實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課前、課上和課后

◇高軍建（江蘇：睢寧縣邱集鎮(zhèn)中心小學(xué)）

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，小學(xué)科學(xué)課是一門實(shí)踐性課程，以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨。小學(xué)科學(xué)課致力于讓學(xué)生體驗(yàn)探究和實(shí)踐的過程，它與其他學(xué)科最重要的區(qū)別就是，在很多情況下學(xué)生需要通過動手做來學(xué)習(xí)科學(xué)，比如，做實(shí)驗(yàn)、制作模型、觀察、測量、種植與飼養(yǎng)……這些實(shí)踐活動，強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生不僅要在做中學(xué)，而且要在學(xué)中思，要像科學(xué)家一樣去實(shí)踐和思考。

現(xiàn)在的小學(xué)科學(xué)課，科學(xué)實(shí)驗(yàn)貫穿于整個學(xué)習(xí)過程，直接影響著教學(xué)效果和學(xué)習(xí)結(jié)果。我們反對用不科學(xué)的方法學(xué)習(xí)科學(xué)，不科學(xué)的方法就是不做實(shí)驗(yàn)?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)在小學(xué)科學(xué)課中具有非常重要的地位。筆者主要結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐，談?wù)勑W(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)要注意的幾個問題。

一、課前，“下水實(shí)驗(yàn)”是前提

目前的“雙減”政策，給學(xué)校的教育教學(xué)帶來了更大的挑戰(zhàn)，提出了更高的要求。只有教師在學(xué)校里教得好，才能真正做到減負(fù)。也就是說，“雙減”能否減下去，關(guān)鍵在于我們課堂教學(xué)質(zhì)量能否提上來。

眾所周知，提升課堂教學(xué)效果和提高教學(xué)質(zhì)量的前提是教師要認(rèn)真?zhèn)湔n。小學(xué)科學(xué)課當(dāng)然也不例外，甚至更需要。教過小學(xué)科學(xué)的教師都應(yīng)該知道，小學(xué)科學(xué)課不僅和語文、數(shù)學(xué)等一樣，是一門基礎(chǔ)性課程，更是一門綜合性課程，課程的內(nèi)容包含了物理、化學(xué)、生物、地理、人文、歷史、科技等。它對小學(xué)科學(xué)教師的要求是很高的，要“上知天文，下知地理”。

科學(xué)內(nèi)容的特殊性、復(fù)雜性決定了在上科學(xué)課之前，教師要認(rèn)真?zhèn)浜谜n。因?yàn)橹挥袀浜谜n，才能上好課。為了上一節(jié)科學(xué)課，好多時候要花費(fèi)兩三天的時間。備課的內(nèi)容包括很多方面，比如，鉆研教參（課本、教師參考用書、學(xué)生活動手冊、作業(yè)練習(xí)等）、制作課件、準(zhǔn)備教具和學(xué)具等。當(dāng)然，在課前教師進(jìn)行“下水實(shí)驗(yàn)”也是一個非常重要的內(nèi)容。

所謂“下水實(shí)驗(yàn)”，和語文里的“下水作文”類似。教師出了題目，要求學(xué)生寫作文，自己也要和學(xué)生一樣，親自動手寫一篇。在小學(xué)科學(xué)課上課前，教師在充分備課的同時，一定要進(jìn)行“下水實(shí)驗(yàn)”。其實(shí)，這也應(yīng)該是備課中的一項(xiàng)。不“下水”，是不會知道“水”深淺的。只有教師在課前親自動手把實(shí)驗(yàn)完整地做一遍，有的時候甚至需要做幾遍，才能對實(shí)驗(yàn)的器材、使用方法、實(shí)驗(yàn)時間、環(huán)節(jié)、細(xì)節(jié)等了解熟記，才能在課堂上順利做好演示實(shí)驗(yàn)，并有效指導(dǎo)學(xué)生正確開展實(shí)驗(yàn)，保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和成功率，也才能去面對并解決課堂中學(xué)生可能會出現(xiàn)的種種問題，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)效和課堂探究的高效。

如《用顯微鏡觀察身邊的生命世界（一）》這一課，要讓學(xué)生學(xué)習(xí)使用顯微鏡觀察洋蔥表皮細(xì)胞。由于使用顯微鏡觀察物體有一定的要求，那就是必須把物體制作成玻片標(biāo)本。所以，在課前，作為小學(xué)科學(xué)教師，首先我們要熟練掌握顯微鏡的使用步驟，然后親自動手制作洋蔥表皮的玻片標(biāo)本，動手制作才能熟悉實(shí)驗(yàn)的步驟。不動手制作一遍洋蔥表皮的玻片標(biāo)本，不使用顯微鏡親自觀察一下洋蔥表皮的細(xì)胞，上課時候是沒有底氣的，有可能在演示實(shí)驗(yàn)時出現(xiàn)差錯或者觀察不到細(xì)胞。只有在課前認(rèn)真做了，才能避免出現(xiàn)類似問題。同時，在做實(shí)驗(yàn)的過程當(dāng)中，教師還可以預(yù)測哪些地方學(xué)生容易出現(xiàn)問題，提前做好預(yù)案，在課堂上可以對學(xué)生有針對性地指導(dǎo)。本課的課前“下水”實(shí)驗(yàn)也為后面兩課觀察更多的生物細(xì)胞和水中的微生物奠定了良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

又如《小蘇打和白醋的變化》一課，課本中將小蘇打和白醋在玻璃杯中進(jìn)行混合，并提出了好幾個問題：混合后看到了什么現(xiàn)象？用手觸摸玻璃杯外壁，有什么感覺？混合后產(chǎn)生了什么氣體？把燃燒的細(xì)木條伸進(jìn)玻璃杯會怎樣？把玻璃杯中的氣體像倒水一樣倒在蠟燭的火焰上會看到什么現(xiàn)象？產(chǎn)生的這種氣體有什么特點(diǎn)？這對學(xué)生來說應(yīng)該是帶有挑戰(zhàn)性的一系列實(shí)驗(yàn)。為了更好地帶領(lǐng)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)研究問題，在課前我認(rèn)真做了幾遍實(shí)驗(yàn)。有的問題很容易解決，比如看到的現(xiàn)象、觸摸的感覺等，但是關(guān)于“產(chǎn)生的這種氣體有什么特點(diǎn)？”這個問題，為了讓學(xué)生更清楚地看到現(xiàn)象，更容易理解產(chǎn)生氣體的特點(diǎn)，我結(jié)合實(shí)際情況，把實(shí)驗(yàn)條件改動了一下：在玻璃杯中放了兩根蠟燭，一根長點(diǎn)，另外一根短點(diǎn)。這樣當(dāng)我把玻璃杯中的氣體像倒水一樣倒在蠟燭的火焰上以后，看到的現(xiàn)象是短一點(diǎn)的蠟燭先滅掉，從而說明了這種氣體的特點(diǎn)：比空氣重，會下沉。后來，在課堂上指導(dǎo)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時，學(xué)生在感嘆實(shí)驗(yàn)的神奇時，輕松地解決了問題。

二、課上，“實(shí)虛結(jié)合”是關(guān)鍵

小學(xué)科學(xué)課中的科學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)科學(xué)的重要方式和最有效的手段。以教科版科學(xué)課本為例，幾乎每一課都有探究活動，都會有不同的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。這些探究活動，特別是科學(xué)實(shí)驗(yàn)，不僅激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，也能讓學(xué)生在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中學(xué)到科學(xué)知識、提高科學(xué)探究能力、培養(yǎng)科學(xué)思維和科學(xué)精神，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

教室、實(shí)驗(yàn)室是科學(xué)學(xué)習(xí)的重要場所，學(xué)生只有通過親身經(jīng)歷動手動腦等實(shí)驗(yàn)活動，才算經(jīng)歷一場真實(shí)的、愉悅的探究之旅?？梢哉f，沒有實(shí)驗(yàn)的科學(xué)課是不完美的，也是不完整的。所以，做實(shí)驗(yàn)和不做實(shí)驗(yàn)的差別不言而喻。

學(xué)生在課堂上的實(shí)驗(yàn)大致可分為兩種情況。

一是常規(guī)實(shí)驗(yàn)。這種實(shí)驗(yàn)是學(xué)生可以做的、實(shí)際參與的實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)沒有危險(xiǎn)性、難度不大、易操作，同時也具有一定的挑戰(zhàn)性，學(xué)生在教師演示完后，也能按照要求獨(dú)立完成。學(xué)生對這類實(shí)驗(yàn)應(yīng)該說是樂此不疲的。作為教師，我們不能低估學(xué)生的動手能力和對實(shí)驗(yàn)的濃厚興趣。這些實(shí)驗(yàn)應(yīng)該帶著學(xué)生一起親自動手做一做，讓他們在實(shí)驗(yàn)中體會科學(xué)探索的樂趣。

教材中有很多這樣的常規(guī)實(shí)驗(yàn)，比如《關(guān)于放大鏡》：用放大鏡觀察身邊微小的物體，以及用兩個凸透鏡制作一個顯微鏡等。我給每個學(xué)生都發(fā)了放大鏡，這樣每個學(xué)生都能動手去操作。在《誰先迎來黎明》一課中，讓學(xué)生走出教室，來到學(xué)校操場上，選出十名女生手拉手模擬地球，其中兩個學(xué)生身上貼著北京和烏魯木齊，另外一個男生雙手高舉火紅的太陽，然后按不同方向轉(zhuǎn)動，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中親自體驗(yàn)到由于地球運(yùn)動方向的不同，導(dǎo)致城市迎來黎明的時間也不同。在《不簡單的杠桿》一課中，我把全班學(xué)生分為兩人一個小組，分別做實(shí)驗(yàn)，研究支點(diǎn)的位置和高低對杠桿的效果有什么影響。在《靈活巧妙的剪刀》中，我放手讓學(xué)生自己觀察剪刀，說出它的形狀特點(diǎn)，同時讓學(xué)生用剪刀進(jìn)行剪紙、剪布等。在《電磁鐵》這一課中，我引導(dǎo)學(xué)生提出問題：電磁鐵的磁力大小與什么有關(guān)？學(xué)生說出了十余種答案，然后課堂上的大部分時間都交給了他們，讓他們通過做實(shí)驗(yàn)去研究電磁鐵的磁力大小與線圈匝數(shù)的關(guān)系、與電流大小的關(guān)系。他們完全沉浸在科學(xué)探究之中，像科學(xué)家一樣在實(shí)踐和思考……

二是非常規(guī)實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)是指具有一定的危險(xiǎn)性和破壞性，材料有毒，對環(huán)境有危害，以及由于受時空限制而在現(xiàn)實(shí)世界中無法觀察和控制的事物和現(xiàn)象、過程或者真實(shí)實(shí)驗(yàn)效果不佳等。在小學(xué)科學(xué)課堂上，從實(shí)際情況來看，這些非常規(guī)實(shí)驗(yàn)是不建議或不能讓學(xué)生動手操作的。在這種情況下，只能借助虛擬實(shí)驗(yàn)來完成。

現(xiàn)代教學(xué)媒體及技術(shù)不僅可以為科學(xué)知識的學(xué)習(xí)服務(wù)，也可以為科學(xué)探究學(xué)習(xí)服務(wù)，如虛擬實(shí)驗(yàn)。雖然親手做實(shí)驗(yàn)的感覺與做虛擬實(shí)驗(yàn)的感覺差別較大，意義也不一樣，但是比較符合教學(xué)和學(xué)生的實(shí)際。虛擬實(shí)驗(yàn)融合了AI、3D、VR 等前沿技術(shù)，能高度逼真地還原科學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與過程。目前，網(wǎng)絡(luò)上的實(shí)驗(yàn)資源眾多，能有效拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深度和廣度，滿足不同學(xué)段和學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)差異化需求。

比如《種子長出了根》這節(jié)課，教師引導(dǎo)學(xué)生做觀察植物的根是否能吸收水分這個實(shí)驗(yàn)，由于這個實(shí)驗(yàn)的過程比較長，沒辦法在一堂課內(nèi)完成，就可以借助虛擬實(shí)驗(yàn)。學(xué)生通過虛擬實(shí)驗(yàn)，可以明顯看到水位下降、葉脈變紅等現(xiàn)象，從而說明根具有吸收水分的作用，解決了在課堂上真實(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯、不突出，完成實(shí)驗(yàn)探究耗費(fèi)較長時間等問題。同時，也激發(fā)了學(xué)生自身的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了他們主動探究、解決問題的能力。

又如《水沸騰了》一課，主要探究如果我們不停地給杯中的水加熱，會出現(xiàn)什么情況，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行給水加熱的實(shí)驗(yàn)，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，由此發(fā)現(xiàn)水在加熱過程中的變化規(guī)律。這節(jié)課的難點(diǎn)較多，最主要的是安全問題。由于要使用酒精燈這樣的專業(yè)儀器給水加熱，學(xué)生第一次使用酒精，材料的組裝和使用都存在安全隱患。另外，比較耗時，材料復(fù)雜，難操作等，都會給學(xué)生動手實(shí)踐帶來一定的困難。在課堂的有限時間內(nèi)，要想很好地完成任務(wù)，可以采用虛擬實(shí)驗(yàn)的方法。這樣既避免了不安全事件的發(fā)生，也能觀察到和真實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣的現(xiàn)象，更好地完成教學(xué)目標(biāo)。

現(xiàn)在我們努力把虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)引入學(xué)科的常態(tài)化教學(xué)，以推動智能時代背景下的教育教學(xué)方式創(chuàng)新。但是，在實(shí)際教學(xué)過程之中，為了更好地開展教學(xué)和引導(dǎo)學(xué)生自主探索，在課前我們要認(rèn)真研讀課本和教參，確定教學(xué)目標(biāo)，一切以學(xué)生為中心、以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為中心，根據(jù)學(xué)習(xí)的內(nèi)容和實(shí)際情況，選擇在科學(xué)課堂上要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)形式。我們在具體的教學(xué)過程中，對于實(shí)驗(yàn)形式的選擇應(yīng)該本著能實(shí)不虛、相互補(bǔ)充的應(yīng)用原則。根據(jù)教學(xué)需要，在保證學(xué)生親自動手實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上，選擇合適的虛擬實(shí)驗(yàn)資源。這種相互補(bǔ)充的應(yīng)用，也是一種“實(shí)虛結(jié)合”，更能起到相得益彰的作用，對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)起到非常好的效果。

三、課后，家庭實(shí)驗(yàn)是補(bǔ)充

教室、實(shí)驗(yàn)室外還有更廣闊的科學(xué)學(xué)習(xí)天地。校園、家庭、社區(qū)、公園、田野、科技館、博物館、青少年科普教育實(shí)踐基地……到處都有科學(xué)學(xué)習(xí)資源，到處都可以作為科學(xué)學(xué)習(xí)的場所。

不要把學(xué)生束縛在教室、實(shí)驗(yàn)室這些狹小的空間里，也不要把上下課鈴聲當(dāng)作教學(xué)的起點(diǎn)和終點(diǎn)。相對于其他幾個方面，家庭對學(xué)生的影響更加重要。家校共育、家校合作，才能更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。學(xué)生在上課時雖然在教師的引導(dǎo)和帶領(lǐng)下進(jìn)行了各種有趣的實(shí)驗(yàn)，但是畢竟課堂的時間有限，一是可能有的學(xué)生沒有得到動手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會，二是不能夠深入探究。

這些家庭實(shí)驗(yàn)可以有多方面的內(nèi)容，可以是課堂上實(shí)驗(yàn)的延續(xù)，也可以是一些有趣的科學(xué)小實(shí)驗(yàn)，還可以是一些綜合性探究實(shí)驗(yàn)活動等。這些課后家庭實(shí)驗(yàn)不僅鍛煉了學(xué)生的動手能力，也激發(fā)了他們學(xué)科學(xué)的興趣，還能培養(yǎng)他們的科學(xué)探究意識。

比如教科版四年級下冊第三單元“巖石與土壤”，有幾個觀察實(shí)驗(yàn)學(xué)生在課堂上不一定有機(jī)會參與或完成，像認(rèn)識幾種常見的巖石、制作巖石和礦物標(biāo)本、觀察土壤和比較不同的土壤等。還有像“制作我的小樂器”“用氣球驅(qū)動小車”“船的研究”“調(diào)查家中使用的能量”等實(shí)驗(yàn)，學(xué)生都可以利用課后時間，在家里繼續(xù)深入開展，學(xué)生的興趣應(yīng)該是非常濃厚的。

而綜合性的探究實(shí)驗(yàn)活動，通過在真實(shí)的情境中，解決生活中的實(shí)際問題，從而使學(xué)生提高科學(xué)意識和科學(xué)素養(yǎng)。而家庭正是這樣一個好場所，學(xué)生和家長一起動手，在做中學(xué)，在學(xué)中思。同時可以進(jìn)行持續(xù)性的探究，以此掌握并建構(gòu)新的知識和技能。比如“給蠶寶寶建個家”“太陽能小車”“我的專屬飲料”“立體書簽”“美味發(fā)酵品”“可愛的不倒翁”“飛得更遠(yuǎn)的紙飛機(jī)”“漂亮的風(fēng)箏”等。

總之，實(shí)驗(yàn)探究是小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)的重要途徑和核心環(huán)節(jié)，作為小學(xué)科學(xué)教師，我們要在課前認(rèn)真地進(jìn)行各方面的準(zhǔn)備，提前做好“下水實(shí)驗(yàn)”；在課堂上，我們要根據(jù)教材內(nèi)容和學(xué)生的實(shí)際，組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同時選擇合適的虛擬實(shí)驗(yàn)開展教學(xué)，做到“實(shí)虛結(jié)合”；在課后，以家庭實(shí)驗(yàn)為主進(jìn)行補(bǔ)充，利用靈活自由的時間和空間開展各種有趣的實(shí)驗(yàn)活動。通過以上幾個方面開展實(shí)驗(yàn)活動，學(xué)生既動手又動腦，既學(xué)到了科學(xué)知識，又掌握了一定的科學(xué)技能，培養(yǎng)了科學(xué)的意識，更重要的是提高了科學(xué)素養(yǎng)，為以后的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。■