基于STEM的科學生活化實驗實踐研究

◇楊 雄

【作者單位：常州大學附屬小學江蘇】

生活化區(qū)別于書本的“概念化”，是按照本來的面貌反映事物的真實情況。而小學科學生活化實驗就是基于學生的生活實際，從已有的生活經驗、認知能力和操作水平出發(fā)，利用日常生活中常見的事物，通過有組織有計劃的實驗探究，發(fā)現蘊藏在其背后的科學規(guī)律，使科學實驗富有生活味，讓學生感受科學來源于生活，生活處處皆科學。

斯賓塞在《什么知識最有價值》中指出：“為我們的完美生活做好準備，乃是教育所應完成的功能”。可見，教育應該是為兒童未來生活做準備的一種活動。杜威在20世紀就提出了“教育即生活”的思想，并提出了“從做中學”的基本原則。陶行知先生倡導并踐行了“在生活里找教育，為生活而教育”的教育理論。現行的STEM教育理念更是強調在教學時應當展示學生身邊的社會和環(huán)境問題，學生的學習不應該脫離社會生活。由此可見，教育只有和學生的生活實際相結合，學生才會更積極更熱情地投入學習，并發(fā)現方法。

小學科學課程是一門具有活動性質的課程。低年級科學課程的恢復，使之與小學語文、小學數學、小學品德與生活等課程構成了完整的知識結構，而科學教學生活化越來越被人們重視，新課程標準也強調了科學教育與生活相聯(lián)系。但在目前的教學實踐中，有部分老師曲解了科學生活化的內涵與外延，使得小學科學生活化實驗教學陷入誤區(qū)。作為一名小學科學教師，積極探索小學科學生活化的理論與實踐，具有重要的理論和實踐意義。

一、小學科學生活化實驗的主要問題

（一）教學目標缺乏生活元素

小學科學要遵循“從生活中來，到生活中去”的教學規(guī)律，學習科學的最終目的是借助生活實際，培養(yǎng)學生的應用能力，能夠將所學知識融會到解決實際問題中。在新一輪課改下，擺脫了以傳統(tǒng)三維目標為總目標領域進行分目標分解的理念，強調了從“科學知識”“科學探究”“科學態(tài)度”“科學、技術、社會與環(huán)境”四個方面闡述具體目標，遵循了“反映國際科學教育的最新成果”的課程設計理念。

在實際教學中，許多老師雖然嘗試在課堂中采用生活化實驗教學，但最終目的不是學以致用，而是為了應試，忽略了激發(fā)學生對生活學習的興趣，學生無法體會到應用科學解決實際問題的實用性和重要性，這與課程標準背道而馳。例如蘇教版三年級科學《我是小小科學家》教學片段：

師：同學們，這個探究過程（讓鸚鵡站起來）和哪位科學家的探究過程一致？

生：和琴納一樣。

師：誰能完整地說說科學探究的整個過程？

上述案例，教師將學生自己探究的經歷和科學家的研究簡單地做了一一對應的關系，以學生簡單的顯性環(huán)節(jié)弱化了學生對科學發(fā)現的隱性過程的認識。科學家能把自己的小發(fā)現變成大科學，他們的研究方法也不一致，得出的結論有證實也有證偽的。案例中的片段用以偏概全的方式，看似聯(lián)系生活，解決鸚鵡站立問題，實際上把科學家的探究過程簡化成了只用枯燥的方法，沒有真正意義上去探究琴納是如何發(fā)現問題解決問題的，也沒有讓學生體會到解決鸚鵡站立問題的意義何在，即為了問題解決問題。

（二）科學探究脫離生活實際

許多教師已經認識到小學科學實驗探究生活化的重要性，但這種認識還停留在理論認同的淺層次上，并沒有在實際教學中貫徹和落實這一理念。其主要問題集中表現在兩個方面：“重生活輕科學”和“重科學輕生活”。

在科學教學過程中，應當學習科學最本質內容，即科學思想和科學精神。部分科學教師在注重取材生活實驗探究時，卻丟掉了科學本身最重要的內涵。看似一堂熱熱鬧鬧的課，調動了學生的積極性，卻忽視了引導學生學習系統(tǒng)的方法解決現實問題。如在蘇教版五年級科學《建橋梁》中教學片段：

師：平板橋、拱橋、斜拉橋這3 種橋梁，它們的承受力會一樣嗎？

生1：我認為不同，我認為拱橋承受力大。

生2：我有不同想法，我認為斜拉橋承受力大。

師：每個小組測試各個承受力，老師給大家15分鐘時間，請大家抓緊時間，比比看，哪組動作又快又好。

許多教師在課堂上頻繁地使用比賽手段，看似場面十分熱鬧，但仔細觀察后發(fā)現，有的才完成一組，有的不知道干什么，甚至有的玩材料玩了15分鐘等。在這里，我們強調鼓勵學生自主探究，我們也應該知道科學本身鼓勵合作而不是鼓勵競爭。因此雖然最終比較出了三種橋梁承受力不同，結果是知其然而不知其所以然，僅僅是形狀的不同導致了三種橋梁承受力的不同嗎？其中蘊含的科學原理和古代勞動人民的智慧并沒有去探究，更沒有去參考三種橋梁出現的歷史來分析辨別三種橋梁的優(yōu)劣。

第二種表現“重科學輕生活”也有類似的情形。部分教師在傳授知識的過程中，還是注重記憶理論，沒有采用靈活多樣的生活教材，沒有想方設法讓學生去發(fā)現科學知識的背后是為了人類更好地生活。如蘇教版五年級科學上冊《擺的研究》，本課主要安排了三大活動：認識擺、制作擺、發(fā)現擺的規(guī)律。就小學生而言，一節(jié)課40分鐘能夠細致探究的，必定是一個小的主題，假如追求面面俱到，這樣外顯、表淺地“探究”，唯一的目的為了讓學生相信書本知識的正確性和可信性，這完全不符合從生活中發(fā)現問題和探究問題。因為此時的我們已經站在了巨人的肩膀上來看待問題，如果長此以往，名為探究，實則是實驗操作練習，那么又出現了一個可怕的現象：一個未知的生活中的問題，無法用現在的方法解決該怎么辦？我們教出來的學生只會去驗證前人的結論，這顯然又不符合教學的初衷。

（三）生活經驗代替科學思考

在低年級的小學科學教學中，我們常常發(fā)現學生憑借自己的生活經驗代替科學思考回答問題，主要原因是在于有的老師在選擇生活素材時沒有注重學生思維品質的提升。在教學蘇教版一年級上冊《做個小偵探》一課時，教師在出示破洞的蛛網或者雪地動物的腳印后，對學生說：“究竟發(fā)生了什么呢？”學生的積極性瞬間被調動起來，課堂討論十分熱烈，“我認為是下雨被雨滴打破”“我覺得是被其他小昆蟲破壞”“我想可能是因為人為破壞，如扔小石子”或者是“兩個小動物發(fā)生爭執(zhí)，其中一個被吃了”。學生的這些回答都是盲目的猜測或者是基于自己的生活經驗，尤其是在低年級教學中，學生的興奮源于對科學的興趣，但是教師只關注猜測的形式而忽略了猜測的依據，很難培養(yǎng)學生深度的科學思考和嚴謹的探究精神。教師應當引導學生結合自身的生活經驗和已有的知識說出猜測的依據是什么。

二、小學科學生活化實驗案例開發(fā)與成果分析

（一）用紫色蔬果制作酸堿指示劑

本實驗是基于蘇教版小學科學六年級上冊《變色花》一節(jié)課，以紫甘藍作試劑的實驗為原型加以改進創(chuàng)新，提出質疑“研究紫色蔬果（或者其他色蔬果）可否制作酸堿指示劑？”通過借助常見的實驗藥品：紫甘藍（紫包菜）、茄子、紫薯、洋蔥、葡萄、火龍果、胡蘿卜、小蘇打水溶液、白醋、乙醇（可用二鍋頭代替）、糙米、黑米、黑墨水等進行有層次的深入探究：1.自制酸堿指示劑；2.自制酸堿指示劑效果檢驗；3.檢測身邊的物質；4.鑒別真假黑米。學生實驗效果如下圖。

1.自制酸堿指示劑展示

2.自制酸堿指示劑檢測效果

3.檢測身邊的物質

4.黑米的鑒定

評價與反思：筆者自主開發(fā)的這個案例是基于教材的，這四個實驗各具有代表性，同時恰好整合成一個完整的系列活動，體現了生活化、系統(tǒng)化、易探究等特點，充分與學生生活實際相聯(lián)系，取材容易，成本廉價，但操作性很強。學生在整個實驗過程中都充滿了興趣和期盼，對每一步未知都有著強烈的求知欲和探究熱情。

（二）可樂噴泉實驗再探究

本實驗是基于網上的一篇優(yōu)秀作文《當可樂遇上薄荷糖》，對其中可樂噴出來的原理提出質疑，“阿拉伯膠是引發(fā)可樂噴出來的真正原因嗎？”從而探究：1.探究曼妥思糖不同成分是否會引發(fā)可樂噴泉；2.其他物質能否也會引發(fā)可樂噴泉；3.曼妥思還會和其他飲品發(fā)生反應引發(fā)噴泉嗎？在實驗過程中選取了一系列生活化的材料再配以學校簡單的實驗器材。

三組材料分別為曼妥思、純白糖、葡萄糖粉劑、小麥淀粉、薄荷糖、果凍；食用堿、冰糖、食用鹽、白醋、口香糖；可口可樂、可口可樂（零度）、百事可樂、雪碧、雪花啤酒、雪花全麥啤酒、雪花純生啤酒。

由于這個實驗反應速度很快，所以在實驗過程中，小組學生借助智能手機將整個反應過程完整記錄下來。

評價與反思：筆者所準備的實驗材料均是學生在日常生活中常見的物品，在家中也可以輕易獲取這些材料。通過對身邊現象的質疑而進一步探究解釋，讓學生體驗到學習科學探究是十分有價值的，可以更好地理解生活中的科學道理。多數學生體會到了科學就在身邊，生活中許許多多材料都可以用來實驗，可以運用已有的知識去解決未知的值得探究的奧秘。

三、小學科學生活化實驗研究策略

（一）基于教材，積極挖掘生活化素材

首先，選擇與教材相關性強的素材，對上述開發(fā)的案例進行實踐教學。從結果上看，學生都十分喜歡生活化的科學課堂。科學探究不僅僅局限于實驗室配備的材料，采用生活中常見的材料既彌補了一些學校器材的不完整，同時能更好地讓學生體會到生活處處皆科學，有助于維持學生探究的熱情，促進他們積極參與課外拓展活動，提高自主探究意識。其次，選擇學生可以接受的素材，而不是高臺樓閣。畢竟小學生和成年人的認識世界的方式方法存在差異，各個年級學生的思維品質也不盡相同，這就要求教師從學生的角度出發(fā)，以學生的視角看待問題，掌握各個階段學生的各種反應和認知水平，才可以使得生活化的素材發(fā)揮真正的效益。切不能以教師的生活經驗來代替學生的生活經驗，理所當然選素材；也不可單純?yōu)榱藢W生喜好，收集低端或不良素材，更重要的是在研究教材的基礎上，進行拓展。

（二）以生為本，合理整合生活化實驗

科學與生活不存在誰先誰后的問題和孰重孰輕的矛盾。在教學中，必須有效整合，不能顧此失彼。因此，在開發(fā)實驗的過程中必須保證每一個環(huán)節(jié)都富有生活味，利用學生在日常生活中的所見、所聞、所聽、所感，對這些資源進行有機整合。叔本華說：“紀錄在紙上的思想就如同某人留在沙地上的腳印，我們也許能看到他走過的路徑，但若想知道他在路上看見了什么東西，就必須知道用我們自己的眼睛。”學生才是科學探究的主體，他們在親歷科學探究活動中，將會體驗到科學探究的本質。無論是新課程要求還是培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)的要求，其關鍵都是讓學生用眼睛看，用耳朵聆聽，用頭腦思考，用雙手做，符合學生的認知規(guī)律，教師要做的則是把該有的問題自然轉化為學生自己探究的需要。因此，請讓學生“用自己的眼睛”探究科學。

（三）回歸生活，感悟科學探究性精神

關于這一部分，不想多提，但事實上也最為重要。談到科學探究精神，第一個聯(lián)想到的詞是嚴謹，對待學術要嚴謹，但是如果放到高等教育中才學就已經相當晚了。在科學的日常教學中，培養(yǎng)學生的嚴謹的態(tài)度要從每一次課堂開始。對于學生的回答，我們不需要過于苛求學生答案的正確性，更多的是要關注學生思考問題的層次，是否把各方面的因素都考慮進去；即使學生得出答案是錯誤的，但他們不斷經歷思維訓練這樣的過程，更有助于其自身的全面發(fā)展。最后，教育的目的是培養(yǎng)更好的人，學生遲早進入社會，成為社會人，所以科學史實、科學對人類的貢獻和危害的教學也不是一兩張PPT能帶過的。