò)的區(qū)域稱(chēng)為“最近發(fā)展區(qū)”?！白罱l(fā)展區(qū)”理論揭示了學(xué)生具有一定的發(fā)展?jié)撃?。教育的?chuàng)新不在于強(qiáng)化已完成的過(guò)程，而在于未形成的狀態(tài)，注重潛能的開(kāi)發(fā)。他還強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的環(huán)境，提出具體的社會(huì)背景在一定條件下對(duì)個(gè)體進(jìn)行知識(shí)的建構(gòu)起著至關(guān)重要的作用。建構(gòu)主義流派眾多，各有各的觀點(diǎn)。但是他們有著共同的特點(diǎn)：知識(shí)的構(gòu)建是由認(rèn)知主體主動(dòng)完成的;新的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)是由原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生的;學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng)，成為教學(xué)的主體，教師也擺脫了“灌輸者”的稱(chēng)號(hào)，而變成了指導(dǎo)者、合作者。小實(shí)驗(yàn)的設(shè)置要求正是建構(gòu)主義理論的體現(xiàn)：以學(xué)生為主體，課題的選擇符合學(xué)生的認(rèn)知水平，課題的難易符合“最近發(fā)展區(qū)”。經(jīng)過(guò)小實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生的原有知識(shí)發(fā)生變動(dòng)，經(jīng)過(guò)教師的指導(dǎo)和學(xué)生自己的思考，達(dá)到新的認(rèn)知水平。

（2）教學(xué)過(guò)程的“最優(yōu)化”理論

最優(yōu)化理論最初應(yīng)用在數(shù)學(xué)領(lǐng)域，隨后廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)、自然學(xué)科等領(lǐng)域，率先把最優(yōu)化理論引入教育領(lǐng)域的是前蘇聯(lián)教育家尤·康·巴班斯基，其實(shí)質(zhì)是在具體條件的制約下，獲得相對(duì)而言“最好的”教學(xué)效果。這一理論的提出對(duì)當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)教育體制的改變有重大影響，克服了當(dāng)時(shí)教育體制中存在的片面性，解決了學(xué)生壓力過(guò)大的現(xiàn)象。最優(yōu)化教學(xué)理論的最大特點(diǎn)是將辯證的系統(tǒng)理論作為其研究的方法論基礎(chǔ)。巴班斯基指出：“用辯證的系統(tǒng)觀點(diǎn)評(píng)價(jià)現(xiàn)有教學(xué)任務(wù)的各種可能的解決辦法，乃是教學(xué)過(guò)程最優(yōu)化的方法論基礎(chǔ)?！鞭q證的系統(tǒng)觀點(diǎn)能保證針對(duì)當(dāng)時(shí)條件選出最佳方案。巴班斯基首先用系統(tǒng)論的觀點(diǎn)重新考慮了教學(xué)過(guò)程的有關(guān)結(jié)構(gòu)及成分，認(rèn)為教學(xué)過(guò)程的結(jié)構(gòu)成分包括：教學(xué)目的和任務(wù)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)組織形式和教學(xué)結(jié)果。之后用辯證唯物主義理論中聯(lián)系和整體性的觀點(diǎn)分析教學(xué)過(guò)程中的各個(gè)組成部分，揭示了各個(gè)部分之間客觀的、本質(zhì)的、相互依存、相互制約的聯(lián)系，最終在綜合考慮教學(xué)規(guī)律、教學(xué)原則、現(xiàn)代教學(xué)形式和方法、教學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn)以及內(nèi)外部條件基礎(chǔ)上，科學(xué)有目的地選擇出在當(dāng)前條件下，最佳的教學(xué)方案。

教學(xué)目標(biāo)決定教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)內(nèi)容影響教學(xué)方法，教學(xué)方法又影響學(xué)生掌握知識(shí)的情況。因此，教師必須在全面考慮教學(xué)規(guī)律、教學(xué)過(guò)程中各組分之間的聯(lián)系以及師生之間關(guān)系的基礎(chǔ)上制訂最佳的教學(xué)方案。這樣在有限的時(shí)間內(nèi)充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的注意力顯得尤為重要，而科學(xué)學(xué)科又是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。因此，選擇實(shí)驗(yàn)來(lái)作為調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性的因素既能體現(xiàn)生物學(xué)科本身的特點(diǎn)，又遵循了教學(xué)過(guò)程的最優(yōu)化原則。當(dāng)然，小實(shí)驗(yàn)課題的選擇和實(shí)施必須經(jīng)過(guò)教師謹(jǐn)慎的考慮和嚴(yán)密的設(shè)計(jì)，才能真正達(dá)到教學(xué)過(guò)程的最優(yōu)化。

（3） 動(dòng)機(jī)·興趣理論

目前，關(guān)于動(dòng)機(jī)的定義可分為三類(lèi)觀點(diǎn)。①內(nèi)因觀。從行為主體的內(nèi)部進(jìn)行研究，強(qiáng)調(diào)個(gè)體的內(nèi)在力量，認(rèn)為行為是由主體內(nèi)在需要而表現(xiàn)出來(lái)的。②外因觀。強(qiáng)調(diào)外在因素，認(rèn)為行為是在外在因素、外在刺激的作用下而產(chǎn)生的。為了滿足外在的需求，例如，爭(zhēng)取獎(jiǎng)勵(lì)、避免懲罰等而促使一系列行為產(chǎn)生。③內(nèi)外因統(tǒng)一觀。即是前兩者的整合，認(rèn)為行為的產(chǎn)生受多方面因素的影響，是由行為主體的內(nèi)部需要和外部需要共同決定的，最終產(chǎn)生能夠引發(fā)并維持某一行動(dòng)的動(dòng)機(jī)。目前大多數(shù)教育學(xué)家都傾向于最后一種觀點(diǎn)，即動(dòng)機(jī)是由主體的內(nèi)外因共同決定的。

當(dāng)動(dòng)機(jī)與學(xué)習(xí)聯(lián)系在一起，便形成了學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。經(jīng)過(guò)搜索大量文獻(xiàn)資料，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，就是在學(xué)習(xí)主體自我調(diào)節(jié)的作用下，自身的內(nèi)在要求與學(xué)習(xí)環(huán)境中的外在誘因相互協(xié)調(diào)，最終形成能激發(fā)并維持學(xué)習(xí)行為的動(dòng)力因素。在心理學(xué)的研究范疇中，把學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)分為兩類(lèi)：一種是內(nèi)在動(dòng)機(jī)，即由個(gè)體的好奇心、內(nèi)在需要、興趣取向等內(nèi)部的因素引起的動(dòng)機(jī)，也稱(chēng)為內(nèi)源性動(dòng)機(jī);另一種是外在動(dòng)機(jī)，是由外在的獎(jiǎng)懲制度等主體之外的原因引起的動(dòng)機(jī)，亦稱(chēng)為外源性動(dòng)機(jī)。學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)可以促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的主動(dòng)性，并且可以維持學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，直到達(dá)到之前設(shè)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)。根據(jù)研究表明，學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)越強(qiáng)，學(xué)生的付出越多，學(xué)習(xí)的持續(xù)時(shí)間也就越長(zhǎng)。

興趣與學(xué)習(xí)聯(lián)系在一起，便形成了學(xué)習(xí)興趣，他也是學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)中重要的心理成分。早在兩千多年前，我國(guó)古代的大教育家孔子就提出“知之者不如好之者，好之者不如樂(lè)之者”，孔夫子的教育思想對(duì)我國(guó)教育事業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。由此可以看出，興趣在學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中占有重要的地位。學(xué)習(xí)興趣是指學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的一種認(rèn)識(shí)傾向與情緒狀態(tài)（出自《中國(guó)大百科全書(shū)·教育卷》）。認(rèn)知傾向體現(xiàn)在學(xué)習(xí)興趣具有定向作用，即學(xué)生會(huì)對(duì)感興趣的內(nèi)容給予優(yōu)先關(guān)注。一旦學(xué)生對(duì)某一學(xué)科感興趣，他便會(huì)自主地集中注意力，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲，往往會(huì)有優(yōu)異的成績(jī)。反之，如果忽略學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，片面追求升學(xué)率，為考試而教，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)嚴(yán)重打擊學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，導(dǎo)致學(xué)生厭學(xué)，學(xué)習(xí)成績(jī)下滑，最終導(dǎo)致惡性循環(huán)。情緒狀態(tài)是指學(xué)生在進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)或者探究知識(shí)的過(guò)程中伴隨愉快情緒的產(chǎn)生，這種愉快的情緒可以促使學(xué)生產(chǎn)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的需要。心理學(xué)家提出，學(xué)校教育的目的應(yīng)該是：“在求知中得到快樂(lè)，在學(xué)習(xí)中健康成長(zhǎng)，在生活中準(zhǔn)備生活?！逼鋵?shí)，學(xué)習(xí)興趣不僅僅是教學(xué)的目的，更是一種可以利用的教學(xué)手段。因?yàn)閷W(xué)習(xí)興趣在一定情況下可以轉(zhuǎn)換成學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，成為維持學(xué)生高效率學(xué)習(xí)的動(dòng)力。當(dāng)學(xué)生對(duì)某一學(xué)科產(chǎn)生興趣時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲，不需要依靠外界如獎(jiǎng)懲制度等因素督促自己學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)傾向于內(nèi)源性動(dòng)機(jī)，可以大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。小實(shí)驗(yàn)的課題貼近生活，操作過(guò)程簡(jiǎn)便易懂，極大地滿足了學(xué)生的好奇心，大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，將學(xué)習(xí)興趣作為一種教學(xué)手段，體現(xiàn)出學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)主要來(lái)源于內(nèi)源性動(dòng)機(jī)。

3.展望

隨著對(duì)“新教材背景下小實(shí)驗(yàn)在小學(xué)科學(xué)課堂中的應(yīng)用”這一課題的深入研究，小實(shí)驗(yàn)在科學(xué)課堂中有更廣泛的應(yīng)用前景。小實(shí)驗(yàn)符合建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、“最優(yōu)化”理論以及動(dòng)機(jī)·興趣理論，不僅符合《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求，變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”，更能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，營(yíng)造濃厚的學(xué)習(xí)氛圍，構(gòu)建高效課堂。

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