實驗教學應注重學生科學素養的培養

王天鋒

【關鍵詞】實驗教學；科學素養；落腳點；探究

【中圖分類號】G623.6 【文獻標志碼】A 【文章編號】1005-6009（2016）44-0073-02

科學實驗是科學教學的重要組成部分，忽視實驗，學生科學素養的培養會大打折扣。下文，筆者將結合相關課例，談談實驗教學如何發展學生的科學素養。

一、找好實驗中科學素養的落腳點

學生科學素養的表現之一是課堂學習中的科學精神，具體表現為個體在學習活動中的價值標準、思維方式和行為規范。在科學學習中，學生尊重證據、主動探究等素養的獲得需要教師關注實驗活動的兩個“點”。

1.整合教材——科學素養的“起點”。

《科學》教材往往只呈現實驗器材和程序，缺少對學生思維等認知活動的關注。如蘇教版《科學》四下《物體的形狀改變以后》一課，教材中的實驗是認識物體的形變，由于教材提供的材料比較單一，不能揭示“形變”與“彈力”之間的關系，且學生對“形變”的認識還僅僅停留于物體的形狀會發生變化的層面，對于變化后能夠還原的認識不足。造成這種認識缺陷的原因是實驗活動提供的材料過于單一，教材上提供了橡皮筋、彈簧、海綿、鋼條四種材料，這四種材料均直接指向有彈性這一概念，而缺少對無彈性（本質是彈性較弱）現象的關注。針對學生認識上的不足，教師需要為其搭建思維階梯。而實驗能為學生搭建思維階梯，教師需要圍繞“實驗”和“思維”雙主線設計實驗，可以增加學生認為不具有彈性的短木條、橡皮泥、鋁棒、棉線四種材料，讓學生進行對比。

2.建立概念——科學素養的“提升點”。

建立概念是一種重要的科學素養，建立概念的過程是對所見現象進行抽象和提煉的過程，同時也是對自我認識的超越和提升的過程。

以“彈力”概念的建立為例，教師要以學生素養提升為指向展開教學。第一步觀察物體形狀變化前后的區別，說說自己玩橡皮筋時，它的形狀有哪些變化，最后結束時又是什么形狀？引導學生畫圖記錄自己的觀察結果，這是對學生觀察素養的培養。第二步，通過比較，建立“外力”與“形狀”之間的聯系，學生觀察、記錄哪些材料形狀改變后能夠還原，哪些不能。形狀變化主要是變長、變短、變扁和體積變化，這些變化都與受到外力有關，這是對學生歸納意識的培養。第三步，建立“內力”與“形狀”之間的聯系，這是學習的難點。學生對彈力如何產生頗有疑惑，這時教師需要演示壓縮壓簧的實驗，然后學生思考內力是什么時候產生的，什么時候最大，朝什么方向，是所有物體都有這種內力嗎？通過演示，學生會明白彈簧開始被壓縮時，“內力”就產生了，這個內力來自于彈簧本身，方向與外力相反，此時彈力的概念就建立了。

教學中，學生從對實驗現象的觀察與記錄，到實驗現象與所對應概念的關系梳理，都遵著“知識建構理解”和“能力素養提升”兩條主線，知識的獲得并不是最終目的，背后隱藏的素養提升才是最終目的，因此，梳理實驗背后的素養是科學教師備課時要著力思考的。

二、搭好實驗外科學素養發展的“路”

科學素養的培養離不開探究學習這一形式，而探究學習離不開教師對實驗中的探究因素的挖掘。

1.注重探究活動。

學會探究是科學素養之一，科學課上，教師要盡可能地讓學生通過實驗觀察有所發現。以蘇教版《科學》四下《肌肉》中的骨骼和肌肉關系為例，教師可以直接向學生展示手臂骨骼肌肉的模型；也可以先向學生展示手臂的骨骼模型，然后讓學生觀察自己手臂運動現象，判斷手臂上的肌肉是如何變化的。前者是直接告知知識，后者倡導的是探究和發現，而后者更利于學生觀察素養、邏輯推理素養、建模思維的發展。

2.倡導真實情境。

對于核心素養的界定有很多，杭州師范大學的張華教授認為，核心素養是人們適應信息時代，知識社會和全球化時代的需要，是解決復雜問題和適應不可預測情境的能力和道德。因此，存在不確定性的教學情境才能為學生核心素養的發展提供空間。

在認識拉力大小與彈簧拉長長度之間的關系的過程中，教師可以圍繞真實情境開展教學。教師可以將通俗意義上的彈簧秤拉力刻度轉化成長度，將掛了一個鉤碼、兩個鉤碼……五個鉤碼的刻度線重疊在同一個長度盤上，這時學生會發現長度的變化就是拉力刻度的變化，在此基礎上，學生可以設計一個彈簧秤刻度板，從而將人類歷史上幾百年的發現歷程濃縮于每一個學生的發現過程中。

3.凸顯實驗學習特征。

科學教學的核心是培養探究精神，而科學實驗對學生科學態度、證據意識等的培養均有幫助。

實驗是一種學習方式。從教與學角度來說，科學實驗教學要有一定的趣味性，本質上要能體現科學性，理念上要體現“做中學”的特征。所以實驗活動要圍繞“觀察”和“分析”展開，要充分體現動手又動腦的學習方式。

實驗的過程，從結果角度來說，它是學生對知識的消化過程；從學習角度來說，它是引導學生學會觀察、學會記錄、學會表述的過程。因此，教學中，教師要找到最佳的觀察和分析視角來培養學生主動探索的意識，從而體現實驗這一學習方式的獨特魅力。

三、建好實驗中核心素養提升的“場”

在實驗教學中培養學生的核心素養，不僅要關注實驗活動的過程和技能，還需要關注實驗活動的指向，要讓學生在獲得能力和方法的同時，形成一定的價值觀。

1.關注實驗教學的“訓練場”。

實驗教學有其獨特的要求，從進入實驗室的那一刻開始，每一個學生就是一個小科學家，其一舉一動都要嚴格遵守規范，學生實驗操作的精細程度代表著其科學素養的形成程度。科學教師要將實驗當成學生科學素養的訓練場，一要關注學生對實驗操作程序的遵守程度，考核學生實驗操作的先后順序、觀察活動、記錄活動等；二要關注學生實驗秩序的落實程度，實驗前不隨意動手玩材料，實驗中注意力集中，實驗后將器材還回原處。當學生每次實驗都能遵循規范，采用正確、科學的方法，久而久之，就會養成科學素養。

2.關注實驗教學的“文化場”。

學科核心素養是通過學科思想體現出來的，科學實驗中要關注科學思想和科學學科特有的文化。科學實驗既是一種操作性的體驗活動，更是一種研究性的探索行為，實驗活動中要體現以下幾種學科意識：（1）客觀意識。科學實驗特別強調求真精神，客觀表述自己的所見是實驗活動的基本要求，實驗中要做到不隨意篡改實驗數據，不用想象代替觀察，不夸大觀察結果。（2）證據意識。科學之所以被世人當作“真理”的代名詞，是因為其每一個結論都有證據的支持。在實驗活動中，學生每得出一個結論，教師都要讓其提供判斷的依據，同時還要引導學生養成質疑的習慣，不斷向他人和自己追問，不斷補充證據，不斷完善結論，不斷進行論證，這將會改變學生隨意表達，妄下結論的習慣，讓學生變得理性起來。（3）模型意識。實驗活動中的現象有零散、隱蔽的特征，學生要針對這些現象提出自己的假設，建立對問題的認識模型，這是從事實向原理邁出的重要一步。以宏觀的認識為例，學生的科學實驗都是圍繞物質世界、生命世界、地球宇宙幾大領域的模型展開的微觀活動。具有模型意識的學生在科學實驗中會不斷思考、不斷推理，形成模型框架，這樣就會超越實驗本身，形成對高級原理的概括機制。

實驗絕不是簡單的動手操作性活動，它承擔著學生科學素養培養的重任。今天的實驗，必將給予學生適應未來社會的素養和能力。對于我們教師而言，加強實驗教學背后的學生科學素養的培養，還有很多的問題值得我們去思考和研究。

（作者單位：江蘇省揚州市梅嶺小學西區校）