在科學實驗中推進科學探究深度

李卉

【摘? 要】小學生只有置于真正的科學探究中，才能揭示科學的規律和秘密，才有助于促進科學核心素養的全面提升。在小學科學教學中，引導學生開展科學實驗能有效推進他們科學探究的深度，以此達到高效化探究教學的效果。為此，筆者從借助游戲情境、組織科學實驗、引導實驗總結等方面對“擺的研究”一課的教學進行了探究，幫助學生感知擺的現象、進行擺的研究、發現擺的秘密，以此推進小學科學探究的深度，促進學生科學素養的提升。

【關鍵詞】小學科學;科學實驗;“擺的研究”;科學探究

《科學課程標準》特別強調，應當引導學生展開科學探究式學習，這一點非常關鍵。學生只有置于真正的科學探究中，才能揭示科學的規律和秘密，才有助于促進科學核心素養的全面提升，而科學活動的本質，就是要帶領學生深入科學探究，理解知識的本質。因此，科學探究落實于小學科學教學實踐中，首先需要準確把握探究這一核心，進而才有助于提高學生參與其中的主觀能動性，才能真正深入這個過程，形成智慧，發展思維品質。在科學教學過程中，教師不僅要以學生的自主架構為核心，還要促使學生從中發現問題、提出問題，真正完成對問題的解決，這樣才能真正有助于學生科學素養的形成與發展。以“擺的研究”一課的教學為例，這是組織學生開展科學探究的重要載體，根據兒童心理學和教育心理學等相關理論，在實際教學過程中，教師首先為學生創設真實的情境，既有助于提高學生學習過程的趣味性，也能對學生的多感官形成正向刺激;既是為了實現協調運作，也是為了學生在整堂課都保持積極高昂的學習情緒;既有助于發展學生的學科探究精神，也有助于打造高效的科學課堂。

一、以培養學生實驗論證能力為目的，設計實驗方案

實驗室內的研究內容學生在現實生活中接觸較少，教師提前設置好操作、準備好器材，對學生的吸引度較低，難以被學生接受。這是學生的生活經驗缺乏所導致的，當學生群體面對陌生的實驗室器材，并沒有辦法引導他們的思維跟實際生活日常所見相聯系，因此，無法讓學生調用生活經驗來對實驗進行觀察和研究，這樣的實驗方案就會顯得蒼白無力、不接地氣，也很難提高學生的參與度和思考度。為了提高學生的接受度，教師在設計實驗方案時可讓其進行自主選擇，通過引導式的提問方式，讓學生將課堂所需實踐的理論知識跟學生的日常生活內容進行反復對比，嘗試讓學生從生活經驗中尋找跟課堂實驗相近或相同的情境，然后讓學生按照對該項內容的判斷和理解來組織實驗。一方面可以大大提高學生的積極性，讓他們充分進行思考和識別，調用已有的理論知識和生活常識相結合來解決教師所提出的引導式問題，以鍛煉他們的思維能力和知識運用能力;另一方面可以提高學生的實驗操作能力，通過生活經驗和教師引導，自主獨立地開展主題實驗，真正地做到加強學生探究、解決問題的能力。

如在“擺的研究”的教學前，囑咐學生各自主動回想生活中存在擺的物理現象的具體例子，依照教材要求準備實驗器材，有個性化地嘗試制作擺。課前檢查發現學生準備了橡皮泥、塑料球、小鐵球等材料，并應用這些材料制作出各式各樣的擺。

變量的控制是對比實驗的重點、難點。為了培養學生思維的深刻性，引導學生設計、完善課程實驗方案，教師通過設問獲取學生的意見。

師：我們采用對比實驗的方法探究“擺的快慢可能與擺錘的質量有關”，在實驗方案中，如何確定要改變的條件和不改變的條件呢？

生1：每次使用相同的力，用力要勻速。

生2：用手丈量擺幅的大小，將擺幅控制在相同的5° 角內。

通過學生自主設計實驗，使其積極思考實驗中存在的問題，能夠培養其思維能力和解決問題的能力，從而有助于學生從各個層面和角度上全面理解理論知識，對知識點的理解會更深刻，也就更容易記憶。經過經常、反復性的思考，使學生明白研究的目的，提升學生的論證能力。

二、借助游戲情境，感知“擺的現象”

在導入環節，教師基于游戲的方式為學生創設真實的情境，使學生能在短時間內快速聚焦注意力，提高學生的參與興趣，這也為接下來的深入感知以及理解奠定良好的情感基調，能夠以此激發學生主動參與探究的興趣，豐富其感性認知。

首先，邀請三名同學完成騎木馬的表演。在這一過程中，引導學生得出結論：在騎木馬的過程中，身體基于不同位置，呈現出前后往返式運動。其次，再邀請三名同學模仿正步走，引導學生感受走路過程中左右兩臂的擺動，實際上這也是一種基于不同位置的前后往返運動。之后，教師又呈現了學生非常熟悉的玩具不倒翁，要求學生認真觀察其搖擺過程，然后得出結論：實際運動過程中，其本身的位置并沒有發生改變，只是基于兩側進行往返。最后，教師出示教材中所呈現的鐘擺，仍然要求學生認真觀察，體會其擺動的過程。同時，為了能讓學生把接觸到的感性演示材料轉化為理論分析和總結，在經過游戲具體情境的表演后，可以引導學生進行抽象化的圖紙表達，針對不同的實驗內容，進行相應的圖紙概括總結，方便進行抽象化的圖紙對比，再引導學生進行理論性分析，這樣可以鍛煉學生從“客觀”到“主觀”的總結概括能力，也加強他們自身的探究能力。

上述環節的演示，極大地激發了學生的興趣，看著他們高昂的小臉，教師能感受到他們此時此刻的急切心情，甚至還有學生高聲嚷道：“擺動就是置于不動的位置的兩側進行往返運動?！边€有學生對該回答作出補充：“如果只往返一次，說明擺動為一次;如果這個動作只進行了一半，不能認為這是一個擺動的過程。”根據學生的回答，教師發現，此時是引入課題的最佳契機，不僅能借助直觀豐富的表象為學生呈現相對應的概念，同時也易于學生理解和掌握。

三、組織科學實驗，進行“擺的研究”

在《科學課程標準》中，特別強調了科學實驗的重要性，其目的就是通過實驗活動，讓學生自主發現擺的秘密。在課堂教學的過程中，教師為學生設置了探究實驗，以促使學生對此展開深入研究。

（一）借助演示實驗，規范操作流程

教師首先引入的是伽利略的故事，講述他如何發現擺的秘密，然后根據故事內容呈現相應的實驗示范。由于這一實驗活動具有一定的復雜性，所以在示范之前，應帶領學生梳理以下要點：其一，對比兩個單擺，從中發現異同，在這一過程中，應引導學生聚焦于擺長及擺錘兩個不同的視角;其二，了解擺座，帶領學生借助投影儀聚焦于擺座上的三條線，了解虛線和實線各自指代的內容;其三，完整地呈現具體的步驟：在確保擺錘靜止不動時，以食指、拇指配合捏住擺錘，然后提高到和實線相等的位置，在計時的同時松開手指。在這一過程中，教師需要明確觀察要點，這樣學生才能從中有所發現、完成記錄。

（二）引導互動討論，設計實驗方案

在實際教學過程中，設計方案是保障實驗效能的關鍵所在，而學生在進行科學實驗的過程中，大都以小組的形式進行，因此，有必要在進行實驗之前，組織學生展開互動探討，完成對實驗方案的設計。為了實現這一目標，教師須對學生進行一下引導。

師：在鐘擺擺動的過程中，當其擺動的次數越多時，說明其擺動速度越快。那么，擺動的快慢究竟與哪些因素相關？（針對這一問題，可以提前預設學生的回答，例如擺幅大小、擺繩長度等。）

師：接下來是匯報環節，說一說你們小組的實驗方案設計。

（1）小組研究的問題是什么？你們的猜測是什么？

（2）使用哪些實驗方法？在這一過程中，發生改變的條件以及未曾改變的條件分別是什么？

（3）你們將會如何進行這些實驗？說明具體的實驗步驟。

師：哪些小組所研究的問題與其不同？說出你的想法。

（三）組織小組合作，開展實驗探究

在實驗環節，學生必須嚴格遵循每一個活動步驟，不僅要動手實踐，還要動腦推理，更要實現小組成員之間的協同合作，既要實現合理的任務分配，又要積極主動參與其中，順利完成每一個實驗任務。對具體的實驗過程而言，不僅能為學生建立豐富的感性認知，也有助于培養其協同合作意識和合作精神。在完成方案設計之后需要進行實驗活動，具體實驗過程使用的是相同的鐘擺，首先是完成兩次15秒內擺動，然后完成兩次20秒內擺動;其次，使用不同的鐘擺，分別再次完成上述擺動實驗過程。當然，在這一過程中，也包含以下情況：其一，擺線的長短相同，擺錘重量不同;其二，擺線長短不同，擺錘重量相同。為了完善記錄，還需要使用量角器測量擺的角度。通過這樣的方式，不僅為學生建立了豐富的表象，也能促使學生從不同的視角了解和擺動相關的知識;不僅形成了積極向上的學習氛圍，也有助于提高活動以及教學的實效性。

四、引導實驗總結，發現“擺的秘密”

班級匯報不僅是為了對之前的實驗過程進行總結，也是為了發現其中的內在規律，這樣才能以原有的感性認知為根基，將其上升到理性層面。此外，教師針對學生的匯報也要做出積極的評價，只有這樣才有助于強化學生的合作精神，才能保護學生在這一過程中的良好行為，并促使其成功地轉化為習慣。

在小組實驗結束之后，還需要進行交流展示環節，說一說實驗步驟，闡釋實驗現象以及結論等。對不同的小組而言，在實驗的過程中，各因素存在顯著不同，既需要學生正確把握其中的差異，也要學生完成對感性認知的梳理和歸納，這是其上升到理性層面的關鍵前提。學生進行交流和分享的同時，也是對學生表達及概括能力的有效訓練，也可以教材中所呈現的表格為載體，組織學生進行探討。

師：這兩個擺是相同的嗎？有哪些異同之處？

師：你認為它們擺動的快慢是否相同？

教師先進行演示實驗，然后要求學生進行觀察和探討：在這一過程中，你發現了什么？

師：針對擺的長度有必要做出更精準的界定，其與擺繩長度并不相同。然后引導學生歸納：在鐘擺擺動的過程中，其速度與擺線長短相關，和擺錘重量不存在直接關聯。

在具體的實驗過程中，小組成員之間能實現友好的協同合作，每個成員也能認真完成個人任務，既樹立了合作精神，也提高了集體榮譽感。因此，教師認為有必要在日后的教學過程中，組織學生展開多元化的小組合作，以實現合作精神和集體精神的進一步升華。在經歷這一環節之后，科學實驗必然能為學生留下深刻的印象，還有學生以此為主題進行了科學寫作。由此可見，充分利用科學實驗，由學生自主探究科學規律這一過程，也能為其他知識的學習提供有效的方法、奠定扎實的根基。

通過本節課的學習，教師收獲良多，在實際教學過程中，應組織學生開展科學探究式學習，這樣才能通過這一過程，由學生自主發現科學知識，體會嚴謹的科學態度，真正促進科學核心素養的全面提升。

【參考文獻】

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