基于創(chuàng)新思維培養(yǎng)的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在小學(xué)教育中，科學(xué)是一門非常重要的學(xué)科?？茖W(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任是科學(xué)核心素養(yǎng)的主要內(nèi)容，其中的科學(xué)思維又包含了創(chuàng)新性思維。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維的有效途徑。在開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師需要根據(jù)需求合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣以及對知識的探索欲，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本文以“水到哪里去了\"的科學(xué)實(shí)驗(yàn)為例，詳細(xì)介紹了實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過程。

一、教學(xué)準(zhǔn)備

（一）教材分析

“水到哪里去了”是小學(xué)三年級科學(xué)的起始課，是《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“課程標(biāo)準(zhǔn)”）中規(guī)定的學(xué)生必做探究實(shí)踐活動(dòng)之一，強(qiáng)調(diào)通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生探究，理解水的蒸發(fā)和凝結(jié)原理，能夠利用科學(xué)知識解釋日常生活現(xiàn)象。本節(jié)課以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主，在教師的帶領(lǐng)下引導(dǎo)學(xué)生分析、理解水蒸發(fā)現(xiàn)象，以及水蒸發(fā)快慢受到哪些因素的影響，最終深人認(rèn)識水這一物質(zhì)及其存在的狀態(tài)。

（二）學(xué)情分析

第一，學(xué)生對水已經(jīng)有了足夠的了解和認(rèn)識，知道水是一種可以流動(dòng)的液體，也知道水在高溫環(huán)境下會逐漸變熱，同時(shí)會蒸發(fā)水分，認(rèn)識到水的蒸發(fā)與溫度和環(huán)境存在密切關(guān)聯(lián)。第二，小學(xué)生很容易受到新鮮事物的影響，相較于理論知識的學(xué)習(xí)，他們對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的興趣更高，喜歡通過動(dòng)手操作探索新知，但其邏輯思維推理能力相對較低。第三，學(xué)生雖然知道水會隨著溫度和環(huán)境的變化進(jìn)行蒸發(fā)，但對水分子運(yùn)動(dòng)和其狀態(tài)變化的知識理解不夠透徹。第四，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，需要仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)變化，并詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這對于學(xué)生而言有一定的難度。

（三）教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：理解水蒸發(fā)現(xiàn)象的原理，知道水蒸發(fā)與溫度之間的關(guān)系；激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)思維，讓學(xué)生大膽想象，提出自己的建議和看法。

教學(xué)難點(diǎn)：直觀地理解水分子從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，或從氣態(tài)凝結(jié)成液態(tài)的過程；仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)變化，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

（四）教學(xué)目標(biāo)

以科學(xué)課程所要培養(yǎng)的科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任四大核心素養(yǎng)為主，以課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的內(nèi)容要求和學(xué)業(yè)要求為依據(jù)，合理設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)。表1為“水到哪里去了\"的教學(xué)目標(biāo)。

二、教學(xué)過程

（一）課堂導(dǎo)人

教師展示圖片，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察并思考。如圖1、圖2所示。

師：同學(xué)們，請看大屏幕中的兩張圖片，誰能告訴老師圖1中的男生在干什么？

生：老師，他在用干手器吹手。

師：對！那么他為什么要這么做呢？

生：因?yàn)樗麆倓傁催^手，想把手吹干。

師：很好！我們再來看圖2，你們發(fā)現(xiàn)這兩杯水有什么不同嗎？

生：左邊玻璃杯里的水比右邊的多。

師：很好，你注意到了兩杯水的量不同?，F(xiàn)在老師告訴大家，其實(shí)你們看到的是同一杯水。

生：老師，這是為什么呢？

師：這個(gè)問題非常好！就像圖1中使用干手器能夠把手吹干是一樣的道理，圖2中將一杯水（環(huán)境不變的情況下）靜置一段時(shí)間后，水量變少了，這些都屬于水的蒸發(fā)現(xiàn)象。這也是我們今天要學(xué)習(xí)的新知識—“水到哪里去了”。

（設(shè)計(jì)意圖：教師通過展示圖片，在與學(xué)生的交流與互動(dòng)過程中成功引入新課題，激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究欲，為接下來的學(xué)習(xí)做鋪墊。）

（二）創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣

教師準(zhǔn)備一個(gè)透明的塑料瓶，并向瓶中灌滿水，將瓶口密封嚴(yán)實(shí)。然后，教師引導(dǎo)學(xué)生思考：“同學(xué)們，請仔細(xì)觀察這個(gè)瓶子，如果我們對其進(jìn)行加熱，瓶里的水會發(fā)生什么變化？\"學(xué)生圍繞問題展開了激烈的討論：有的學(xué)生猜測，水會受熱變成水蒸氣；有的學(xué)生則認(rèn)為，水蒸氣會在瓶內(nèi)凝結(jié)成水珠…

師：同學(xué)們討論得非常好，想法也很多。對這個(gè)瓶子加熱后，瓶中會出現(xiàn)很多水蒸氣，那么這些水蒸氣能去哪里？會不會在瓶中形成新的水珠？或者跑到瓶外去？大家可以大膽想象一下，發(fā)表自己的觀點(diǎn)和看法。

在教師的鼓勵(lì)下，學(xué)生更加積極地表達(dá)自己的看法：有的學(xué)生認(rèn)為，依據(jù)熱脹冷縮的原理，水蒸氣會跑到瓶外；有的學(xué)生認(rèn)為，受到瓶內(nèi)空間的限制，水蒸氣會在瓶內(nèi)出現(xiàn)凝結(jié)現(xiàn)象；有些學(xué)生則認(rèn)為，在加熱過程中瓶內(nèi)的水蒸氣會出現(xiàn)凝結(jié)，還會有少量的水蒸氣附著在瓶壁上。為了驗(yàn)證這些想法，教師可以和學(xué)生一起做實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生主動(dòng)參與到實(shí)驗(yàn)中，見證水的變化，親身體驗(yàn)科學(xué)探索的過程，對科學(xué)知識產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

（設(shè)計(jì)意圖：通過創(chuàng)設(shè)情境，教師引導(dǎo)學(xué)生思考水及水蒸氣在密封狀態(tài)下的受熱變化情況，了解溫度對水蒸氣狀態(tài)的影響，鼓勵(lì)學(xué)生大膽表達(dá)自己的想法，利用實(shí)驗(yàn)為學(xué)生提供直觀的科學(xué)探究場景。）

（三）感知體驗(yàn)，理解蒸發(fā)

1.寫字游戲

在這個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)趣味性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)一寫字游戲，增強(qiáng)學(xué)生對蒸發(fā)現(xiàn)象的理解。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師用一塊濕抹布在黑板上寫出一個(gè)大大的清晰的“水\"字。為了讓班內(nèi)學(xué)生都能清楚地看到“水\"字，教師要確保字體足夠大。接下來，教師讓學(xué)生仔細(xì)觀察這個(gè)“水\"字隨著時(shí)間的流逝會發(fā)生哪些變化。學(xué)生發(fā)現(xiàn)，教師用濕布寫完“水”字后，字跡會慢慢變干，會從最初的濕潤狀態(tài)變得越來越干，越來越模糊，直到水分蒸發(fā)后，字跡完全消失。在這個(gè)過程中，學(xué)生可以直觀地感受到水分從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程，進(jìn)而理解水蒸發(fā)的概念。

在觀察過程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考：“水\"字蒸發(fā)到哪里去了？它為什么會逐漸變模糊，直到消失不見？拋出問題后，教師鼓勵(lì)學(xué)生以小組形式進(jìn)行討論，發(fā)表建議和看法，總結(jié)出正確答案。

（學(xué)生對教師提出的問題產(chǎn)生了強(qiáng)烈的好奇心，并帶著問題進(jìn)入了討論環(huán)節(jié)。）

師：好！同學(xué)們討論得非常認(rèn)真，剛才老師用濕布寫的“水\"字去哪里了？哪個(gè)同學(xué)能回答？

生：它隨著水分的不斷蒸發(fā)變成了水蒸氣。

師：回答得非常好。水變成水蒸氣的過程叫做水的蒸發(fā)，蒸發(fā)過程會受到溫度和環(huán)境的影響。那么大家在日常生活中有沒有見過水蒸發(fā)的現(xiàn)象呢？

生：老師，我見過！比如，夏天的時(shí)候，地面上的水跡很快就會干掉，那就是水蒸發(fā)了吧？

師：沒錯(cuò)，你觀察得很仔細(xì)。當(dāng)溫度升高，水蒸發(fā)的速度也會加快。還有其他同學(xué)有類似的發(fā)現(xiàn)嗎？

生：老師，我注意到有時(shí)候衣服濕了，晾在外面很快就干了。這也是水蒸發(fā)的現(xiàn)象嗎？

師：非常好，你提到了一個(gè)很常見的例子。濕衣服變干，就是水的蒸發(fā)過程。

生：老師，那我們做飯的時(shí)候，水煮沸后會有蒸氣，那個(gè)蒸氣是不是就是水蒸發(fā)后形成的？

師：完全正確。水沸騰時(shí)產(chǎn)生的蒸氣，也是水蒸發(fā)后形成的水蒸氣。這說明水在高溫下蒸發(fā)得更快。

師：通過大家的討論，我們可以發(fā)現(xiàn)水蒸發(fā)現(xiàn)象在我們的日常生活中很常見。希望大家能夠通過這些例子更好地理解蒸發(fā)這一自然現(xiàn)象，并在今后的學(xué)習(xí)中繼續(xù)探索和發(fā)現(xiàn)更多的科學(xué)知識。

（設(shè)計(jì)意圖：通過這樣的活動(dòng)，學(xué)生不僅能夠直觀地觀察到蒸發(fā)現(xiàn)象，還能在教師的引導(dǎo)下，逐步形成對物質(zhì)狀態(tài)變化的基本認(rèn)識。這種將抽象科學(xué)概念與學(xué)生日常生活經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)方法，能夠有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。）

2.小組實(shí)驗(yàn)，理解“蒸發(fā)吸熱”

在“水到哪里去了”的教學(xué)中，教師可以通過一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)來幫助學(xué)生理解“蒸發(fā)吸熱”的概念。需要準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)材料包括：大小和形狀相同的兩個(gè)透明杯子、棉簽、保鮮膜、橡皮筋以及清水。準(zhǔn)備好后，教師指導(dǎo)學(xué)生按照步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)組的操作任務(wù)為：用棉簽在一個(gè)透明杯子里涂少量的水，無蓋，靜置一段時(shí)間后觀察水的蒸發(fā)現(xiàn)象。對照組的操作任務(wù)：在另一個(gè)透明杯子里涂入相同量的水，把杯蓋擰緊，與實(shí)驗(yàn)組的蒸發(fā)現(xiàn)象進(jìn)行對比。實(shí)驗(yàn)組和對照組的操作任務(wù)完成后，將這兩個(gè)杯子放置在相同的環(huán)境下，如窗臺邊或者講臺的同一桌面上，確保其在相同的光照和溫度條件下。這樣不僅可以控制變量，還能保障實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)性。學(xué)生應(yīng)參與整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，仔細(xì)觀察兩個(gè)杯子中水的變化，并詳細(xì)記錄

觀察結(jié)果。

學(xué)生觀察發(fā)現(xiàn)：沒有蓋子的杯子中，水很快就蒸發(fā)了，在光照和溫度的影響下，水分子更容易從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)蒸發(fā)到空氣中；而另一個(gè)密封的水杯，不利于水的擴(kuò)散和蒸發(fā)，蒸發(fā)的速度較慢。通過對比實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以更深刻地理解蒸發(fā)過程中熱量的轉(zhuǎn)移，以及周圍環(huán)境對它的影響。

（設(shè)計(jì)意圖：這個(gè)實(shí)驗(yàn)不僅能夠讓學(xué)生觀察蒸發(fā)的過程，還能讓其感受到蒸發(fā)吸熱的現(xiàn)象，即水在蒸發(fā)時(shí)會帶走熱量。這也是夏天洗澡會感覺涼爽的原因。通過這樣的實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生能夠?qū)⒊橄蟮目茖W(xué)概念與實(shí)際相結(jié)合，從而更深入地理解和掌握蒸發(fā)的原理。）

（四）提出問題，引導(dǎo)探究

在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，問題可以激發(fā)學(xué)生的好奇心，提高其課堂注意力，使其快速進(jìn)入自主學(xué)習(xí)狀態(tài)。同時(shí)，在問題的引導(dǎo)下，學(xué)生能夠進(jìn)行更深層次的思考，增強(qiáng)分析和推理能力，促進(jìn)自身創(chuàng)新性思維的發(fā)展。教師可以設(shè)計(jì)不同類型的問題，如觀察性問題、預(yù)測性問題、關(guān)聯(lián)性問題等，然后根據(jù)問題類型依次向?qū)W生進(jìn)行提問。

第一，觀察性問題。

1.當(dāng)我們把水倒在地上，一段時(shí)間后它消失不見了。那么它去哪里了呢？

2.為什么濕衣服在陽光下比在陰涼處干得更快？

3.洗完手后，不擦手，手上的水分會越來越少，這和水的蒸發(fā)有什么關(guān)系？

4.把水放在冰箱的冷凍層，水會變成冰塊；把冰塊放到常溫狀態(tài)下，它會慢慢變成水。這是一種什么現(xiàn)象呢？

第二，預(yù)測性問題。

1.夏天，我們把一杯水放在炎熱的戶外或陰涼的室內(nèi)，哪里會蒸發(fā)得更快？為什么？

2.在一杯水中加入冰塊，會影響水的蒸發(fā)速度嗎？為什么？

3.有兩個(gè)容器，一個(gè)容器中水的表面積是另一個(gè)的兩倍，哪個(gè)容器中的水蒸發(fā)得更快？

第三，關(guān)聯(lián)性問題。

1.水的蒸發(fā)和我們?nèi)粘Ｉ钪械哪男┈F(xiàn)象有關(guān)？

你能舉出一些例子嗎？

2.為什么沙漠中的湖泊會逐漸消失？這是水的蒸發(fā)現(xiàn)象嗎？

3.降雨量少時(shí)，地面很快就干了。請問地面的水到哪里去了？

（設(shè)計(jì)意圖：通過設(shè)計(jì)不同類型的問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和探究，理解水蒸發(fā)會受到哪些因素的影響，促使學(xué)生主動(dòng)參與到課堂學(xué)習(xí)中，激發(fā)學(xué)生思考，引導(dǎo)其發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，為后續(xù)的學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)。）

（五）猜想還有哪些水消失了，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行思維碰撞

在上述實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生對水的蒸發(fā)有了一定的認(rèn)識和理解，他們還提出了各種與蒸發(fā)有關(guān)的問題。在此基礎(chǔ)上，教師可以進(jìn)一步引出本課重要的科學(xué)概念一“蒸發(fā)”，引導(dǎo)學(xué)生深入思考。

師：在剛才的實(shí)驗(yàn)中，我們知道了杯子中的水分會隨著環(huán)境和溫度的變化蒸發(fā)到空氣中。除了老師剛才提到的那些與水蒸發(fā)相關(guān)的問題，你們還能舉出其他例子嗎？

生：冬天，路面的積雪會融化成水，然后慢慢消失。

生：汗水在皮膚表面蒸發(fā)，這也屬于水蒸發(fā)現(xiàn)象吧！

生：早晨的霧和露水在太陽升起后會逐漸消失。

生：在降雨量較少的情況下，河水水位會逐漸下降。

師：非常好！說明日常生活中這樣的例子有很多，由于課堂時(shí)間有限，我們就不一一列舉了。那么，通過上面的學(xué)習(xí)，大家理解蒸發(fā)的概念了嗎？

生：理解了。

師：大家怎么理解蒸發(fā)這一概念？

生：水從液態(tài)變成氣態(tài)的過程，就是水蒸發(fā)的過程。

師：很好！蒸發(fā)是液體發(fā)生的汽化過程，蒸發(fā)快慢會受到溫度的影響，蒸發(fā)過程中會吸收熱量。另外，蒸發(fā)量是指一段時(shí)期內(nèi)由于蒸發(fā)而擴(kuò)散到大氣中的水分，一般用毫米來表示。

教師借助實(shí)驗(yàn)探究的方法，提出“蒸發(fā)\"的概念，不僅有助于學(xué)生更深人地理解這一概念，還能促進(jìn)其由認(rèn)識現(xiàn)象到掌握本質(zhì)的轉(zhuǎn)變。此外，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生描述觀察到的各種蒸發(fā)現(xiàn)象，幫助學(xué)生更深入地理解并掌握“蒸發(fā)\"的含義，使其更好地將其所學(xué)與日常生活結(jié)合起來。這樣的教學(xué)方式能促進(jìn)學(xué)生思維的拓展，為其帶來新的學(xué)習(xí)思路，提出具有實(shí)際意義的問題，進(jìn)一步提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的能力。

（六）總結(jié)水消失之謎

為了進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的鑒賞和創(chuàng)造能力，教師還可以融合多學(xué)科知識，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科的互動(dòng)教學(xué)。在布置作業(yè)時(shí)，教師可以采用如編寫故事、畫畫等多種方式激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，幫助其更深人地理解所學(xué)知識。為了解釋\"水為什么會消失\"這一問題，教師鼓勵(lì)學(xué)生利用本節(jié)課的“水到哪里去了”這一主題，創(chuàng)作一個(gè)故事、一首詩歌或一幅插圖，以幫助學(xué)生鞏固課堂上所掌握的科學(xué)知識。

三、教學(xué)思考

在新課改背景下，創(chuàng)新思維是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中不可或缺的。因此，在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，引導(dǎo)學(xué)生用新穎、獨(dú)特的思維方式解決學(xué)習(xí)中遇到的各種問題。教師要基于創(chuàng)新思維培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)意識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)學(xué)生的探索欲望，提高學(xué)生的實(shí)際操作能力。

在開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)時(shí)，教師應(yīng)基于學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和需求，在教學(xué)中對其進(jìn)行針對性的幫助和指導(dǎo)，促使其主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。此外，教師應(yīng)采取科學(xué)的教育方法培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，使其具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

（作者單位：甘肅省蘭州市城關(guān)區(qū)五里鋪小學(xué)）

編輯：蔚慧敏