小學科學課探究式學習的設計與實施

【摘要】本文針對小學生的科學知識儲備量有限、理解能力和思維能力有待發(fā)展等學習情況，分析小學科學探究式學習的特點，以“產(chǎn)生氣體的變化”教學為例，論述小學科學課堂開展探究式學習的設計與實施過程。

【關(guān)鍵詞】小學科學 探究式學習 產(chǎn)生氣體的變化

【中圖分類號】G62 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2023）19-0056-03

小學科學課程綜合了自然科學各領(lǐng)域的內(nèi)容，包含物理、化學、生物學、天文學、地球科學等分支，是一門基礎性、實踐性、綜合性課程。學生日常獲取科學知識一般源于生活經(jīng)驗，學生能夠在生活中發(fā)現(xiàn)一些科學現(xiàn)象，但很難對現(xiàn)象做出科學合理的解釋，對具體的科學理論知識了解甚少。探究式學習既是學生獲取科學知識的主要學習方式，也是義務教育科學課程所要培養(yǎng)的學生核心素養(yǎng)之一?！读x務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《2022年版科學課標》）指出，探究實踐主要指在了解和探索自然、獲得科學知識、解決科學問題以及技術(shù)與工程實踐過程中，形成的科學探究能力、技術(shù)與工程實踐能力和自主學習能力。知識固然重要，但經(jīng)歷知識獲取和能力形成的過程更為重要。新課程改革倡導以自主、合作、探究為主的多樣化學習方式，讓學生主動參與、動手動腦、積極體驗，經(jīng)歷探究實踐的過程。在小學階段，學生都是剛剛接觸科學課程，儲備的科學知識有限，科學思維能力有待發(fā)展，一些科學現(xiàn)象及原理對學生來說可能存在理解難度。教師將科學核心素養(yǎng)融入小學科學教學中，在全面激發(fā)學生學習興趣的基礎上，立足學生實際組織實施探究活動，能夠幫助學生更好地了解自然、獲取科學知識、解釋生活中的科學現(xiàn)象、領(lǐng)悟科學探究精神，有效促進學生科學核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展。

一、小學科學探究式學習的特點

探究式學習是指從學科內(nèi)容或現(xiàn)實生活中選擇和確立學習主題，在教學中創(chuàng)設知識探究情境，鼓勵學生通過動手做、做中學主動發(fā)現(xiàn)問題，在實驗、操作、調(diào)查、收集與處理信息、表達與交流等探究活動中獲取知識、培養(yǎng)能力、發(fā)展情感與態(tài)度的一種學習方式。小學科學探究式學習的主要特點如下。

（一）凸顯學生學習的主體性

學生是學習的主體，在探究活動中具有充分的自主權(quán)，在面對科學問題時具備主動思考、自主探究的意識和能力。學生通過探索、發(fā)現(xiàn)、討論、交流，碰撞出科學的火花，收獲新的科學知識，并運用所學科學知識解決生活問題，逐漸形成正確的思維方式和良好的自主學習能力。教師是課堂教學中的組織者、指導者、參與者、傾聽者，需要對學生在探究活動中的問題和探究行為做出適當引導。

（二）夯實學生科學探究的過程

探究式學習是一種科學的學習過程，教師不僅應關(guān)注學生探究的結(jié)果，更應關(guān)注學生探究的過程及學生在探究過程中的感受、體驗和收獲。當學生面對科學問題充滿好奇心和探究欲望，產(chǎn)生不同的猜想時，教師應及時引導學生像科學家一樣思考問題，制訂探究方案，鼓勵生生合作，引導學生在合作中分享信息、交流想法，在思想碰撞中完善各自的方案和猜想，搜集更多的證據(jù)去驗證猜想、解決問題，經(jīng)歷完整的科學探究過程。教師在學生探究的過程中適時給予提醒，輔助學生發(fā)現(xiàn)、完善探究細節(jié)，培養(yǎng)學生嚴謹、細致的科學態(tài)度。

（三）培養(yǎng)學生動手實踐的能力

探究式學習注重培養(yǎng)學生的動手實踐能力以及分析和解決問題的能力，促進學生形成科學思維。教師引導學生根據(jù)修正后的探究方案，帶著問題開展探究活動。學生通過自主探究、動手實踐、搜集證據(jù)，在做中學、學中思，根據(jù)真實的證據(jù)回顧問題、認真思考、合理分析，從而得出科學的結(jié)論。

二、小學科學探究式學習的設計思路

依據(jù)《2022年版科學課標》，科學課程要培養(yǎng)的學生核心素養(yǎng)，主要是指學生在學習科學課程的過程中，逐步形成適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的正確價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。探究實踐是科學課程育人價值的重要體現(xiàn)之一。在小學科學課堂中設計探究式學習活動，需要讓學生體驗完整的科學探究過程，幫助學生獲取相應的科學知識、深刻了解科學觀念、提升科學思維、培養(yǎng)動手實踐能力，并將所學知識運用于生活當中，使學生在認識科學本質(zhì)和規(guī)律的過程中逐步形成嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和社會責任。

例如，教科版小學科學六年級下冊第四單元“物質(zhì)的變化”第2課“產(chǎn)生氣體的變化”的教學重點是通過觀察有氣體產(chǎn)生的變化，知道小蘇打和白醋反應產(chǎn)生的氣體是一種新物質(zhì)；教學難點是收集產(chǎn)生的氣體并描述實驗現(xiàn)象，根據(jù)現(xiàn)象區(qū)分物理變化和化學變化。學習本課之前，學生已經(jīng)學習了物理變化和化學變化的概念和特征，并且能對物質(zhì)的變化做出初步的判斷。在日常生活中，學生雖然接觸過小蘇打，但對小蘇打的化學成分及性質(zhì)并不熟悉，對于小蘇打和白醋混合后的反應更是知之甚少。此外，對于如何求證物質(zhì)反應產(chǎn)生的氣體也需要教師進一步引導：教師需要教會學生如何去區(qū)別一種物質(zhì)?；谡n程標準的要求以及教材內(nèi)容和學情分析，教師可以確定本課如下教學目標：自主設計實驗方案，探究發(fā)現(xiàn)有些物質(zhì)發(fā)生變化會伴隨著一些特殊的現(xiàn)象；小組合作實施實驗方案，仔細觀察實驗過程，相互交流實驗過程中的發(fā)現(xiàn)，能對物質(zhì)變化的現(xiàn)象進行準確描述；分析變化現(xiàn)象，探究氣體生成的原因，判斷物質(zhì)發(fā)生了什么變化。

要突破本課的教學重難點，達成教學目標，最有效的教學策略是開展探究式學習。教師創(chuàng)設情境導入新課，通過問題引導，組織學生大膽猜想、假設，再提供少許線索，讓學生經(jīng)歷自主制訂實驗方案、親自動手實踐、搜集證據(jù)、驗證猜想、獲得科學結(jié)論的探究式學習過程，同時指導學生學會運用所學科學知識解決生活問題。學生經(jīng)歷完整的探究過程，通過觀察、分析、對比實驗現(xiàn)象，認識到物質(zhì)發(fā)生變化時常常伴隨一些現(xiàn)象，物質(zhì)發(fā)生化學變化會產(chǎn)生新物質(zhì)。學生在深入探究物質(zhì)變化的活動中，能夠尊重實驗事實，愿意與他人交流實驗現(xiàn)象、分享觀點，并初步感受物質(zhì)變化對生活的影響，培養(yǎng)科學態(tài)度和社會責任。

三、小學科學課堂探究式學習的教學實施過程例說

（一）創(chuàng)設教學情境，提出探究問題

科學課程與生活聯(lián)系緊密，很多科學探究都始于生活中的發(fā)現(xiàn)。教師在課堂上直接講述科學原理，或者單刀直入探究某一問題，都會使課堂教學枯燥、生硬，且不利于培養(yǎng)學生的探究實踐能力和科學思維。創(chuàng)設合適的教學情境后，則能夠有效提升科學課堂的教學質(zhì)量。創(chuàng)設形神兼?zhèn)涞慕虒W情境，不僅可以活躍課堂氣氛，讓學生樂于觀察生活中的現(xiàn)象，更能激發(fā)學生的學習興趣和探究欲望，有效培養(yǎng)學生的科學核心素養(yǎng)。教師在創(chuàng)設教學情境時，應當遵循以下原則：第一，針對性原則。創(chuàng)設情境不僅僅是活躍課堂氛圍，調(diào)動學生學習的積極性，還應當結(jié)合教學目標引入課堂內(nèi)容，并為后面的教學發(fā)揮導向作用。第二，常見性原則。創(chuàng)設情境應盡量選擇學生在生活中常見的事例，使學生容易產(chǎn)生共鳴，激發(fā)學生的探究欲望。第三，真實性原則。創(chuàng)設情境要真實，真實的情境才能激發(fā)學生的學習興趣。第四，層次性原則。創(chuàng)設情境要從學生實際出發(fā)，設計有層次、有梯度的問題，逐漸銜接課堂教學內(nèi)容；不管是觀察現(xiàn)象，還是開展探究學習的過程，都應經(jīng)歷循序漸進的過程，從簡單到復雜，由易到難。

在“產(chǎn)生氣體的變化”一課中，教師基于情境創(chuàng)設的針對性、常見性、真實性、層次性原則，創(chuàng)設了一個巧用科學的魔術(shù)情境：教師在講臺上展示學生常常接觸的氣球，接著提出問題，引導學生思考的方向。

師：同學們，有什么辦法可以使氣球變大？

生1：用嘴向氣球里吹氣，可以使氣球變大。

生2：把水灌進氣球里，也可以使氣球變大。

……

師：不用充氣，也不用灌水，只需往這個癟的氣球中滴入少量神奇的液體，就可以使氣球變大，你們相信嗎？

一石激起千層浪，這是超乎學生想象的神奇方法，迅速吸引了學生的注意力。學生紛紛望向講臺，期待教師展示這種神奇的方法。教師通過演示實驗，科學、直觀地呈現(xiàn)了氣球變大的過程。強烈的視覺沖擊使學生驚嘆科學的魅力，學生對現(xiàn)象背后的科學知識產(chǎn)生了好奇心，激發(fā)了強烈的探究欲望。教師順勢提出問題：“為什么只需往氣球中滴入少量神奇的液體，就可以使氣球變大呢？想知道其中的秘密嗎？我們一起來探究產(chǎn)生氣體的變化?！焙闷嫘氖峭苿訉W生學習的動力，創(chuàng)設貼合課程主題的情境是課堂教學的關(guān)鍵。

（二）大膽猜想與假設，制訂探究方案

制訂合理的探究方案是探究式學習的前提。在科學課堂中，學生大膽猜想與假設是展開探究實踐的基礎，探究方案的制訂需要以學生的猜想與假設為依托。探究方案能夠幫助學生明確學習目標，有計劃、有步驟地進行實驗探究，培養(yǎng)科學思維。探究方案是否完善，直接關(guān)系探究的效果和課堂教學質(zhì)量的高低。

在“產(chǎn)生氣體的變化”一課中，為了加深學生對化學變化和物理變化的科學認識，突破本課教學重難點，教師創(chuàng)設了“氣球變大”的魔術(shù)情境讓學生直觀地觀察到固體和液體混合會產(chǎn)生氣體的現(xiàn)象。學生面對神奇的科學魔術(shù)，會聯(lián)想到物質(zhì)變化這個知識點，猜想神奇的液體在氣球里面會發(fā)生化學反應，產(chǎn)生新物質(zhì)。教師層層遞進，提供少許線索，展示生活中常見的食鹽、白糖、小蘇打、水、白醋，并說明“氣球變大”的魔術(shù)中使用了其中的兩種物質(zhì)，引導學生大膽猜想與假設。

生1：氣球變大肯定有氣體產(chǎn)生，難道是水和小蘇打混合后會有氣體產(chǎn)生？

生2：如果小蘇打和白醋混合產(chǎn)生了氣體，那么氣球變大是可以輕松實現(xiàn)的。

生3：可能是白醋和白糖混合產(chǎn)生了氣體。

師：要驗證你們的猜想，應該怎么做？

面對不同的猜想與假設，教師注重培養(yǎng)學生對猜想與假設做出驗證的意識，引導學生自行設計探究方案，這體現(xiàn)了探究式學習的開放性，也有利于培養(yǎng)學生科學探究的思維習慣。學生通過小組合作，自主交流和討論，設計出兩組對比實驗的探究方案：將白糖、食鹽、小蘇打分成兩組，分別滴入水和白醋，觀察實驗現(xiàn)象。

（三）進行實踐探究，得出科學結(jié)論

實踐探究和搜尋證據(jù)是突破課堂教學重難點的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。學生通過親自動手實驗，將觀察到的實驗現(xiàn)象和收集到的證據(jù)進行整理，并展開分析、討論，得出實驗事實與猜想假設之間的關(guān)系，通過比較、分類、歸納、概括等方法處理信息，最后得出科學結(jié)論。實踐探究過程培養(yǎng)了學生動手實踐能力、歸納總結(jié)能力、分析和解決問題的能力，有效提升了學生的科學素養(yǎng)。

學生根據(jù)上述自主設計的兩組對比實驗的探究方案，親自動手進行實踐探究。學生將食鹽、白糖、小蘇打這三種物質(zhì)分別與水、白醋混合，觀察并記錄混合時所伴隨的現(xiàn)象。學生通過實驗發(fā)現(xiàn)小蘇打和白醋混合時立刻產(chǎn)生大量氣泡，而其他對比組則沒有出現(xiàn)這樣奇特的現(xiàn)象，從而揭開了“氣球變大”魔術(shù)的奧秘：神奇的液體是白醋，氣球里面裝有小蘇打，小蘇打和白醋混合產(chǎn)生氣體，使氣球變大。教師順勢就學生的探究結(jié)果提出問題。

師：小蘇打和白醋混合，發(fā)生了什么變化？

生1：發(fā)生了化學變化，因為產(chǎn)生了新物質(zhì)。

生2：小蘇打和白醋混合產(chǎn)生了氣體，氣體是新物質(zhì)，所以小蘇打和白醋混合發(fā)生了化學變化。其他組沒有新物質(zhì)產(chǎn)生，發(fā)生的是物理變化。

直觀的實驗現(xiàn)象不僅讓學生認識到物質(zhì)變化會伴隨一些現(xiàn)象的產(chǎn)生，而且能幫助學生強化化學變化和物理變化的區(qū)別。教師在探究活動中的問題引導，將零散的科學知識系統(tǒng)化，提高了學生處理科學信息、得出科學結(jié)論的能力。

（四）知識遷移運用，融入生活實踐

科學源于生活，又服務于生活。學生不僅要學科學，還要會用科學。教師在課堂教學中引導學生用科學的學習過程發(fā)現(xiàn)、實踐、分析、論證生活中的現(xiàn)象，獲取科學知識，但不能止步于獲取科學知識，還應鼓勵學生帶著科學知識走出課堂，融入生活實踐，服務社會。將科學與生活相結(jié)合的探究式學習不僅鍛煉學生的動手實踐能力，拓展學生的科學思維，培養(yǎng)學生愛科學、學科學、用科學的科學態(tài)度，更能激發(fā)學生的探究熱情和創(chuàng)新動力，讓學生從中體驗到科學學習帶來的成就感，提升社會責任感。

在“產(chǎn)生氣體的變化”探究式學習中，學生通過查閱資料發(fā)現(xiàn)小蘇打和白醋混合產(chǎn)生的氣體是二氧化碳，教師順勢提出問題。

師：二氧化碳有什么用途呢？

生1：二氧化碳可以滅火。

生2：二氧化碳可以和綠色植物進行光合作用。

……

學生根據(jù)生活經(jīng)驗紛紛搶答。教師抓住二氧化碳可以滅火這一個用途，將所學知識運用于生活當中，引導學生自主設計一個制作微型滅火器的方案。在教師的引導下，學生自主查閱資料，小組合作，根據(jù)二氧化碳的性質(zhì)，利用身邊的材料設計滅火裝置，羅列出所需材料，繪制設計圖，小組間交流、分享設計思路，修正和完善設計圖。接著，教師展示自己利用身邊的簡易材料氣球、塑料瓶、吸管和夾子自制的微型滅火裝置，并請學生上臺動手操作實踐。學生利用微型滅火裝置收集二氧化碳氣體，并使用微型滅火裝置成功將蠟燭熄滅。學生親眼見證探究成果確實能夠巧妙地運用于生活實踐當中，于是產(chǎn)生了制作的信心，激發(fā)了制作熱情和創(chuàng)新動力。教師順勢鼓勵學生課后根據(jù)自己繪制的設計圖，動手制作微型滅火裝置。

在小學科學課堂教學中，教師應結(jié)合學生的實際情況，引導學生聯(lián)系生活，有計劃、按步驟、分階段、循序漸進地開展探究式學習。教師在學習活動中是“指路人”，把握學生探究、思考的基本方向，使學生由被動學習轉(zhuǎn)向主動參與、積極探究。學生的學習活動由個體獨學轉(zhuǎn)化集體協(xié)作學習，促進學生與學生之間、學生與教師之間形成一種共同探究的局面。學生在教師創(chuàng)設的探究活動中交流與討論、設計探究方案、動手實驗，并根據(jù)實驗現(xiàn)象認真思考、合理分析信息，得出科學結(jié)論，感受到科學探究的樂趣和成就感。小學科學課堂有效開展探究式學習，潛移默化地培養(yǎng)了學生的科學思維和創(chuàng)新意識，提高了課堂教學的實效。

參考文獻

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［3］蘇文建.自制教具在小學科學探究式學習中的應用［J］.實驗教學與儀器，2021，38（2）：63-65.

注：本文系南寧市教育科學“十四五”規(guī)劃2021年度B類（自籌經(jīng)費重點）課題“小學科學實驗器材改進與創(chuàng)新的實踐研究”（2021B068）的階段研究成果。

作者簡介：林湲（1991— ），福建龍巖人，本科，二級教師，研究方向為小學科學教學。

（責編 韋榕峰）