課堂實(shí)驗(yàn)的加法和減法

〔摘" "要〕" 小學(xué)科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)作為學(xué)生探究實(shí)踐的載體，能有效促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展。調(diào)查發(fā)現(xiàn)科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在學(xué)生實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)不足、實(shí)驗(yàn)缺乏應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)方案簡(jiǎn)陋等問題。本文旨在探討對(duì)小學(xué)科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)進(jìn)行加法和減法的整合，通過增加實(shí)驗(yàn)情境、體驗(yàn)、挑戰(zhàn)和弱化結(jié)果導(dǎo)向、簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)步驟、減少無效試錯(cuò)的方式，促進(jìn)小學(xué)生認(rèn)知發(fā)展，實(shí)踐卓有成效。

〔關(guān)鍵詞〕" 小學(xué)科學(xué)；課堂實(shí)驗(yàn)；加法；減法

〔中圖分類號(hào)〕" G424" " " " " " " " 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕" A" " " " 〔文章編號(hào)〕" 1674-6317" " （2025）12" " 0068-03

實(shí)驗(yàn)探究既是學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的主要方式，也是科學(xué)學(xué)習(xí)的目標(biāo)之一?！读x務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)探究在科學(xué)教育中的重要性，它不僅是一種學(xué)習(xí)方法，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。通過實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生能主動(dòng)探索科學(xué)現(xiàn)象，建構(gòu)基本科學(xué)觀念、發(fā)展基礎(chǔ)科學(xué)思維、形成探究實(shí)踐能力、養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度。但在日常科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)探究中，學(xué)生常因?qū)嶒?yàn)體驗(yàn)不足、實(shí)驗(yàn)缺乏應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)陋等，造成認(rèn)知受限、所學(xué)難以致用、事倍功半，影響認(rèn)知發(fā)展與科學(xué)素養(yǎng)提升。

一、小學(xué)科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)存在的問題

（一）實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)缺，學(xué)生認(rèn)知滯

小學(xué)每節(jié)課的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)長是40分鐘。課堂時(shí)間緊，教師導(dǎo)入、布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生開展探究、交流、總結(jié)，時(shí)間倉促。教師受時(shí)間限制與評(píng)價(jià)規(guī)則影響，縮減學(xué)生探究體驗(yàn)時(shí)間；因?qū)嶒?yàn)場(chǎng)地、器材不足，以視頻學(xué)習(xí)替代學(xué)生親身探究實(shí)踐；刪減學(xué)生在生活中已體驗(yàn)過的內(nèi)容；抑或探究實(shí)踐缺乏情境性，學(xué)生探究體驗(yàn)意愿低下。這些因素導(dǎo)致學(xué)生建構(gòu)新知識(shí)時(shí)缺乏參照事物，難以據(jù)所見進(jìn)行思考和運(yùn)算，認(rèn)知受限，導(dǎo)致新知建構(gòu)有偏差甚至無法完成。

（二）實(shí)驗(yàn)應(yīng)用少，所學(xué)難致用

《課程標(biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體地位，注重課堂與生活的連接。小學(xué)生因生活經(jīng)驗(yàn)匱乏與身心發(fā)展局限，對(duì)事物的認(rèn)識(shí)、理解和感悟基于事物的表面，對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)僅限于觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不能真正理解實(shí)驗(yàn)原理。缺乏情境引導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，學(xué)生難以理解課堂實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵，難以將實(shí)驗(yàn)與生活相連，不懂知識(shí)的生活化運(yùn)用，科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展受限。

（三）實(shí)驗(yàn)方案陋，事倍卻功半

完備的實(shí)驗(yàn)方案是學(xué)生實(shí)驗(yàn)成功的前提。開展課堂實(shí)驗(yàn)前，教師需設(shè)計(jì)與預(yù)演實(shí)驗(yàn)方案，包括準(zhǔn)備材料、設(shè)計(jì)步驟、進(jìn)行下水實(shí)驗(yàn)等。受實(shí)驗(yàn)條件的限制或是教師對(duì)實(shí)驗(yàn)理解不足、準(zhǔn)備時(shí)間倉促而致使實(shí)驗(yàn)方案不完備，容易使學(xué)生在課堂上經(jīng)歷無效試錯(cuò)，影響實(shí)驗(yàn)效率與課堂學(xué)習(xí)效率，進(jìn)而影響新知的構(gòu)建。

二、小學(xué)科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)的加法與減法

課堂實(shí)驗(yàn)的加法與減法是指增加實(shí)驗(yàn)情境、體驗(yàn)、挑戰(zhàn)和弱化結(jié)果導(dǎo)向、簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)步驟、減少無效試錯(cuò)的方式，使實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，創(chuàng)設(shè)情境使所學(xué)應(yīng)用于生活實(shí)踐，強(qiáng)化過程導(dǎo)向，豐富學(xué)生課堂實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)感，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展與素養(yǎng)提升。

（一）增加多元要素，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展

小學(xué)科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)的加法是指教師在開展課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境、增加結(jié)構(gòu)化的材料豐富學(xué)生體驗(yàn)，加入挑戰(zhàn)項(xiàng)目的方式，激起學(xué)生的探索欲，充實(shí)學(xué)生的課堂體驗(yàn)，促成學(xué)生將所學(xué)鏈接生活，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展，提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。

“加”實(shí)驗(yàn)情境促探索興趣。小學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力易受環(huán)境影響，若課堂環(huán)境無趣、不符合其需求與年齡特征，積極性便會(huì)顯著降低。教師可根據(jù)學(xué)生身心特點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)有趣且生活化的實(shí)驗(yàn)情境，營造寬松愉悅環(huán)境，給予其真實(shí)的、沉浸式體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生探究興趣，助力新知構(gòu)建與認(rèn)知發(fā)展。

教學(xué)五年級(jí)上冊(cè)“光”單元《光的反射現(xiàn)象》一課前，學(xué)生雖有相關(guān)生活經(jīng)驗(yàn)，但還不能理解其含義、規(guī)律，難以聯(lián)系生活現(xiàn)象與問題，更無法運(yùn)用科學(xué)規(guī)律解釋或解決問題。課堂上，教師可結(jié)合黃雨婷與盛李豪勇奪巴黎奧運(yùn)首金之事，創(chuàng)設(shè)“射擊運(yùn)動(dòng)員打靶”情境，請(qǐng)學(xué)生用激光筆射中置于黑板上的靶心，然后提升難度，將靶心置于教室后方，保持激光筆不動(dòng)，請(qǐng)學(xué)生思考如何再次射中靶心。學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)會(huì)提出用鏡子反射光線的方法，由此開啟課程學(xué)習(xí)。學(xué)生始終以“射擊運(yùn)動(dòng)員”的身份，運(yùn)用生活化情境建構(gòu)光反射現(xiàn)象與規(guī)律的新知識(shí)。

科學(xué)實(shí)驗(yàn)具有真實(shí)性、直觀性的特征，處于小學(xué)階段的學(xué)生活潑，好奇心強(qiáng)，興趣多樣且濃厚，富有趣味性、生活化的科學(xué)實(shí)驗(yàn)情境，能迅速吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的探索興趣。

“加”實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)促認(rèn)知深度。處于具體運(yùn)算階段的兒童需要借助具體事物思考和運(yùn)算，缺少具體事物的支撐，兒童難以完成新知的建構(gòu)。心理學(xué)認(rèn)為，學(xué)生的學(xué)習(xí)離不開積極的親身體驗(yàn)。課堂探究是一種身臨其境的體驗(yàn)，適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，有利于學(xué)生加深對(duì)研究對(duì)象認(rèn)知，提升其認(rèn)知深度。

二年級(jí)上冊(cè)“材料”單元《不同材料的餐具》一課，意在讓學(xué)生圍繞金屬、陶瓷、木頭、塑料等常見材料制作的餐具，憑借感官多維度觀察，探究常見材料性能，描述其特點(diǎn)，初步掌握研究材料的方法?？筛鶕?jù)學(xué)生既有認(rèn)知，創(chuàng)設(shè)幫3歲小朋友樂樂、90歲的爺爺奶奶、學(xué)校食堂選餐具的情境，引導(dǎo)學(xué)生從多維度觀察材料特點(diǎn)，學(xué)生憑經(jīng)驗(yàn)分析對(duì)象需求，并據(jù)此選擇。教材雖然設(shè)計(jì)了“看一看”“摸一摸”“掂一掂”“聽一聽”“聞一聞”的探索活動(dòng)，指向材料的多種特征，但仍難滿足選餐具的需求。在保障可操作性與安全性的前提下，我們加設(shè)了“哪種材料不易燙手”的體驗(yàn)環(huán)節(jié)。學(xué)生完成教材探索活動(dòng)后，教師獎(jiǎng)勵(lì)其品嘗糖水，以糖水很燙需攪拌為由，讓其用四種大小相同但材料不同的勺子攪拌。當(dāng)學(xué)生攪拌時(shí)，必然與勺柄充分接觸，用手直接體驗(yàn)溫度的差異。在攪拌等待品嘗糖水的過程中，學(xué)生對(duì)材料特性有更深感知，從而幫助其從更多的維度發(fā)現(xiàn)材料的特點(diǎn)，多維度地解決了選餐具的生活問題，有效提升了他們的認(rèn)知深度。

學(xué)生對(duì)未知的微小世界充滿好奇。在《觀察身邊微小的物體》一課教學(xué)中，教材建議用簡(jiǎn)易顯微鏡觀察花粉、灰塵，但這難以滿足學(xué)生高昂的興致。教師可增加花粉、葉片、脫脂棉、腐爛的水果、蜘蛛絲、灰塵、雞蛋殼等常見物體，豐富學(xué)生對(duì)微小世界的觀察體驗(yàn)，為構(gòu)建學(xué)生眼中的微小世界提供實(shí)物依據(jù)，保障后續(xù)研討學(xué)習(xí)。

學(xué)生經(jīng)歷豐富的親身體驗(yàn)活動(dòng)，在主、客觀交互中親身體會(huì)，獲得經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建新知識(shí)，提升認(rèn)知深度。

“加”實(shí)驗(yàn)挑戰(zhàn)促概念應(yīng)用?？茖W(xué)課堂實(shí)驗(yàn)采用加法的策略，可以增加挑戰(zhàn)項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生科學(xué)興趣，培養(yǎng)科學(xué)思維，使其運(yùn)用所學(xué)解釋現(xiàn)象、解決實(shí)際問題，進(jìn)而推動(dòng)認(rèn)知發(fā)展，提升科學(xué)素養(yǎng)。

四年級(jí)上冊(cè)“運(yùn)動(dòng)和力”單元《用橡皮筋驅(qū)動(dòng)小車》一課，學(xué)生經(jīng)過探究與數(shù)據(jù)分析，明白在一定條件下，橡皮筋纏繞圈數(shù)越多彈力越大，小車行駛越遠(yuǎn)?；诖?，可增設(shè)橡皮筋動(dòng)力小車停入車位的挑戰(zhàn)項(xiàng)目，將課堂與生活連接起來。學(xué)生經(jīng)多次嘗試、分析與調(diào)整，使小車精準(zhǔn)入位，完成挑戰(zhàn)。

素養(yǎng)立意的科學(xué)課堂注重培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。在課堂實(shí)驗(yàn)中設(shè)置挑戰(zhàn)項(xiàng)目，為學(xué)生創(chuàng)造實(shí)踐應(yīng)用契機(jī)，強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用，助力其認(rèn)知與思維發(fā)展。

（二）減冗余聚要點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展

小學(xué)生注意力有限，其廣度、穩(wěn)定性、分配與轉(zhuǎn)移能力均不足。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)答案的依賴、冗雜的課堂實(shí)驗(yàn)步驟、無效的課堂實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，會(huì)使學(xué)生失去興趣、分散精力，影響實(shí)驗(yàn)效率與準(zhǔn)確性。小學(xué)科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)的減法，即教師引導(dǎo)學(xué)生弱化對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的依賴、簡(jiǎn)化冗雜的實(shí)驗(yàn)步驟、減去無效的試錯(cuò)體驗(yàn)，給予學(xué)生“精簡(jiǎn)”“成功”的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，提升實(shí)驗(yàn)效率與準(zhǔn)確性，推動(dòng)學(xué)生認(rèn)知與思維發(fā)展。

“弱”依賴實(shí)驗(yàn)結(jié)果，促思維發(fā)散。在科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)中，弱化學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的依賴是指避免學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程僅單純地尋找一個(gè)預(yù)先設(shè)定的、固定的正確答案，強(qiáng)調(diào)思維發(fā)散與過程導(dǎo)向。

五年級(jí)學(xué)生通過觀察發(fā)現(xiàn)不同的擺一分鐘擺動(dòng)次數(shù)有差別，基于此，讓其自主思考并猜測(cè)影響擺擺動(dòng)快慢的因素。學(xué)生會(huì)提出多種猜想，教師不評(píng)判猜測(cè)對(duì)錯(cuò)，能有效促進(jìn)其思維的發(fā)散。學(xué)生根據(jù)猜測(cè)自主選擇想要研究的影響因素，相同因素者組成一個(gè)專門學(xué)習(xí)小組，自行設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)并開展探究，而后將探究成果分享給其他專門學(xué)習(xí)小組。當(dāng)探究結(jié)果有差異時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生及時(shí)復(fù)盤，分析原因。

弱化對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的依賴，倡導(dǎo)過程導(dǎo)向，認(rèn)同問題的多元性，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生借助實(shí)驗(yàn)探尋多種答案，助力其思維發(fā)散與發(fā)展。

“簡(jiǎn)”冗雜實(shí)驗(yàn)步驟，促概念理解。冗雜的實(shí)驗(yàn)步驟會(huì)干擾學(xué)生聚焦實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)。簡(jiǎn)化步驟乃提升效率之要，簡(jiǎn)潔的步驟有利于學(xué)生專注現(xiàn)象，深入分析、理解實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果，深化對(duì)概念的理解。

熱的概念對(duì)于小學(xué)生而言比較抽象。五年級(jí)下冊(cè)“熱”單元起始課《溫度與水的變化》，教材原設(shè)計(jì)先加熱水至沸騰，撤離酒精燈，在特定時(shí)間記錄溫度與水的形態(tài)變化，再加熱、再觀察，步驟冗雜，有安全隱患且耗時(shí)。簡(jiǎn)化后，用酒精燈加熱常溫水至沸騰，再持續(xù)加熱使水持續(xù)沸騰一段時(shí)間后撤離酒精燈。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生定時(shí)觀察，記錄溫度、氣泡、體積變化等現(xiàn)象。如此，實(shí)驗(yàn)步驟清晰，僅一次點(diǎn)火更安全；實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生無須等待，可以專注觀察記錄。將記錄單設(shè)計(jì)成現(xiàn)象與溫度變化一一對(duì)應(yīng)的形式，使觀察記錄更有序；學(xué)生將數(shù)據(jù)制成折線圖，變數(shù)字為直觀趨勢(shì)，班級(jí)匯總記錄單將抽象數(shù)據(jù)具象化，有效幫助學(xué)生理解“熱量變化導(dǎo)致了物體溫度變化”的科學(xué)概念。

實(shí)驗(yàn)步驟簡(jiǎn)潔，且步步皆有明確的目的，有利于學(xué)生聚焦實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，理解實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果，助力概念理解。

“減”無效實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)，促認(rèn)知效率。小學(xué)3～6年級(jí)每周僅三節(jié)40分鐘的科學(xué)課，課堂時(shí)光珍貴。工欲善其事，必先利其器。教師課前做好下水實(shí)驗(yàn)，減去學(xué)生在課堂上的無效試錯(cuò)，是提升課堂實(shí)驗(yàn)效率的良策。

六年級(jí)上冊(cè)“工具與技術(shù)”單元起始課《緊密聯(lián)系的工具和技術(shù)》，教材設(shè)計(jì)取核桃仁的任務(wù)意在讓學(xué)生體會(huì)工具與技術(shù)的聯(lián)系，核桃的選擇是關(guān)鍵。教師若課前未做下水實(shí)驗(yàn)，課堂上學(xué)生用不合適的核桃進(jìn)行探究，容易造成學(xué)生體驗(yàn)差，難以理解二者關(guān)系，還浪費(fèi)時(shí)間。經(jīng)課前多次對(duì)比實(shí)踐，教師發(fā)現(xiàn)鐵皮核桃外殼堅(jiān)硬，學(xué)生徒手無法取出核桃仁，進(jìn)而引發(fā)對(duì)工具的需求，用不同的工具取核桃仁的方法和效果不同，引發(fā)學(xué)生對(duì)工具和技術(shù)的思考。因此，鐵皮核桃適合用作本課實(shí)驗(yàn)材料。

教師預(yù)先熟悉并檢測(cè)實(shí)驗(yàn)器材，減去學(xué)生在課堂上的無效體驗(yàn)，切實(shí)提升課堂實(shí)驗(yàn)效率與精準(zhǔn)度，助力學(xué)生構(gòu)建新知。

三、實(shí)踐成效

對(duì)科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)進(jìn)行加法和減法的整合，增加實(shí)驗(yàn)情境、體驗(yàn)、挑戰(zhàn)和弱化結(jié)果導(dǎo)向、簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)步驟、減少無效試錯(cuò)的方式是課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革。筆者在普通鄉(xiāng)鎮(zhèn)小學(xué)五、六年級(jí)4個(gè)平行班級(jí)間分別開展了“熱”和“工具與技術(shù)”單元的教學(xué)實(shí)踐，隨機(jī)分配班級(jí)實(shí)驗(yàn)，由同一位教師授課，在單元學(xué)習(xí)結(jié)束與新學(xué)期期初用相同試卷測(cè)試。

實(shí)踐測(cè)試表明，科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)中加法與減法并用的班級(jí)，其單元測(cè)試及新學(xué)期期初測(cè)試的優(yōu)秀率、良好率，比僅用加法或減法的班級(jí)高，更遠(yuǎn)超普通實(shí)驗(yàn)教學(xué)班級(jí)。據(jù)此，我認(rèn)為對(duì)科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)進(jìn)行加法與減法的整合能促進(jìn)小學(xué)生認(rèn)知發(fā)展，實(shí)踐成效不菲。

綜上所述，小學(xué)科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)通過加法和減法的整合，增加實(shí)驗(yàn)情境、體驗(yàn)、挑戰(zhàn)和弱化結(jié)果導(dǎo)向、簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)步驟、減少無效試錯(cuò)，這樣的實(shí)踐是基于學(xué)生立場(chǎng)、著眼學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的，可提高課堂探究效率，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知提升與科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展，推動(dòng)學(xué)科育人。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

[2]林建陽.小學(xué)科學(xué)低年級(jí)深度學(xué)習(xí)教學(xué)的策略探討［J］.考試周刊，2022（31）：9-12.

[3]郭華.跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)：是什么？怎么做？[M].北京：教育科學(xué)出版社，2023.

[4]平超.“雙減”背景下的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目化實(shí)踐[J].天津教育，2024（25）