基于深度學習的小學科學實驗教學設計的研究

黃惠瓊

在現(xiàn)如今的教育當中，為了更好地落實“立德樹人”根本任務，推進基礎教育課程改革向縱深發(fā)展，實現(xiàn)課程育人的教育目標，使得深度學習項目應運而生，在深度學習的理念下，需要教師能夠進一步地對小學科學實驗教學進行改進，優(yōu)化課程內(nèi)容，豐富課堂形式，促使學生能夠形成深度學習，從而完成“立德樹人”的教育根本任務，致力于學生的長久發(fā)展，所以需要教師能夠基于此設計小學科學實驗教學。

1. 趣味引入激活課堂，激發(fā)學生的學習興趣

所謂的深度學習是指在教學中學生能夠做到積極參與、全身心投入，以此獲得健康發(fā)展的、有意義的學習過程，強調(diào)引導學生主動參與學習活動，親身經(jīng)歷知識發(fā)現(xiàn)、發(fā)生、發(fā)展的過程，形成豐富的內(nèi)心體驗，而在這當中學生主觀的能動性就起到了非常重要的作用，是決定學生能否參與其中并全身心投入的關鍵所在。所以在基于深度學習的小學科學實踐教學設計的過程當中，需要切實做到以學生為主體，從學生的角度出發(fā)，了解學生所感興趣的事物，借此激活課堂，實現(xiàn)趣味引入，充分激發(fā)學生的學習興趣，并調(diào)動學生學習的主觀能動性，以此來確保學生在小學科學實驗教學當中能夠做到積極且主動參與，全身心地投入到教學當中。首先，教師在趣味引入實驗的過程當中，需要對趣味加以高度重視，從學生的生活角度入手，從學生的興趣愛好入手，為學生創(chuàng)建充滿樂趣的教學實驗課堂，并激發(fā)學生的想象力與創(chuàng)造能力，積極展開教學實踐，并在實踐當中體會教學實驗過程，明確教學實驗目的。例如，在教科版科學教材《各種各樣的天氣》這一節(jié)課的教學設計當中，教師就可以考慮到當前學生已經(jīng)具有一定的生活經(jīng)驗，能夠很好地認識到天氣的變化，有非常多的教學內(nèi)容可以進行交流，但是經(jīng)過實踐可以發(fā)現(xiàn)學生對多云和陰天的分辨能力相對來說較為薄弱，教師可以以此為切入點，利用多媒體教學技術導入動畫短片，使天氣的形象變得更加具體，讓學生能夠通過動畫的形式來了解多云和陰天之間的區(qū)別。同時還可以借此來引導學生對天氣的變化進行觀察，了解天氣對我們?nèi)粘Ｉ畹挠绊憽Ｆ浯危處熢诮虒W當中要做好教學理論知識與教學實踐之間的過渡，通過趣味化的語言和肢體動作來激發(fā)學生的主動性，使學生能夠積極參與，全身心地投入到實驗教學當中，調(diào)動整體的教學氣氛，活躍教學課堂。

2. 核心問題情景化設計，引導學生深度思考

深度學習的關鍵所在就在于學生能否參與其中，而對于當前階段的學生來說由于認知能力的較為薄弱，使得學生很難對常見的現(xiàn)象進行思考，所以需要教師能夠針對目前學生的這一特點，通過將教學內(nèi)容中的核心問題進行情景化轉(zhuǎn)換，以此來引導學生實現(xiàn)深度思考，并激發(fā)學生的求知欲望，使學生能夠切實地參與其中，從而實現(xiàn)小學科學實驗教學的深度學習。例如，在教科版科學教材《不同的季節(jié)》這一節(jié)課當中的重難點就在于一年四季中季節(jié)的典型現(xiàn)象以及季節(jié)變化對動植物和人類的影響。教師作為教學的指導者，需要發(fā)揮出自身的教育作用，在基于教學重難點的基礎上，提出教學核心問題，并實現(xiàn)核心問題的情景化設計，以此來引導學生參與其中，實現(xiàn)深度思考；而且情境的創(chuàng)建還可以進一步地激發(fā)學生的學習興趣，使學生能夠身臨其境地感受到一年四季的變化，并發(fā)現(xiàn)一年四季中季節(jié)的典型現(xiàn)象。一年有四個季節(jié)，分別是春天、夏天、秋天以及冬天，隨著時間的推移季節(jié)也在發(fā)生變化，而不同季節(jié)當中有著十分典型的現(xiàn)象，教師可以通過多媒體教學設備將一年四季的變化以視頻的形式進行展現(xiàn)，并借此提出問題，加強與學生之間的交流和互動，激發(fā)學生的思維，促進學生思考，讓學生利用社會生活經(jīng)驗回憶并思考季節(jié)的變化。其次，學生當前的年紀已經(jīng)能夠很好地分辨一年四季，教師可以在教學當中積極地展開小組合作學習，讓學生針對核心問題來展開交流和討論，互相分享一年四季當中最喜歡的季節(jié)，并且讓學生講述為什么喜歡這個季節(jié)，使學生能夠在交流和討論的過程當中學會舉例說明一年四季的變化對動植物以及人類的影響，如冬季時天氣寒冷需要增添衣物，植物不易生長；反之，春季氣溫逐漸上升，氣候回暖，衣物逐漸減少，植物也在沖破土地的束縛，長出嫩綠的枝丫。

3. 整合知識體系，構(gòu)建知識框架，明確教學重點

對于基于深度學習下的小學科學實驗教學設計來說，需要教師能夠著重對知識體系進行整合并，構(gòu)建知識框架，以此來明確教學重難點，幫助學生更好地明確教學內(nèi)容，整理學習思路，并加強學生對知識的應用，使學生能夠正確地認識到學習科學實驗教學的現(xiàn)實意義，使學生能夠?qū)⑸鐣钆c科學學科結(jié)合，強化學生的綜合學習能力，以此來致力于學生的長久發(fā)展。對于當前階段的學生來說，由于年齡以及學習認知能力的限制，使得學生很難自主地根據(jù)當堂課的教學內(nèi)容來展開學習，所以，需要教師能夠在基于深度學習下的小學科學實驗教學設計當中整合知識體系，明確地構(gòu)建知識框架，確定教學重難點，并圍繞教學重難點著重展開教學，使學生能夠更好地吸收當節(jié)課的教學知識，并學會靈活運用。例如，在教科版科學教材《磁鐵的兩極》這一節(jié)課當中主要圍繞磁鐵的特性來展開教學實驗活動，在前期的教學活動當中學生已經(jīng)能夠初步地認識到磁鐵的特點，具備了一定的科學概念，對磁鐵的探究也比較感興趣。教師可以基于這一前提來直接步入當節(jié)課的教學重點，圍繞磁鐵概念展開觀察型的教學活動，并引導學生在觀察的過程當中提出實驗問題，并在實驗的過程當中對問題加以解決，以此來培養(yǎng)學生的科學探究能力。教師在引導學生展開教學實驗的過程當中，可以通過導學案或者思維導圖的方式列出知識框架，并以此為核心整合知識體系，使學生能夠在教學實驗的過程當中逐步理解科學概念，并完善知識體系。既能夠培養(yǎng)學生的自主學習能力，還可以養(yǎng)成學生獨立探究的優(yōu)良習慣，這對學生目前的學習以及長久的發(fā)展都有著極為重要的推動作用。

4. 選擇合適的實驗材料，合理安排實驗過程

實驗離不開實驗材料，材料選擇的合理性是決定實驗能否得到有序進行的關鍵所在，而合適、有結(jié)構(gòu)性的實驗材料可以大大地提高小學科學實驗教學的實驗實效性，所以就需要著重考慮到材料的特點，選擇合適的實驗材料。而在實驗材料選擇的過程當中，教師可以從以下四個方面作為切入點：第一，選擇最有生活實驗性質(zhì)的實驗材料。引導學生運用自身的社會生活經(jīng)驗來理解實驗內(nèi)容，從而確保實驗的實效性。例如，在教科版科學教材《聲音是怎樣傳播的？》這一節(jié)課的展開過程當中，教師就可以根據(jù)學生的年齡特點來選擇具有生活性的實驗材料，如蠟燭、鬧鐘、玻璃器皿等等，一方面這些實驗材料相對來說較為安全，且容易獲取，學生很容易收集到實驗材料展開教學實驗；而另一方面，則是由于材料源于學生生活，通過運用生活性質(zhì)的實驗材料，讓學生加強生活實際與科學學科之間的聯(lián)系，在生活當中發(fā)現(xiàn)科學問題，運用科學知識來認識生活當中的現(xiàn)象。實現(xiàn)取之于生活，用之于生活，而學習的本質(zhì)就在于從生活當中能夠發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，推動社會發(fā)展的過程。生活性的實驗材料可以幫助學生更好地理解科學概念，對學生來說有足夠的吸引力以及結(jié)構(gòu)特性，可以充分地滿足當節(jié)課的實驗需求。第二，選擇具有趣味性質(zhì)的實驗材料。愛玩是學生的天性，教師正可以利用學生的這一特點選擇具有趣味性質(zhì)的實驗材料，讓學生能夠做到全面地參與到實驗當中，借助趣味性質(zhì)的實驗材料來激發(fā)學生的求知欲望，以此來達到深度學習的教育目的。例如，在教科版科學教材《用浮的材料造船》這一節(jié)課的展開過程當中，通過學習我們可以得知船的結(jié)構(gòu)與載重量以及穩(wěn)定性有關，通過改變船的材料可以改變船的載重量以及結(jié)構(gòu)，使船能夠浮于水面上并穩(wěn)定運行。在這一節(jié)課當中，教師就可以引導學生進行思考并搜集生活當中能夠浮于水面的材料，可以與家長或者其他學生組成實驗小組共同造船。第三，選擇具有直觀性的學習材料。在新標準當中提倡學生能夠“真刀真槍”地展開教學實驗，這強調(diào)學生的動手能力以及實踐能力，通過選擇具有直觀性的實驗材料可以更好地幫助學生直觀地理解科學概念，并快速地達到當堂課的教育目的。在教科版科學教材《用浮的材料造船》這一節(jié)課當中，教師就可以選擇礦泉水瓶、木制筷子、塑料制品等等來作為實驗材料，并在實驗的過程當中，取一盆水讓學生直觀地觀察實驗材料在水面中的漂浮狀態(tài)，以此來作為啟發(fā)思路引導學生展開實驗。第四，選擇具有開放性的實驗材料。重視學生的自主實驗，使學生能夠在開放性的實驗材料下做到充分地發(fā)揮想象力與創(chuàng)造力，培養(yǎng)學生的思維創(chuàng)新能力。教師在準備材料時，要設想實驗的開放性，預設課堂當中可能出現(xiàn)的問題，并準備充足的實驗材料以供學生展開實驗探究。

5. 照顧到學生個別差異，提供充足的探究時間

學生的個性化發(fā)展使得學生之間勢必存在著一定的學習差異，而這種學習差異會導致學生的實驗探究時間各有不同，教師需要尊重學生的這種差異化現(xiàn)象，并照顧到學生的個別差異，為學生提供充足的探究時間，使學生能夠切實地在實驗探究學習當中得以成長。深度學習是指所有學生都能夠?qū)崿F(xiàn)全面參與，并全身心投入其中，而并不是將科學課堂成為一小部分學生的展示平臺，其他學生作為參觀者和旁觀者。學習差異不同于個性，這決定著學生對于實踐探究的能力以及對科學概念的理解能力，所以需要教師能夠尊重學生的差異化現(xiàn)象，并給予學生充足的探究時間，引導學生能夠?qū)崿F(xiàn)全面參與實驗教學，展開科學探究。例如，在教科版科學教材《點亮小燈泡》這一節(jié)課當中需要學生對于電路進行制作，相對來說，實驗難度過高，而在通常情況下一堂課的教學時間大概在45分鐘左右，教師需要合理地利用這40分鐘時間，以自主探究和合作探究的方式，讓學生能夠根據(jù)自身所需合理地選擇探究方式，明確教學側(cè)重點，為學生保留充足的實驗探究時間。即使探究能力稍微薄弱的學生也能利用充足的探究時間展開科學探究。而且通過展開合作探究，可以有效地處理學生的差異現(xiàn)象，利用自身能力，各取所需，協(xié)同合作，共同展開科學探究。

6. 完善素質(zhì)教育評價體系

教學評價作為小學科學實驗教學當中的重要組成部分，同時也是教師基于深度學習下小學科學實驗教學的設計重點，需要教師能夠在原有的基礎上完善素質(zhì)教育評價體系，針對學生的實驗成果以及實驗過程展開全面且綜合的評價，一方面利用教育評價來幫助學生樹立學習榜樣，激發(fā)學生的競爭意識，使學生能夠積極地展開學習，而另一方面則是利用教育評價來幫學生樹立良好的自我認同感，學會欣賞自己的同時也能夠?qū)W會欣賞他人。例如，教師在展開教學評價時，可以根據(jù)學生的優(yōu)勢以及特長來進行評價，并將教學評價過程貫穿于整體的小學科學實驗教學當中，給予學生一定的內(nèi)化時間，發(fā)展學生的高階思維，了解學生的經(jīng)驗動態(tài)發(fā)展，并根據(jù)學生的實際學習情況實時地調(diào)整教育方案，確保學生能夠在基于深度學習的素質(zhì)教育評價下得以實現(xiàn)有效學習。

總而言之，在深度學習項目不斷推進的過程當中，需要教師能夠正確地認識到深度學習，并了解深度學習對學生學習以及發(fā)展的影響以及重大積極作用，并基于此加強教師對小學科學實驗教學設計的研究，實現(xiàn)小學科學實驗教學能夠?qū)崿F(xiàn)深度學習，進一步發(fā)揮課程育人的教育宗旨，促進學生的綜合全面發(fā)展。

*本文系泉州市豐澤區(qū)教育科學“十四五”規(guī)劃（第一批）立項課題《基于深度學習的小學科學實驗教學設計和實踐研究》（課題編號為Fzjk21-1175）研究成果。