我國近十年來關于“小學科學實驗”的研究綜述

王柳媚

本文對CNKI中國期刊數據庫和中國優秀碩博學位論文全文數據庫進行文獻檢索，以“小學”并含“科學實驗”為精確主題詞，檢索時間為2009年1月1日到2018年12月31日，共檢索出725篇文獻。前半部分采用文獻計量法，后半部分采用共詞分析法，并結合筆者教學實踐，對“小學科學實驗”研究的熱點進行分析。

一、引言

2017年頒布的《義務教育小學科學課程標準》（以下簡稱《課程標準》），根據立德樹人工作總體部署，進一步加強小學科學教育，突出強化教學實踐環節。要求各地方積極引導教師促進學生核心素養的發展，依據課程標準組織教學。在課程資源開發與利用建議部分，建議教師要充分發揮實驗室的功能，恰當布置實驗室及周邊環境，積極開展課程標準規定的實驗教學，有條件的學校可以根據實際需要進行拓展實驗。實驗室是開展實驗教學的主要場所，教師要充分利用實驗室進行教學。

科學實驗是進行立德樹人教育的重要環節，是提高學生科學素養必要途徑。科學實驗教育通過設置符合學生認知規律的實驗，能最大限度地滿足學生的好奇心，并巧妙地激發他們的求知欲。本文通過深入分析我國“小學科學實驗”研究領域內的發展規律和熱點，以利于小學科學研究者和實踐者更加清楚地了解“小學科學實驗”動態，力求促進我國“小學科學實驗”的理論研究與實踐探索。

二、文獻的年發布量

為了解小學科學實驗的研究發展階段，本文對725篇文獻的年發布量進行統計。發現我國對“小學科學實驗”的發文量在2009年僅18篇，2017年達114篇。2009年至2016年間，文獻量劇增，2009年（18篇）至2010年（35篇）增速達94.4%，2011年（38篇）到2012年（65篇）增速達71.1%。可知，近十年來，我國的研究者對“小學科學實驗”的關注度不斷提高。

三、教育研究陣地

基于文獻的來源統計，本文統計了該領域研究的主要陣地。刊文量排名前十的期刊共374篇，超出總文獻量的半數。其中《實驗教學與儀器》（101篇）、《科學大眾（科學教育）》（48篇）、《課程教學研究》（39篇）、《教學儀器與實驗》（39篇）為主要的研究陣地。數據顯示，小學科學實驗的研究陣地相對集中。

四、活躍作者貢獻分析

統計文獻的第一作者，發現725篇文獻由679人撰寫完成。發文量最多的作者是王俊卿（8篇）、何美惠（3篇）、徐春明（3篇）、張士元（3篇），絕大多數作者的發文量僅為1篇。可見，作者間的合作度較低。在倡導“學習共同體”的背景下，筆者認為作者間的合作度提高，將有助于該研究領域往縱深方向發展。

五、研究單位分析

對文獻的第一研究機構進行統計，以分析關于“小學科學實驗”研究單位的地域分布規律。725篇文獻來源于644個研究機構。發現發文最多的是河南省息縣第一小學的王俊卿發表的8篇文獻。其次，南京師范大學（5篇）、華中師范大學（5篇）、廣西師范大學（4篇），東北師范大學、首都師范大學、河南師范大學、貴州師范大學、山東師范大學發文量均為3篇，小學的發文量共為14篇，大學的發文總量是29篇，含有“大學”字樣的研究機構的文獻均為碩士學位論文，大學是“小學科學實驗”的主要理論陣地。

福建省泉州市實驗小學、山東省臨沂市蘭山區方城鎮中心小學發文量均為3篇。這些文獻主要是教學案例分析、教學經驗的總結。目前，小學是“小學科學實驗”的主要實踐陣地。

六、關鍵詞共詞分析凸顯研究熱點

關鍵詞共詞分析主要分析一個詞在不同文獻中出現的次數，以此為基礎進行分層聚類，進而分析它們與主題的結構變化。

（一）提取高頻關鍵詞

725篇文獻的關鍵詞共有2783個關鍵詞，其中含1052個不同的關鍵詞。據高頻關鍵詞閾值計算公式N=[D]，把D（1052）代入公式，算出詞頻數N為32.4。若按此標準，僅有9個關鍵詞入選。高頻關鍵詞數過少，可能會導致一些文獻無法與其他文獻進行分層分類，為了做出更全面的分析，本文適度擴大輪選范圍，選擇了頻次20（含）以上的18個關鍵詞，以體現“小學科學實驗”研究熱點。

（二）高頻關鍵詞聚類分析和研究熱點

將18個高頻關鍵詞的全樣本詞篇矩陣導入SPSS 22.0，方法是分析—分類—系統聚類，得到高頻關鍵詞相似矩陣和高頻關鍵詞聚類分析樹狀圖（見圖1）。

在相似矩陣中，數值越接近1，表示相似度越大，反之亦然。與“小學科學”相似度最大的是“實驗教學”，相似度達0.432。可見，實驗教學在小學科學體系中地位之重要。

樹狀圖聚類分析可以體現整體研究內容。關鍵詞之間的縱向連線對應的橫軸數字，越接近于0，說明關鍵詞關系越密切，反之亦然。

根據圖1發現“小學科學實驗”研究的熱點是：一是小學科學實驗注重實驗探究的有效性，以培養學生的科學素養;二是我國關注農村小學科學的教學的研究熱度不斷提高;三是小學科學實驗教學，通過提供適宜的實驗材料，讓學生參與科學實驗的過程，以培養學生科學探究的能力。

（三）高頻關鍵詞知識圖譜和熱點關系分析

由于相似矩陣0過多，不利于統計，故需將高頻關鍵詞相似矩陣化為相異矩陣，并繪制高頻關鍵詞知識圖譜。首先，依據上一步驟SPSS輸出的相似矩陣，高頻關鍵詞的相異矩陣。其次，把相異矩陣導入SPSS，方法：分析—度量—多維尺度（Alscal），輸出得高頻關鍵詞共詞知識圖譜，如圖2。

距離中心位置越近說明關注度越高，越遠說明關注度越低，反之亦然。知識圖譜中，位于中心的是“有效性”。“小學科學實驗”作為科學教育的重要載體，與課堂教學相似，教師格外關注其“有效性”。因此，“小學科學實驗”的有效性成為近十年來教學研究的熱點。

本文把高頻關鍵詞知識圖譜劃分為以下三大塊知識群：

第一知識群在第一象限，包含熱點三，關鍵詞是：科學課、科學實驗、實驗課、小學、科學、實驗。

小學科學課程的總目標是培養學生的科學素養。教學過程中，教師通過創設情境讓學生體驗科學探究的基本過程，合理安排教材設置的科學實驗，因地制宜地拓展教材的實驗，不僅可以滿足學生好奇心，還可以發展他們科學探究的能力。通過六年的科學學習，學生逐漸形成尊重事實、樂于探究的科學態度。學生體驗了教材設置的實驗過程，基本領悟實驗設置的意圖，實驗過程的嚴謹性，并能對實驗結果進行分析。這就是培養學生理性思維的必要途徑，這是以往“講實驗”和“看實驗”所無法實現的教學效果。臺灣黃光雄教授認為教師的教學強調知識的啟發，而不是知識的灌輸;知識是多元多變的，教師的教導不應教導學生尋找單一的解答。這就是學生科學素養培養目標，與我國林崇德教授提倡核心素養中的科學精神有異曲同工之妙。因此，教師應該基于課程標準，創設實驗探究的情境，讓學生動手實驗。

第二知識群在第二象限，包含熱點二，關鍵詞是：科學探究、科學實驗教學、農村小學、小學科學教學、小學科學課、小學生。

小學科學課程是一門實踐性課程。小學科學的教學方式就是科學探究，強調從學生熟悉的日常生活出發，對于農村小學，可以因地制宜地開發實驗材料。《課程標準》的基本理念之一是倡導探究式學習。學生基于科學證據，通過信息加工和邏輯推理，最終得出結論，分享成果，并接受質疑。科學實驗教學要關注實驗環境的創設，為學生提供自主選擇和探究的機會。實驗教學的每個環節都不容小覷，如學生選擇實驗材料的環節就是理性思維的培養過程。他們為什么選擇A材料而不選B材料，因為A材料的屬性符合實驗要求，而B材料不是最合適的。做出抉擇的前提是學生了解實驗目的、實驗步驟，并且對材料的屬性有了深層次的了解后，經過理性分析后表現出的行為。這一小環節培養了學生提出問題、收集和處理信息、獲取新知識等能力。

另外，教師要時刻牢記學生才是科學實驗教學的主體。課程設計必須基于學生現有的認知水平，依據維果斯基的“最近發展區”理論，適當增加實驗的難度，讓學生體驗到戰勝自己“極限”的喜悅，從而激發他們探究的熱情。

第三塊知識群在第三、第四象限，主要包含熱點一，關鍵詞是：實驗材料、實驗教學、實驗探究、有效性、小學科學、科學素養。

小學科學課程是一門基礎性課程。小學階段的科學教育是為培養我國公民的科學素養打基礎的，科學教師應將科學素養的培養作為教學設計與實施的最高準則。科學素養的形成需要經過長期連貫的過程。教師應整體把握課程標準、教材的設計思路，準確定位每節課的教學目標。

教學和評價是課程實施的兩個重要環節，相輔相成。“有效性”成為近十年來教學研究的熱點。體現了教師在關注教學的同時，同樣重視評價。科學教學的評價應該是遵循必要的原則，即評價必須以國家素質教育方針為指導。在強調過程性評價的背景下，教師通過文字圖片等方式對學生的實驗過程的表現的素材收集與整理，有利于客觀地學生的科學素養進行精準的評價。

【作者單位：深圳市福田區景田小學廣東】