借力趣味實驗提升科學(xué)素養(yǎng)

李偉明

國務(wù)院頒布的《全民科學(xué)素質(zhì)行動計劃綱要實施方案（2016—2020年）》明確提出，要在基礎(chǔ)教育階段激發(fā)學(xué)生的科學(xué)興趣，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思想和科學(xué)精神。《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（下文簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）也指出，培養(yǎng)學(xué)生具有積極的科學(xué)探究和學(xué)習(xí)興趣是小學(xué)科學(xué)教學(xué)的主要任務(wù)之一。因此，作為科學(xué)教師，應(yīng)將知識點與趣味實驗有效結(jié)合，讓學(xué)生在趣味的實驗中掌握科學(xué)概念。同時這也能夠使教學(xué)內(nèi)容變得更加豐富多彩，充分吸引學(xué)生的注意力，使學(xué)生積極主動地參與到科學(xué)教學(xué)活動中，從而提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

一、實驗造沖突，促習(xí)慣養(yǎng)成

學(xué)生接觸的第一堂科學(xué)課，為他們打開了認(rèn)識科學(xué)奧秘的大門，對培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)尤為重要。因此，教師可以選擇趣味實驗，使學(xué)生與自己的前概念產(chǎn)生足夠的沖突，形成強烈的反差，進而進行適當(dāng)?shù)乃枷虢逃瑥娬{(diào)實驗數(shù)據(jù)的重要性，培養(yǎng)學(xué)生尊重事實、不隨意修改、不在數(shù)據(jù)中挑選符合自己想法的內(nèi)容的意識和仔細嚴(yán)謹(jǐn)、實事求是的科學(xué)作風(fēng)。

例如，一接手一年級的科學(xué)課，筆者就特意從“德國小學(xué)生最喜歡的111個科學(xué)小實驗”中選擇了兩個小實驗“神奇的保鮮袋”和“神奇的鞋盒”，以表演的形式展示。展示前，詢問：“如果老師將牙簽插入保鮮袋，裝滿水的保鮮袋會怎么樣？”學(xué)生的答案都是“袋子會漏水”“袋子會炸開”等。筆者沒有否定學(xué)生的答案，而是將水袋放在某個男生的頭上，將牙簽插入水袋。有的學(xué)生尖叫起來，然而，出乎他們的意料，水一滴都沒有滴出來。學(xué)生們的興趣一下子高了起來，筆者應(yīng)要求多插了幾個牙簽，結(jié)果也還是一樣。“袋子被插破，水流出來”對于每個學(xué)生來說，是一個基本的常識。筆者進一步引導(dǎo)：“現(xiàn)在我們想的都是袋子破了水會流出來，那么我們能不能修改我們的實驗結(jié)果，改為會流出來？”學(xué)生們都異口同聲說不能。

學(xué)生有很多不完整或者錯誤的前概念（或生活經(jīng)驗），在科學(xué)實驗探究中，經(jīng)常會左右學(xué)生實驗的結(jié)果。只有從心靈深處去促動學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識尊重實驗數(shù)據(jù)的重要性，養(yǎng)成良好的科學(xué)素養(yǎng)，才能為后續(xù)的科學(xué)探究奠定基礎(chǔ)。

二、實驗創(chuàng)模擬，促概念完善

在科學(xué)探究中，因受時空的限制，對地球與宇宙領(lǐng)域的知識教學(xué)，學(xué)生無法進行直接觀察與探究。這使得學(xué)生缺少直觀體驗，難以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。看視頻能形成視覺沖擊，卻不能使人直觀感受到現(xiàn)象背后所隱藏的原理。因此，教師要通過與事實相仿的結(jié)構(gòu)性材料，選擇合適的趣味實驗，現(xiàn)場進行模擬實驗，吸引學(xué)生的注意力，使之產(chǎn)生學(xué)習(xí)的欲望。

例如執(zhí)教《地球內(nèi)部運動引起的地形變化》一課，在討論“地球內(nèi)部的高溫會對地球表面產(chǎn)生影響嗎”這一問題時，學(xué)生產(chǎn)生意見分歧和困惑，筆者出示模擬實驗裝置，讓學(xué)生討論如何利用實驗裝置進行模擬實驗。漏斗和黏土模擬的是地殼表面，番茄醬模擬的是地核和地幔，酒精燈模擬的是地球內(nèi)部的高溫。在學(xué)生了解實驗裝置并充分討論實驗操作后，筆者結(jié)合學(xué)生的討論出示模擬實驗的步驟及注意事項，引導(dǎo)學(xué)生進行模擬實驗。學(xué)生在模擬實驗后觀察到現(xiàn)象：高溫后漏斗里面的番茄醬會噴出來，往漏斗外面流，黏土模擬地面被番茄醬流過出現(xiàn)裂痕。在此基礎(chǔ)上，再讓學(xué)生通過視頻觀看真實的火山爆發(fā)，學(xué)生對于火山爆發(fā)是由內(nèi)部溫度越來越高導(dǎo)致的就會有更深入的認(rèn)識。

教師對于抽象的自然現(xiàn)象，需要提供模擬實驗，化枯燥的直接式講述為學(xué)生喜歡的趣味實驗探究，從而激發(fā)學(xué)生實驗探究的欲望，完善學(xué)生的科學(xué)概念。

三、實驗造教具，促素養(yǎng)養(yǎng)成

《課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，小學(xué)科學(xué)課程應(yīng)開發(fā)具有趣味性的教具和提供能激發(fā)和維持學(xué)生進行科學(xué)學(xué)習(xí)的資源和策略。保護學(xué)生的好奇心和求知欲是小學(xué)科學(xué)教學(xué)的基本理念。作為教師，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，需要從培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實驗器材入手，激勵他們不斷在“發(fā)現(xiàn)—質(zhì)疑—實踐—創(chuàng)新”中發(fā)展科學(xué)核心素養(yǎng)，讓創(chuàng)新教材教具成為實驗教學(xué)的助推器。

例如，在執(zhí)教《誰先迎來黎明》一課時，筆者發(fā)現(xiàn)教材的模擬實驗中存在以下4個問題：1. 學(xué)生不能全都參與實驗觀察;2. 學(xué)生難以開展有效的模擬實驗;3. 學(xué)生容易因提供的材料產(chǎn)生誤解;4. 學(xué)生容易因行為的習(xí)慣影響結(jié)果。因此，筆者鼓勵學(xué)生通過創(chuàng)新實驗教具，將實驗器材整合為一個整體：利用臺燈調(diào)節(jié)桿調(diào)節(jié)照射地球儀的角度，保證照射的角度固定不變，避免誤差出現(xiàn);利用電機控制地球自轉(zhuǎn)速度，可以保證地球儀的地軸傾斜角度固定，更接近地球的自轉(zhuǎn)運動。創(chuàng)新的實驗裝置“多功能光電地球儀”較之前更容易突破本節(jié)課的教學(xué)重難點，學(xué)生也因此能夠有充足的機會參與到模擬實驗的觀察中，有助于修正和完善他們的科學(xué)概念。

在科學(xué)學(xué)習(xí)中，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，進而創(chuàng)新實驗教具，能有效培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)創(chuàng)新的意識，促進他們科學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成。

四、實驗延課外，促知識豐富

科學(xué)課程的開放性，更表現(xiàn)在對課程內(nèi)容的設(shè)置上。將趣味實驗與教材內(nèi)容有機結(jié)合，將課堂教學(xué)延伸課外，作為課堂教學(xué)的補充，能更好地發(fā)揮科學(xué)教學(xué)的價值。因此，作為教師，應(yīng)充分挖掘每節(jié)科學(xué)課的價值，將延伸的趣味實驗與學(xué)生的日常生活實際相聯(lián)系，充分體現(xiàn)實踐性和探究性，促進學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展。

例如《誰更硬一些》一課，學(xué)生在擴展環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)了“飲料罐的故事”，了解了飲料罐制作和回收利用的過程。于是筆者在科學(xué)校本課程上繼續(xù)引領(lǐng)學(xué)生完成延伸的趣味實驗：利用廢舊飲料罐制作凈水劑。學(xué)生在筆者的引導(dǎo)下，了解到飲料罐的諸多用途，更進一步提高了環(huán)保意識。

再如《起點與終點》一課，學(xué)生通過課堂學(xué)習(xí)認(rèn)識到青蛙比賽跳遠為保證公平需要標(biāo)記起點與終點，制訂比賽規(guī)則。為了激發(fā)一年級學(xué)生的探究熱情，可以引領(lǐng)學(xué)生課后繼續(xù)探究趣味“射紙飛機”比賽，在比賽的過程中，逐步討論射紙飛機的規(guī)則，讓學(xué)生形成公平客觀的科學(xué)概念。

教師創(chuàng)設(shè)富有趣味的實驗，不僅能夠加深學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解，還能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，鍛煉學(xué)生的思維活躍性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力和對事物的認(rèn)知能力，進一步培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識、創(chuàng)新意識等。

在小學(xué)科學(xué)課程中，學(xué)生需要在實驗操作中完善科學(xué)概念、形成科學(xué)態(tài)度。因此，將趣味實驗融入到小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，不僅能加深學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解，還能讓學(xué)生掌握更多課本以外的知識，拓寬學(xué)生的知識面。此外，學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力等也能得到全面發(fā)展，進而提升科學(xué)素養(yǎng)。

（作者單位：福建省晉江市第二實驗小學(xué)第二校區(qū) 本專輯責(zé)任編輯：莊嚴(yán) 黃曉夏）