小學科學實驗教學有效性策略
——以科學實驗課《空氣的熱脹冷縮》為例

江蘇省南通市城中小學 徐志龍

學生科學素養提升，是小學科學課程核心任務。為了達成這一任務，在科學課教學活動中，教師引導學生積極參與探究是必不可少的環節。而在眾多的探究方式中，操作實驗是其主要方式之一。因此，在小學科學教學中，教師必須要關注實驗教學的有效性，這不僅有助于讓學生獲得一定的科學知識，還將幫助他們較好地掌握科學的探究方法、形成嚴謹的科學態度、塑造求真的科學精神。如何提升小學科學實驗教學有效性，本文以《空氣的熱脹冷縮》為例，闡述其中的五種策略。

一、懸念設置策略，激活學生學習動力

據調查,盡管學生對科學課有比較濃厚的興趣，但主要是對自然奧秘充滿好奇，對豐富多彩的實驗現象感興趣，自主、合作、探究的學習習慣還未真正形成。這時，我們要在教學活動之前設置懸念，以此激發學生學習動機，有效開展自主、合作、探究學習，這就是我們所謂的懸念情境策略。在小學科學實驗教學中，我們從小學生的年齡特征、認識規律和興趣特長出發，設置與教學內容相關的懸念情境，以此引發學生的觀察注意力，并嘗試讓學生說出發生這種現象的原因，從而激發學生產生強烈的求知愿望。比如，在《空氣的熱脹冷縮》這一節的導入環節，我創設了這樣的教學情境：首先呈現給學生的是一只稍稍扁的乒乓球，然后將這只乒乓球放入容器中，再倒入一些熱水，讓學生觀察，當熱水倒入容器后，扁的乒乓球發現了什么現象？原來這只扁的乒乓球又重新鼓起來了。這樣的現象引發了學生思考，教師結合學生的談話引出課題。通過這樣一個有趣的懸念情景，既能有效地激發學生的求知欲，又能活躍課堂學習氛圍，讓學生對空氣熱脹冷縮的性質形成初步的感知，積累某些生活經驗。

二、問題引導策略，明確科學實驗目標

美國教育家加里·D·鮑里奇指出：“有效的問題是那些學生能夠積極組織回答并有效參與學習過程的問題。”科學教學信息量大、綜合性強、聯系性強。科學實驗現象也不同于日常生活中的某些現象的發現與研究，通常是有明確的目的的，通過實驗來驗證一些假設。實驗目的如何體現，筆者認為可以通過一系列問題的方式逐步呈現出來。這就是問題引導策略。其操作途徑是：首先，讓學生圍繞教學內容，自己提出一些問題，這些問題是基于學生生活經驗的，也可能是學生從自身的理解出發，提出的某些猜想；其次，教師根據學生提出的問題，梳理出其中有價值的問題，這些有價值的問題應該是基于課程標準的，具有科學探究意義的問題；第三，讓學生緊扣梳理出的問題進行廣泛探究實踐、討論、辨析、設想、驗證等。在《空氣的熱脹冷縮》教學中，我在實驗教學梳理出以下幾個問題，引發學生的積極思考：第一個問題是“怎樣收集空氣？如果用錐形瓶收集空氣，需要把收集到的空氣密封嗎？怎樣密封？”第二個問題是“如何使收集的空氣受熱或受冷？”第三個問題是“怎樣才能清楚地看出空氣體積的變化呢？”上述問題可以由學生提出實驗方案，從而真正實現由學生全程參與的科學實驗，不斷提升實驗教學的有效性。

三、小組協同策略，提升合作探究質量

小學科學實驗教學中，我們通常是以實驗小組的方式進行實驗教學的。這時，我們要采取小組協同策略，即在實驗教學時，首先要做到科學分組，通常四到六名同學為一組，盡量做到組內異質，組間同質。組內異質便于組內同伴的優勢互補、分工協作；組間同質便于組際間學習競賽。其次要做好實驗小組內任務分配，實驗操作、現象觀察、數據記錄、研討梳理、實驗報告單填寫、成果匯報等，都要做到任務明確，責任分明。第三，要指導小組成員學會合作學習的方式。學生要傾聽他人，積極參與討論，大膽提出自己的觀點，形成共識，當自己的觀點和別人觀點不同時，應說服他們或改變自己，在合作學習中提升自己。第四，要認真組織開展好班級內的展示交流活動，盡量讓各小組的實驗成果得以展示，教師還要做好正確的引導，得出正確的結論。在《空氣的熱脹冷縮》教學中，我們得到的結論是：空氣受熱膨脹，受冷收縮，空氣具有熱脹冷縮的性質。此前，教師還要深入各個小組進行指導。

四、教師演示策略，形成嚴謹科學態度

教師演示實驗是小學科學實驗教學的常用方法，演示實驗在很大程度上是示范給學生看的，這就要求我們演示實驗之前，要做好充分準備，力求做到實驗目標明確具體、實驗設計科學合理、實驗操作規范有序、實驗現象明晰可辨。比如：在教學《空氣的熱脹冷縮》時，教師演示實驗如下：準備兩個一樣的試管，一個試管里裝滿了紅水，另一個試管里裝滿了空氣，管口用氣球包起來。演示時 教師把兩個試管同時放入熱水中，學生很明顯看到了裝了空氣的試管上的氣球很快鼓起來了，因此學生得出了空氣的熱脹冷縮要比水快。教師鼓勵學生通過比較有新的發現，同時讓學生在科學探究中嘗試應用比較法進行學習，有效提升實驗教學的效果。

五、拓展延伸策略，擴大實驗效果增量

受時間、空間、課程資源的限制，要想發揮課堂教學效益最優化、最大化，我們必須注重實驗教學拓展延伸，這就是我們所謂的實驗教學的拓展延伸。拓展延伸主要體現在兩個方面。一方面是實驗操作活動由課內實驗向課外實驗拓展延伸。目前，課堂實驗教學雖然各小組手頭的材料不一樣，但最后得出的結論都差不多，使孩子們明白科學實驗不僅僅限于在實驗室，不僅僅限于實驗室的器材，我們身邊熟悉的一些東西也可以進行科學實驗，這就要求我們讓校內實驗向生活實驗拓展延伸，實現學科知識的生活化。另一方面是現象觀察、淺層描述向數據分析、深度思考的延伸。我們在實驗教學時，要避免只有活動體驗、只有感觀熱鬧，而缺乏實驗反思、深入探究，這樣的實驗教學是沒有很好的效果的。小學科學實驗教學不再僅僅是為了提出問題、驗證問題、解決問題，而在于探究問題背后的道理。所以，實驗教學的本質是“動手”之后的“動腦”，只有“做”與“思”的融合，才能從根本上保障實驗教學的高效，擴大實驗效果的增量。

此外，為了提高課堂教學的有效性，我們還可以借助于現代技術手段，比如，采用多媒體技術展示“空氣微粒運動”軌跡，讓學生直觀、形象地獲得微觀世界知識，從而明白熱脹冷縮現象所產生的原因。

《小學科學課程標準（2017年版）》明確提出，小學科學教學重在讓學生“學會科學探究的初步方法，體會科學探究過程的樂趣，培養善于觀察、勤于思考、樂于奉獻、勇于探索、實事求是的科學態度”。因此，我們每一位小學科學教師都應做一個有心人，在實驗教學時緊扣課程標準要求，從學科核心素養要求出發，在實驗教學中注重科學思想、科學方法的滲透教學，全面提升科學實驗教學的有效性。