始于精心設計的科學實驗教學探究

在科學技術突飛猛進的新時代，科學教育迎來了前所未有的新機遇，也帶來了空前的挑戰。2023年5月，教育部等十八部門聯合印發了《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》，系統部署在教育“雙減”中做好科學教育加法，一體化推進教育、科技、人才高質量發展。為響應這一號召，各地中小學紛紛調整課程設置，強化科學實驗教學，鼓勵學生參與科學競賽和創新實踐活動，以期培養出更多具有創新精神和實踐能力的科學人才。

但當前實驗教學依然存在以下幾點問題：一是實驗設計不科學、學生缺乏獨立探索的興趣和能力。現階段的科學教材和實際的科學課堂教學都十分重視實驗教學，但在實際授課過程中，由于授課時間和教師實驗經驗和能力的差異，大多數教師止步于教材提供的方案設計，很少有教師能提供科學的實驗設計指導。多數學生因為學習能力不足或動手操作能力不足，也不能有效地參與實驗。二是輕視實驗過程和對實驗現象的觀察、記錄、思考。大多實驗記錄只簡單記錄實驗現象和結論，而沒有記錄實驗過程中的觀察和思考。在評價維度上，對學生的評價僅限于是否參與了實驗等淺層事項，而真正體現實驗教學成效的維度，如學生的科學思維、創新能力、解決問題能力等并沒有過多涉及。三是重視結論，輕視知識的獲得過程。實際教學中，教師更多關注的是學生對實驗結論的掌握，對于實驗不算成功的小組，以及實驗不成功的原因，很少能給予足夠的關注和引導，這在一定程度上降低了學生對知識的探索興趣。

小學科學教育中實驗教學的重要性不言而喻。《義務教育科學課程標準（2022年版）》明確提出，學生要掌握觀察、實驗、測量、推理、解釋等基本的科學方法，形成科學探究的意識。實驗教學中對實驗過程和現象的觀察、記錄、思考，決定著實驗教學的完成度和學生探究能力的提升程度。為實現這一目標，教師要精心設計實驗活動，確保實驗內容既符合學生的認知水平，又能激發他們的好奇心和探究欲，讓學生通過動手操作，實際觀察科學現象，更深刻地理解科學概念。

觀察是獲取實驗現象和數據的直接手段，是一個多角度、多形式、多層次的感知過程。只有通過觀察，學生才能直觀地了解實驗過程中發生的各種變化。記錄是實驗教學的重要環節，通過記錄實驗現象和數據，學生可以將觀察結果轉化為具體的、可量化的信息，有助于他們更深入地理解實驗原理和科學知識。思考是實驗教學的核心。在觀察和記錄的基礎上，學生需理解實驗現象背后的科學原理和規律，建立知識間的聯系和框架，形成完整的知識體系。觀察、記錄、思考三個環節相互關聯、相互促進，共同構成了實驗教學的基本體系。在此基礎上，本文提出了小學科學實驗教學的以下措施。

實驗開始前，指導學生自主設計實驗。教材對于實驗的方案設計有一定的指導，但各個學校的情況不同，需結合自身實際準備實驗材料，給學生提供盡可能多的可選器材，鼓勵學生創造性設計實驗方案，使學生不再只是學習者，執行者，更多地成為實驗的創造者、主導者，提升學生對實驗的興趣，培養他們自主學習和探索的能力。為活躍學生思維，教師可以通過提問的方式，引導學生思考問題，如在“力的作用”實驗中，教師可以提問：力的作用有什么特點？如何判斷力的作用效果？培養學生的邏輯思維能力，并讓學生從不同角度出發設計實驗步驟。

實驗過程中，培養學生的動手和觀察能力。首先，教師要進行示范和指導，讓學生掌握實驗的基本操作要領。并教會學生如何觀察，包括觀察對象、觀察角度、觀察順序等。例如，在觀察植物生長時，教師可以引導學生從種子發芽、葉片生長、開花結果等不同階段進行觀察。其次，引導學生在實驗過程中密切關注實驗過程、記錄實驗現象、思考實驗現象產生的結論和原因，培養學生的科學探究能力，同時加深對科學原理的理解。在實驗記錄中，學生需要詳細描述實驗步驟，包括所使用的材料、設備的操作方法以及實驗的具體流程。針對小學學生語言能力不足的問題，教師還可以引導學生以多種形式記錄實驗，如畫示意圖，并輔以簡略文字輔助，以提高學生的參與積極性。

實驗完成后，對實驗進行反思拓展。一是分析造成實驗過程偏差的關鍵要素，包括實驗設計存在的不足、實驗操作的失誤、儀器設備的不精確、實驗環境的影響等，進而改進實驗方案，以確保在未來的實驗中能夠獲得更加準確可靠的數據。二是引導學生進行小組討論，通過交流不同的實驗體驗和發現，促進學生之間的相互學習和啟發。三是鼓勵學生發揮創造力，從不同的角度思考問題，提出新的觀點和假設，提升學生的自學能力和探究能力，甚至創造性地為解決實際問題設計方案。四是撰寫實驗報告，將實驗目的、步驟、結果、分析及反思等內容系統地記錄下來，進一步鞏固所學知識，提升分析問題和解決問題的能力。此外，也要注重培養學生的實驗安全意識，回顧在實驗過程中是否嚴格遵守了安全操作規程，對于存在的安全隱患進行及時排查和整改。強調實驗廢棄物的正確處理，確保實驗室環境的清潔與安全，為后續的實驗教學創造良好的條件。通過這樣的過程，學生不僅能夠加深對實驗原理的理解，還能夠提高解決復雜問題的能力，為將來的科學學習打下堅實的基礎。

（作者單位：山東省濟南市段店小學）