深度學習理念指導下的小學科學實驗教學探索

劉忠慶

（大連市旅順口區九三小學）

深度學習是引導學生以理解為基礎進行探究與思考的學習，是學生通過預制的、具有挑戰性的學習主題，以積極探究、主動思考、積極參與的學習狀態，在學習活動中體驗成功的喜悅、獲得深入發展的過程。以深度學習的理念指導科學實驗課，能使學生在實驗活動中提升能力與素養。

一、深度學習理念指導小學科學實驗教學的意義

深度學習要求學習者在激活已學知識的基礎上，對新知識進行有效的深度加工。在深度學習理念中，學習者能夠批判性地學習新的思想和知識，將其融入原有的認知結構中，并能將已有的知識遷移到新的學習情境中，從而做出決策并解決學習中的問題。

小學科學實驗課的目的是為了有效培養學生對科學的興趣，為學生日后開展更深入的科學研究打好基礎。小學生由于年齡特點，動手操作能力不強，對日常生活中的科學知識掌握得相對較少，教師可通過科學實驗活動來提升學生的動手操作能力，幫助學生了解生活中的科學常識；通過科學實驗課堂教學引導學生學會思考、學會觀察、學會探究、學會合作，培養學生良好的科學學習習慣，使學生能在小學階段掌握科學的學習方法和技能，為終身學習奠定基礎。

高效的小學科學實驗活動教學，能充分調動學生深入參與探究的積極性，使其更主動地參與和完成學習活動。但是，在現實的教學活動中，要想讓小學生真正做到自主設計、完成一組簡單的實驗活動并不容易。而深度學習理念與小學科學實驗課堂中學生的學習活動過程有較高的契合度，運用深度學習理念來指導實驗課堂教學，可以改善這些不足，提高實驗課的教學效果。

（一）提高小學科學實驗的課堂教學質量

教師以深度學習理念為指導開展教學活動，可以使學生充分認識科學實驗活動的任務，深入思考實驗活動的意義以及如何通過有效的實驗設計來完成實驗，并經過深入分析最終得出結論，從而實現小學科學實驗課的高效課堂，提升實驗課堂教學質量。

（二）激發學生參與實驗的積極性

運用深度學習理念為指導，就是要以探究為核心，讓學生親身經歷以探究為主的學習活動，為學生提供充分的科學探究時間和空間，使他們在科學實驗的過程中體驗科學探究的樂趣，提升科學實驗的能力，形成既尊重事實又敢于質疑的科學態度。這樣的科學實驗課可以激發學生體驗創新的成就感，提高學生參與科學實驗活動的積極性。

（三）幫助學生深入探究實驗

由于年齡特點，小學生已有的知識儲備、學習能力有限，導致學生對科學概念的理解不夠深入。教師可以激發學生的興趣，把知識自然地融入科學實驗活動中，從而達到實驗目的。教師運用深度學習理念為指導，引導學生以理解實驗目的為基礎，深入思考如何通過控制變量來控制實驗活動、如何仔細觀察實驗結果并進行分析最終得出結論，這樣能使學生在學習中的目的性更加明確。而明確的實驗目標，有利于實驗課堂各項教學目標的完成。

（四）促進學生更好地開展合作

針對小學生的身體、智力以及心理發展不成熟，分析處理問題能力弱及注意力的穩定性低等情況，教師運用深度學習理念為指導，促使學生思考怎樣通過小組內、小組間共同合作，達成課堂學習任務，使學生深度思考科學實驗的探究價值，獲得更深刻的成功體驗。

二、小學科學實驗教學存在的問題

小學科學實驗教學，是指在小學科學實驗課堂中開展的教學活動，是教師從教學內容、學生的“前概念”出發開展對教學過程的科學設計，指導學生通過觀察、使用科學儀器、動手操作等方式來完成科學實驗，從而實現課堂教學目標的課堂教學活動。

在小學科學實驗課教學中，學生動手操作活動多、參與性強、學習積極性高，課堂氛圍熱烈，但學生的學習效率并不高，教師甚至經常完成不了教學任務，這是由于教學中存在以下兩方面問題。

（一）課堂教學中學生的學習活動流于表面

小學科學實驗教學活動中，教師雖然注重教學前基于對教材、對學生的分析來設計教學環節，但往往忽視學生對學習內容的理解，因而出現“教師對教學輕車熟路，學生只是跟著教師的節奏來完成教學任務”的問題。所以，這樣的實驗只是一種流于表面的淺層學習，學生往往不能深入到學習過程中，沒有很好地深入探究，只是根據教師已經預設好的實驗活動開展課堂實驗，而運用深度學習理念則能很好地解決這一問題。

（二）課堂教學中教師對學生學習方法的指導不夠

實驗中，教師雖然注重以學生為主體來分析設計教學環節，但往往忽略對學生研究科學知識的方法進行指導和訓練，或者只是注重了教學中學習方法的指導，缺乏從整個學科教學出發的系統性指導和針對性訓練。這樣就會導致雖然學生對實驗活動熱情高漲，但其掌握的研究方法以及現有的解決問題能力并不足以完全適應研究一種科學任務的要求。例如，學生不知道如何設計實驗，不懂得合作，不會分析實驗結果。要想解決這些問題，教師應以深度學習理念為指導，讓實驗課不拘泥于課堂本身，在科學實驗的活動中系統化地訓練學生深度分析問題的意識，培養學生的實驗設計能力和分析解決問題的能力。

三、深度學習理念指導小學科學實驗教學的策略

（一）目標設計要明確，實驗準備要充分

在深度學習理念指導下，教師要引導學生以理解為基礎進行思考與探究，讓學生順利開展實驗活動，實現深度學習，因此課前準備工作必須要充足。教師不僅要準確掌握教學內容，還要了解學生對科學學習中“前概念”的掌握情況，包括學生已有的知識儲備、學生的實驗能力等，這樣才能真正把握好實驗活動的難點，準確確定課堂教學目標，明確應完成的學習任務。有了清晰、準確的教學目標，教師指導實驗活動就有了方向，避免浪費大量時間，而且還能通過深度探究實現所要達到的實驗目標。

要順利開展課堂實驗學習活動，充分的課前準備和預設是完成高質量課堂的前提，特別是因地制宜地準備實驗器材，是上好一堂課的關鍵。

當前，現代化交互軟件及多媒體教學條件較好，各學校不斷增添教學器材，學生也有了科學學具袋等實驗材料，但教師在實驗教學中還需要結合學生的生活實際，利用生活中的材料來設計和制作一些簡便實用的實驗材料，這樣的器材更符合學生的實際情況，學生更熟悉，有利于學生更好地開展實驗活動。

例如，在蘇教版科學教材四年級下冊“物體的運動”這一單元的教學中，教師除了準備多媒體演示課件和秒表等學具以外，還根據教學需要自制了演示教具。在本單元第四節“小車的運動”教學中，教師根據教學目標，在“擺”的教學實驗活動中，充分考慮到拉動小車的細線的長度和重物的重量，使這一器材可以在以后“擺”的三組實驗中很好地使用。同時，教師還利用廢舊材料制作了一個半球儀。通過演示，學生發現了擺動快慢與擺角無關，這為本課的其他實驗奠定了知識基礎。教師利用大小不同的螺母和長短不同的細線，配合量身定做的課件和實驗記錄表，讓學生經歷驗證猜想的完整過程，從而收到了很好的學習效果。

（二）情境創設要有探索的空間，實驗活動要有層次

在深度學習理念指導下，教師要引導學生批判性地學習新的思想和知識，將其融入原有的認知結構中，把已有的知識遷移到新的學習情境中。因此，在實驗教學活動中，教師要把主動權更多地交給學生，讓學生有足夠的時間和空間進行深度思考與探索。在科學課堂實驗活動中，教師要為學生創設更多學習和交流協作的機會，讓學生充分利用課堂上的時間，真正投入到他們想要完成的活動中，開動大腦，深入探討，從而構建自己的知識體系。

在學生明確這節課的實驗目標后，教師要突出學生參與課堂實驗活動的主體作用，使學生能夠在實驗過程中自己發現問題、提出問題，學會制訂實驗方法，完成實驗步驟，自主探究并驗證學習情境。

例如，在教學“擺”這節課時，為了引導學生弄明白擺動的快慢與什么因素有關，在師生交流、生生交流、小組研究等環節中，教師創設了一個學生能夠積極參與設計的實驗情境。

課前，教師先分析學生在先前實驗中獲得的知識以及本課所要達成的學習目標，為了降低學生學習的難度，教師可通過課件演示增強學生的直觀認識；同時，教師應注重實驗活動的不斷深入，采取“幫、扶、放”的教學方法，以“放”為主，“幫”和“扶”都是為了“放”做鋪墊，針對學生提出的“擺的快慢可能與擺的重量有關、可能與擺的角度有關、可能與擺的長度有關、可能與這些因素都有關”等問題，教師與學生共同研究，共同驗證。通過師生合作，學生對變量的控制方法有了明確的認識，為他們后面自主開展實驗活動掃清障礙，從而突破了教學難點。

實驗中，教師引導學生根據判斷選擇一個自己感興趣的研究方向，進行小組合作探究，補充設計方案。這樣，學生的思維不僅不會局限于設計本身，而且還會拓展到實驗材料的選擇、變量的控制、實驗步驟等方面。

實驗結束后，教師鼓勵學生開展有深度的討論或辯論，因勢利導，使學生在討論中學會深度思考，學會與他人探討。這樣的實驗教學，不僅提高了學生主動學習的積極性，而且培養了學生實驗活動能力。

（三）實驗過程要有重點，探究環節要留足時間

在深度學習理念指導下，學生在對學習內容有了充分認識和理解的基礎上通過小組內、小組間的共同合作，完成課堂學習任務。小學生對實驗活動很有熱情，但也會遇到很多問題，如不會正確使用實驗器材，不知道如何設計實驗，不懂得合作，不會分析實驗結果，等等。針對這些問題，教師要根據實驗內容和特點，有深度、有重點地對學生進行訓練。例如，教學“擺”的實驗，要求學生會使用秒表進行小組合作，會在實驗中控制變量，會分析數據得出結論。

若想更好地運用深度學習理念來指導實驗，教師就要給學生創造出充分的實驗探究時間，利用教材的編排特點，課前把難點分解，課上進行有針對性的訓練。

在“運動的速度”實驗教學中，教師讓學生到室外測自己的走步速度，目的是讓學生學會使用秒表，初步進行合作，了解實驗過程。在教學“小車的運動”時，組織學生研究“小車的運動快慢與什么因素有關”，引導學生重點學習實驗中控制變量的問題，使其明白在一組實驗中通常只能改變一種條件、而其他條件保持不變的知識，同時結合秒表使用及合作完成任務的訓練。通過層層深入、有深度的訓練活動，學生就會輕松自如地完成課程的學習任務。

這樣的實驗教學中，教師的身份從實驗者向輔助實驗者轉變，教師不直接告訴學生實驗結果是怎樣的，而是讓學生通過科學的實驗探究，驗證自己的猜想或假設。在實驗中，教師要盡量給學生充分的時間，給予正確、耐心的引導，尤其是學生出現一些問題時，要鼓勵他們去思考，讓每個學生都有獲得成功的體驗，從而實現深度學習的目標。

（四）實驗評價要注重過程，實驗結束要鼓勵引導

課堂教學評價作為教學活動的重要一環，不僅可以對學生在課堂教學中的表現進行總結，鼓勵學生的學習積極性，同時還要指出學生需要改進的問題，使學生明確今后努力的方向。因此，在深度學習理念指導下的科學實驗教學評價，更要注重對學生深度學習活動過程的肯定。

對學生參與實驗的全過程進行評價，能更真實地反映出學生參與實驗學習的情況，使學生對自己在實驗活動中的優點和不足有更加清晰、準確的認識，進而明確自己今后努力的方向。另外，評價中也要注重正面的鼓勵引導，保護學生參與實驗活動、大膽進行實驗探究分析的積極性。

總之，以深度學習理念指導小學科學實驗教學，教師要依據科學實驗特點，根據學生實際能力水平，合理設計教學實驗活動，這樣才能激發學生的探究欲望和實驗熱情，使學生的實驗能力不斷提高，使學生的科學素養有效提升。