大數據引領下的家庭實驗室改進探索

衛巍

【摘要】小學科學是一門以科學探究為基礎的學科，不進行實驗探究就無法獲得知識和技能，體會不到探究的樂趣，更無法真正理解什么是科學。但鑒于人們社會文化背景的差異、課堂教學條件的不同，以及教學時間限制（只有短短40分鐘）等原因造成我們的課堂往往更重視學生對科學探究中的科學概念和探究結論的掌握，而忽視了學生在科學探究過程知識技能的獲得以及情感態度價值觀的培養，這就導致學生在學習科學時沒有興趣。

而建立小學科學家庭實驗室是對科學課堂教學的很好的補充，利用家校合力，培養學生學科學、愛科學、用科學的主觀能動性，家庭實驗室不僅衍生了常規科學課堂的時間和空間，更是讓學生從日常生活中尋找科學資源及科學素材，從而體現了科學即生活的特色。同時，建立家庭實驗室還有利于進一步拓展鞏固課內教學，從而有利于提高學生對科學探究的興趣。

【關鍵詞】大數據;家庭實驗室;小學科學

一、學校家庭實驗室現狀分析。

1.家長的知識層面不同，在親子實驗過程中存在差異，一部分家長無法和孩子一起進行有效的家庭實驗，從而造成學生無法順利完成家庭實驗的研究項目。這樣學生的家庭對實驗項目把握不好方向，久而久之學生就會對家庭實驗失去信心產生厭倦。

2.學生沒有創意，都單一地研究某一內容，這樣的家庭實驗，不能達到基于項目化探究的家庭實驗要求。比如讓學生種植一種植物，研究其生長過程。學生可以選擇不同的植物來種植，如，書本上介紹的，鳳仙花、油菜花;常見的綠色植物，吊蘭、綠蘿;有一些網紅的，多肉植物，沙漠植物;有一些水生的，碗蓮，荷花;還可以種些開花，月季、杜鵑，牽牛花、……可是實驗結果不盡人意，但大部分學生的選擇都會從眾，比較單一，這樣不能從多角度研究植物，達不到基于項目化探究的家庭實驗要求。

3.由于家庭中實驗器材不齊全，使得學生無法開展家庭實驗，致使一些實驗項目的研究滯后。雖然學生喜歡做實驗，但是硬件不足，學生心有余而力不足，這樣就會減弱學生的實驗積極性。

二、大數據背景下家庭實驗室實施方案改進探索。

1.大數據背景下學生科學內容維度分析。

2017年小學科學新課程標準，將小學科學科學概念目標分為“生命科學”“物質科學”“地球與宇宙”和“技術與工程”四方面的內容，從相關義務教育學業質量檢測報告中可以得出，目前學生在“常見的物質”、“工程”、“生物與技術”等二級維度上，學習較好;在“生命系統的結構層次”、“生物與環境”、“生命的延續和進化”等二級維度上，較差，這部分內容維度雖然較為直觀具體，學生在理解和掌握上似乎比較容易，但事實上要系統的、有層次的掌握該部分內容，讓學生在自己的腹中內化形成一個初步的體系，對小學生來說具有較大的難度。

2.大數據背景下學生科學能力水平分析。

學生認知能力水平劃分為“了解”、“理解”和“應用”三個維度，從相關義務教育學業質量檢測報告中可以得出，目前學生“了解”和“理解”相關能力較強，相對“應用”的探究能力較差，沒有掌握相應的探究方法，沒有把握一定的探究步驟，對于實驗的數據無法進行分析和提煉，對于實驗結果只知其然而不知其所以然，無法正確地運用知識科學地解釋現象。在科學知識的運用上能力較差，在知識與知識之間無法建構起認識上的聯系，同時還反映出學生的思維發展比較薄弱。

3.大數據背景下科學家庭實驗室探究。

從大數據對學生學習行為和學習效果的分析可以看出，針對學生在課堂上參與度較低，課堂內探究時間不充分，探究和實驗時效不明顯的相關內容，需要重新規劃和改進家庭實驗室中相關的實驗計劃和內容，對于學生知識掌握中的薄弱環節，在家庭實驗室中，會將教學內容與學生的實際生活相關聯，幫助學生學會運用所習得的科學知識去嘗試解釋生活中和自然界的現象。同時，積極鼓勵學生多閱讀課外科普類讀物，增加知識面，開拓視野，建立一定的科學常識的積累。

（1）做好實驗計劃，掌握引導方向。

教師在要求學生進行家庭實驗室項目之前，要做好實驗計劃，明確引導方向。因為家庭實驗是在家中進行的，教師無法在實驗過程中進行指導，這就要制訂全面的計劃。想到可能出現的一些問題，提前做解釋。并且還要根據學生的實際情況制訂實驗的內容，根據家長的知識水平，提前溝通，簡要說明實驗要領、注意事項，讓其起到有效的指導作用。因為家庭實驗是針對每個學生進行的，是科學課堂教學的拓展及延伸，它最主要要突出科學的學科性特點，體現科學探究項目化的學習方式，提高學生的科學素養。

（2）立足課堂教學，增強實踐能力。

在進行家庭實驗室項目過程中，學生可能會遇到很多問題，就要依靠家人幫助。可是家人的認知水平不同，一些家長起不到指導作用。這就要求教師立足課堂教學，深入研究內容。對家庭實驗室的研究內容，在課堂上結合一些案例進行講解，讓每個學生明白該實驗的操作要領和注意事項，還要對較難的家庭實驗研究項目進行詳細的劃分，讓每個層次認知水平的學生，都能夠在家順利完成實驗。這樣才能真正發揮家庭實驗的實際作用，既服務于學校科學課堂教學，又使學生科學知識在實踐運用時打好基礎，增強學生的實踐能力，豐富學生科學課堂的學習內容。

（3）及時跟進實驗，進行多元評價。

很多家庭實驗室項目研究，并非一天就能完成的，它需要一個過程，小學生很少有這么大的耐心等待，都想早些得到實驗的結果。這就需要教師及時跟進實驗，進行正確評價。比如教科版四年級科學教材中需要觀察植物的一生，了解植物從種子到發芽的條件、生長的條件、開花結果的條件等等，一株植物的生長，可能需要一個月，甚至幾個月，同時不同的植物的生長周期也是不一樣的，在課堂教學中只能教導學生探究的方法，很難對學生在家中的實驗觀察進行指導。這時就可以利用家庭實驗室來了解學生實驗進行的情況，學生可以利用圖片、觀察日記等方法來進行記錄反饋。同時教師還要根據實際情況對學生的實驗成果給予評價，還可以讓學生之間進行交流，采用互評方式，他們之間的交流、對比，也是一種激勵的方式，這樣可以讓學生享受到成功喜悅，更加積極融入到家庭實驗中，樂于探究。

（4）建立大數據追蹤評價機制。

大數據平臺除了利用現有的學業質量分析模塊以外，還可以利用學生過程性的評價資料，如學生成長寫實記錄檔案，通過數據分析進一步改進家庭實驗室項目，完善家庭實驗室的評價機制。

教師需要定期組織學生開展形式多樣的實驗成果展示，如“家庭實驗室”班級交流會、“家庭實驗室”科學成果展，利用學校微信公眾號進行學校優秀“家庭實驗室”評選、宣傳等。同時教師可以輔導家庭實驗室完成效果優秀的同學，在家庭實驗成果的基礎上，進行科技小發明、小制作，撰寫科技小論文，力爭在各級比賽中獲獎。讓這些學生先取得成功的體驗，獲得學業上的成功，進而帶動全班學生建設屬于自己的家庭實驗室。

三、大數據背景下家庭實驗室案例分析。

1.家庭實驗室的“家庭位置”劃分。

學校目前家庭實驗室內內容上結合教材包括了化學——“廚房實驗室”;生物——“陽臺實驗室”;物理——“客廳實驗室”三部分，基本囊括了教材內容并且讓小學科學內容與初中相關學科相聯系，對于實際操作家庭更容易上手。

2.家庭實驗室的“實驗時長”劃分。

對于學生的家庭實驗觀察，結合生活實際，有的是課堂教學的補充和衍生，有的是課堂科學實驗的對比驗證，有的是在學校無法完成的常時間愛你觀察，根據以上情況，學校家庭實驗室根據實驗所消耗時間的長短開設了“十分鐘餐后實驗”;“早出晚歸日實驗”;“日積月累周實驗”等形式的家庭實驗室實驗計劃。

以教科版三年級教材為例，主要包括以下方面內容：物質科學——水、空氣，物質的運動;地球與宇宙——天氣，太陽、地球和月球;生命科學：——動物的一生。其中三年級下冊第二單元的內容《動物的一生》，教材中以研究蠶的一生為載體，由蠶的生命周期延伸到昆蟲的生命周期，再到更多動物的生命周期。但是在教材的進度安排中，3-4月由于桑樹的生長規律，桑葉并不容易獲得，所以在家庭實驗中，學校在家庭實驗室中開展了螞蟻的觀察活動，組織學生在家里通過螞蟻觀察箱觀察螞蟻的結構及生活習性，在“餐后實驗”中觀察螞蟻的“交流”、“通信”;在“日實驗”中觀察螞蟻對食物的搬運，在“周實驗”中觀察螞蟻的筑巢等等，讓學生通過螞蟻的研究再對比蠶的研究，從個別到普遍，從個性到共性構建動物生命周期的模型，通過對昆蟲不同階段生命的形態結構以及生命活動現象的探究和觀察，幫助學生深刻理解結構和功能的關聯。

同時在家庭實驗室的觀察中，飼養、觀察、記錄、交流、展示等活動環環相套，有效地培養了學生的觀察現象、記錄現象、歸類整理探究資料、提取有效信息進而得出結論等能力，引導學生用結構與功能、局部與整體、多樣性與共同性相統一的觀點來認識世界。

小學科學教學提倡學生到生活中學習科學，感受科學，充分建好家庭實驗室，利用好家庭實驗室，發揮家校合力，讓學生感受到科學就在自己的身邊，學好科學在生活中的用處是那么的廣泛，從而對周圍世界充滿強烈的好奇心和探究欲，產生對科學探究的濃厚興趣，形成學科學、用科學的良好習慣，獲得真正的長足發展。

參考文獻：

[1]王薇斌.借鑒行知思想，建立"家庭實驗室"[J].小學時代（奧妙），2020（7）：29-30.

[2]郭群榮.小學科學家庭實驗室建設探討[J].讀寫算（教育教學研究），2014（17）：105-105.