“沉”入探究 “浮”出素養

陳嬌梅

摘要：小學科學課程注重培養學生的科學素養，科學實驗是小學科學課程的重要組成部分。怎樣提高小學科學實驗的有效性，怎樣借助科學實驗加強學生的科學素養，是科學教師需要深入思考的問題。作為科學教師，可以借助科學課程中的實驗探究，引導學生有意識地準備材料，科學地開展實驗操作，有依據地歸納實驗結論，有順序地建構地科學概念。學生只有“沉”入探究，才能“浮”出素養。

關鍵詞：小學科學;科學實驗;探究素養;有效性

科學教育的總目標是提高人的科學素養，培養具有科學素養的人。小學科學課程注重培養學生的科學素養，科學素養貴在“養”字，要“養品格”“養能力”。科學實驗是小學科學課程的重要組成部分，對培養學生的科學素養具有重要意義。科學教師要積極為學生提供充分的探究時機，引導學生主動深入探究，使他們體會學習科學的樂趣，增長科學探究的能力，獲得科學體驗和科學知識，加強對科學本質的理解，從而提升科學素養。筆者以《材料在水中的沉浮》一課中的“沉浮實驗”為例，談如何提高小學生科學實驗的有效性。

一、組織學生科學準備實驗材料

實驗材料的選擇與實驗的效果和成敗有著緊密的關系。學生是科學學習的主體，在科學材料的準備中如果能體現學生的主體性，發揮學生的能動作用，不僅可以調動他們的積極性，使其集思廣益，還能減少他們對材料的好奇心，使之更加關注實驗探究。因此，教師要有意識地引導學生科學準備具有結構性的實驗材料。具有結構性的實驗材料是指學生用其進行實驗，能夠顯現某種關系，使學生發現某種規律進而更好地建構相關科學概念的材料。科學準備具有結構性的材料是順利完成實驗探究的基石，能夠大大提高實驗的有效性。

在“沉浮實驗”中，教師在準備實驗物品（紙、木頭、金屬、塑料）時可能出現三種情況：第一，有的教師因“紙的實驗”比較麻煩而不準備“紙”類物品，這樣不利于學生連貫、系統地繼續比較探究“紙、木頭、金屬、塑料”這四種材料的“硬度、韌性、吸水性和在水中的沉浮能力”等性質;第二，有的教師直接為學生準備由這四種材料做成的實心小物品，而學生因未參與準備過程，并不清楚為什么要選用這些物品來做實驗;第三，有的教師讓學生自己準備由這四種材料做成的實心小物品，學生根據生活經驗從生活中尋找。對于塑料這類物品，學生可能會選用常見的塑料尺，但塑料是一種人工合成材料，添加劑不同，塑料成分并不完全一樣，在水中的沉浮也不完全一樣。塑料尺剛好就是特例，如果選用塑料尺來做實驗，會干擾學生對“塑料制品在水中一般會浮”現象的認識。

根據以上種種情況，在教學實踐中我做了如下嘗試。首先，我為學生設計課前調查表，讓學生聯系生活經驗寫出生活中常見的由“紙、木頭、金屬、塑料”這四種材料做成的實心小物品;其次，根據學生填寫的內容，從中挑選適合實驗的物品，如作業紙、面巾紙、積木、筷子、鋁片、回形針、瓶蓋、塑料勺等。這種教學方式培養了學生準備材料的能力，使學生更熟悉實驗物品。學生不僅沒有遺漏任何實驗材料，還避免了因選取塑料尺等特殊塑料制品對實驗造成的干擾。由于材料準備充分，實驗進行得十分順利，實驗現象和規律更加突顯，大大提高了實驗的有效性。

二、指導學生進行實驗操作

科學實驗的規范操作是指讓學生在已有的實驗儀器操作規則、各類實驗操作規程的指導下進行安全、有序的實驗，以達到最佳的實驗目的及效果。規范操作是學生成功完成實驗的必要條件之一，是實驗探究的保證和基礎。注重小學科學實驗操作規范化是實驗教學的重要環節，對提升科學實驗的有效性具有重要作用。教師指導學生養成規范操作的習慣，有利于培養學生的規則意識和實驗能力。特別是對于剛剛接觸科學課的學生來說，教師更應該在實驗前借助示范或微課，使學生通過視覺、聽覺的直接感知對實驗操作形成直觀的認識。這樣學生在自己操作實驗時會更加規范，得出的實驗結果也會更加準確，同時也能夠培養學生嚴密的實驗技能和科學的實驗態度。

在師生共同準備好實驗物品后，學生自主探究之前，我為學生設計了以下三個問題：1.物品應輕輕放在水面上，還是放入水中再放手？2.物品一放進去就馬上填寫觀察記錄嗎？3.物品在水中怎樣才算“沉”，怎樣才算“浮”？以此引導學生思考如何正確、規范地操作“沉浮實驗”。

教師在學生獨立思考的基礎上，引導學生互相討論交流，并讓其借助直觀的微課了解實驗要求，掌握實驗方法，使操作更嚴密。這樣的學習方式，學生不僅知道了用于實驗的物品應該放入水中而不是放在水面上，而且懂得了實驗物品只有碰觸到水槽底部才是真正地“沉”了下去。在課堂教學中，學生都能夠做到把每個實驗物品依次放入水中后再放手，即使有個別學生忘記這樣操作，其他同學也能夠相互提醒。盡管紙類實驗情況比較特殊，學生也能夠做到等紙沉浮穩定后再進行觀察記錄。由此可見，有了實驗操作的指導，學生進行實驗更有方法，實驗結果更加準確，實驗過程更加高效，學生在無形之中養成了良好的實驗習慣，提高了實驗能力。

三、啟發學生歸納實驗結論

從現象到分析比較、得出實驗結論是一個從具體到抽象的思維過程，是思維從感性到理性的質的飛躍，只有完成了這個飛躍，才算真正獲得了知識。實驗現象并不等于實驗規律或實驗結論，因而教師應啟發學生發現實驗現象中存在的本質關系，歸納總結實驗結論。教師可以連續追問的形式引導學生推測實驗結果，引導學生經歷“分析現象—推測結果—歸納結論”的思維過程，從而在提高實驗有效性的前提下培養學生的分析能力、概括能力和歸納能力。

我引導學生先交流實驗的現象和結果：面巾紙、作業紙等紙制品在水中是“沉”的，筷子、積木等木頭制品在水中是“浮”的，鋁片、回形針等金屬成品在水中是“沉”的，瓶蓋、塑料勺等塑料成品在水中是“浮”的，然后，我引導學生根據實驗結果思考實驗結果，他們都能說出“紙、金屬在水中是沉的，木頭、塑料在水中是浮的”;之后，我繼續引導學生思考這些發現說明了什么。他們認為有的材料在水中是沉的，有的材料在水中是浮的，由此我再次引發學生思考“物體在水中的沉浮能力與材料有沒有關系”這個問題，學生最后歸納出“物體在水中的沉浮與材料有關”的結論。層層遞進，學生自然會水到渠成地歸納出實驗的結果。這樣的歸納有理有據，既提高了實驗效果，又提高了學生分析和概括的能力。

四、引導學生建構科學概念

建構主義學習觀認為，一切知識都是學生在自身經驗的基礎上主動建構的而不是被動地接受現成的新知識。科學概念的建構是學生對原有知識的重新組合。學生借助完整的科學探究過程，通過親身的探究和實踐，才能使科學知識在心中獲得“新生”，才能對知識有“深層次的理解”并形成科學概念。科學概念本身比較抽象，由于學生的年齡特點決定了其認知水平有限，對于小學生而言，科學概念的形成不是一蹴而就而是循序漸進的過程。學生只有不斷經歷比較、分析和綜合的過程，才能真正建構科學概念和理解科學概念。因此，教師要依據學生的年齡和認知特點，循序漸進地啟發學生建構科學概念，并使其真正理解和應用科學概念，從而使實驗更加有效，科學概念的建構更加有序。

《材料在水中的沉浮》這一課是本單元的第5課，學生在學習第1課時認識了周圍常見的材料，第2課時利用“紙、木頭、金屬、塑料”這四種材料，比較探究各材料的硬度，第3課時利用四種材料比較探究各材料的韌性，第4課時利用四種材料比較探究各材料的吸水性。而本課的教學任務是讓學生繼續比較探究材料的第4個性質——在水中的沉浮能力。第2～5課時是學生對有關材料性質的一系列探究，學生通過學習這4個連續的實驗探究，能夠循序漸進地建構有關“材料的物理性質”的科學概念。

基于此，在導入新課時，我和學生一同回顧之前3課時的學習內容，即材料的硬度、韌性及吸水性性質。回顧之前所學內容，不僅能夠使學生把本節課知識與前面知識聯系起來，而且還能夠使學生對本單元的知識和概念有個總體的認識。在探究實驗后，我及時引導學生根據材料的4種性質，試著描述材料。課堂上，學生說得頭頭是道，他們能用“硬度中等，韌性一般，比較容易吸水，在水中是浮的……”來描述木頭，并以同樣的思路描述其他材料。這樣的總結不僅使學生有序地建構了有關“材料的物理性質”第2課到第5課的共同科學概念，而且使學生深入了解了材料的不同性質，讓他們對周圍材料有了更完整的認識，大大提升了學生建構概念的能力。

總之，教師在進行實驗教學時應力求有效。作為科學教師，要引導學生科學準備具有結構性的實驗材料，及時地對學生進行實驗操作方法指導，引導學生有理地分析實驗事實，有據地歸納實驗結論和有序地建構科學概念。對于小學生來說，提高科學實驗有效性需要他們慢慢學習、長期積累。科學教師要秉承“提升學生科學素養”的理念進行實驗的教學與指導，唯有此才能保證實驗效果，才會使學生掌握實驗方法，才能真正提升學生的科學素養，從而讓科學實驗“沉”入探究，“浮”出素養。

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（責任編輯：趙靜）