基于實驗教學培養小學生深度學習能力的課堂教學實踐

摘 要：實驗是小學科學教學的重要組成部分，也是科學探究教學活動開展的載體。諸多教學實踐表明，實驗學習活動的組織有助于調動學生的學習思維，使學生在發現、分析與總結問題的過程中進一步發展科學思維提升學習能力，走出淺層學習的狀態，進行深度學習。基于此，文章以小學科學實驗教學為例，就小學生的深度學習能力培養提出了幾點建議，以供參考。

關鍵詞：小學科學;實驗教學;深度學習能力

中圖分類號：G427 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2095-9192（2022）14-0028-03

引 ?言

在傳統的小學科學課堂上，雖然大部分教師能夠認識到實驗對教學質量提升及學生發展的重要性，但是其所組織的科學實驗仍舊以“教”為中心，導致學生缺乏實驗參與的機會，僅僅是用眼睛觀看了實驗的過程與現象，并沒有用頭腦思考為什么會出現這樣的變化，產生變化的原因等。這是典型的淺層次學習，這種形狀容易使小學生的科學學習陷入機械記憶，不利于學生全面理解科學知識。新課程改革大力提倡“深度學習”，要求教師構建以“學”為中心的課堂，為培養學生的深度學習能力服務。這就需要教師創新教學方法，結合學科特點發展學生的高階思維，借助科學實驗引導學生積極地思考科學問題、批判性地解決問題，實現已有知識向新知的遷移，使學生在真正理解所學知識的基礎上獲得思維層級的跨越，實現深度學習能力的發展。

一、理清教學內容，重新構建學習目標

小學科學教材中有很多科學實驗，而這些實驗的組織也是教師需要完成的教學任務。但是想要增強實驗教學的效果，引領學生走向深度學習，教師就要明確科學實驗教學的根本性目標，為科學實驗教學活動組織提供導向[1]。《科學教育的原則和大概念》中指出，科學教育的目標并不是讓學生從書本閱讀中堆砌的大量已有知識與理論，而是應科學地指導學生探究挖掘核心概念，具備科學探究的能力，能夠在科學現象的觀察以及動手的實踐中，發現其中的本質屬性與規律。因此，在科學實驗教學前，教師應理清科學課的具體教學內容，根據課程標準，重新制訂教學目標，聚焦于學生的深度學習能力發展，讓學生實現更深層次的探索。

例如，在“光是怎樣傳播的”這部分內容教學中，以往教師的教學目標設計多集中于光的傳播概念上。在這種情況下，學生對這節課的學習也僅僅停留在科學概念理解的基礎性學習上，沒有對這一科學現象進行進一步的分析與探索。而在深度學習背景下，教師要重新設計教學目標，讓學生在理解光的傳播概念、認識到光是沿著直線傳播的同時，側重于指導學生對科學概念與物質本質屬性進行探索，讓學生了解宇宙中的所有物質都是由微小的微粒構成的。通過這一深層教學目標的制訂，教師可以將小學生的科學學習目標定位于“光的波粒二象性”上，讓學生認識到光是沿著直線傳播的，有時還會表現出微粒的特征。由此，教師便立足深度學習能力培養的視角，重新理清了“光是怎樣傳播的”這節課的內容，重新審視了教學目標的設計是能夠促進學生的能力發展，從而更加精準地把握教材的核心概念，結合教學目標選擇恰當的實驗教學方法，為科學實驗教學提供有力的依據，保障科學實驗教學有序開展。

二、創設教學情境，點燃深度學習熱情

建構主義理論認為，自主建構是能力發展必不可少的條件，也是學生學習的原動力。因此，教師在培養小學生深度學習能力時，要關注學生的學習動機，關注學生的學習情感，通過適宜的情境創設激發學生的求知欲，激發學生的深度學習意識，讓學生以飽滿的熱情參與到科學實驗的學習中。大量實踐證明，當學習者具備極高的自學意識、學習熱情時，其會更加積極地思考，頭腦會更靈活，并且會在該項內容的學習中投入更多的精力。實驗教學中的情境創設，應具備點燃深度學習熱情的作用，以促使小學生形成深入探索的欲望，為學生的深度學習能力發展“添柴”[2]。

以“明亮與黑暗”這節課為例，由于這節課是面向低年級學生開展的科學實驗教學內容，因此，教師在情境的創設中應考慮低年級學生的年齡特點，創設既可以吸引學生注意力又可以引發學生深度思考的情境。比如，一名教師以“森林大劇院的舞臺”為主題，設計了舞臺光線從明到暗、從暗到明的實驗活動。首先，教師將課前做好的“舞臺”拿出來，說道：“今天，森林大劇院開業，有許多優秀的小動物演員要表演節目，讓我們一起來看看都有哪些小動物表演者吧，它們會表演哪些精彩的節目呢？”由此，學生的好奇心被激發出來，紛紛想要一探究竟。但是到了“舞臺”這里一看，這個“舞臺”幾乎是全封閉的，里面黑漆漆的，什么都看不到。于是，教師提出問題：“里面是黑的，什么都看不到，那么同學們有什么辦法，可以既不破壞‘舞臺’，又能夠看到小動物們的表演呢？”一名學生提議：“用手電筒照亮。”果然在手電筒的照射下，學生看到了里面的一部分場景，但當手電筒拿開之后，又什么都看不到了。在簡單的光線照射之后，教師借助創設的情境引出實驗探究的主題：“那么，接下來，我們就變身成為小小燈光師，給動物們設計一下舞臺燈光吧！”由此，學生不僅了解了光線的有無是決定“明”與“暗”的關鍵因素，還產生了燈光設計的想法，這就是情境創設對學生深度學習能力發展所起到的潛在作用。

三、引導發現問題，養成追根究底的習慣

發現一個問題比解決一個問題更重要。在培養小學生深度學習能力的過程中，教師應引導學生在科學實驗的觀察與分析中，學會主動發現問題。“問題”是“探究”的前提，當學生發現問題時，能夠引發其更多的聯想與想象。所以，教師需要利用實驗教學，培養學生主動發現問題的能力，讓學生形成勤學善思、追根究底的良好學習習慣，為小學生的深度學習能力發展奠定基礎[3]。

例如，在“玩磁鐵”這一單元教學中，教師可以化身為“魔術師”，利用磁鐵的吸力、磁性等原理為學生表演魔術。在第一個魔術中，教師拿出了一個圓形的白色透明小托盤，在小托盤中放置了一個紙條，在紙條的兩端分別標有“S”“N”字樣，代表了磁鐵的兩極，然后讓學生嘗試轉動紙條的方向，或將紙條放置在不同的位置，讓學生觀察現象。在第二個魔術中，教師拿出了一節七號電池、一個被彎成心形的鐵絲，將電池的負極與電子相接，心形的鐵環下方有一個小圓圈，將電池從該圓圈穿過，心形鐵環內部的尖放置在電池的正極上，學生發現鐵環會圍繞著電池不斷地朝一個方向旋轉。這是學生所觀察到的科學實驗，在演示完科學實驗后，教師可以鼓勵學生嘗試動手完成此次實驗材料的制作與實現現象的記錄。這兩個實驗都屬于較為簡單的實驗，學生做起來并不難。在學生動手操作的過程中，教師可以借助提問的方式，引領學生發現問題、提出問題，如教師問道：“通過魔術，你發現了什么？存有哪些疑惑？”一名學生表示：“我看到了小托盤中的紙條無論如何放置，或者被放置在什么位置，都十分固執地向一個方向偏，似乎這個方向有什么吸引力。”還有一名學生說道：“為什么第二個魔術要用電池，若是將電池的正負極調換一下位置，心形的鐵圈還會旋轉嗎？”這就是科學實驗的魅力所在，其可以讓學生產生這樣或那樣的問題，并且在問題的驅動下，主動尋找答案，希望可以利用已經學習過的科學知識解疑釋惑，或借助實踐操作的方式進一步驗證猜想。由此可見，實驗教學培養了學生善于思考、敢于提問、勇于探索的良好學習習慣，這也是學生發展深度學習能力必不可少的品質。

四、主動建構新知，為深度學習的重中之重

深度學習能力的發展是建立在學生原有知識經驗基礎上，對新信息的重新加工、處理與整合，從而建立新的知識體系[4]。《義務教育科學課程標準（2022年版）》中明確指出，科學實驗要讓學生親身經歷與體驗，才能幫助學生獲取更多的科學知識，得到能力的鍛煉，積累到更多的學習經驗。因此，教師應借助科學實驗，培養學生的深度學習能力，關注學生知識與能力的形成過程，為學生提供親身經歷探究的機會，帶領學生走出淺層的、表面的科學學習狀態，使學生獲得深度學習能力的鍛煉。

以“空氣是否占據空間”這一問題為例，教師可以設置科學探究實驗，讓學生以小組為單位完成實驗探究的過程。首先，教師給每一個小組分別準備一個盛有大半瓶水的礦泉水瓶，瓶口用橡膠圈密封并插入一根較長的細管，細管不與瓶子相連的一端被舉得較高，小組內選出一個肺活量較大的人，向瓶子中吹氣。學生發現瓶子中的水從細管中流了出來，此時，教師要求小組成員猜測“空氣是否占據了瓶子內的空間”，許多學生猜測占據了瓶內的空間，因為瓶子中的水被吹進去的空氣“擠”了出來。接下來，教師為學生演示實驗，在一個杯子的底端粘上一個紙團，將杯子倒扣在水中，讓學生觀察并說出實驗現象。學生會發現杯底的紙團并沒有被浸濕。在兩次實驗活動開展后，教師要求各個學習小組的學生根據實驗現象總結結論，此時學生會得出空氣占據空間的科學結論。在此基礎上，教師可以給學生布置深度學習的任務，讓學生利用所總結出的科學結論解決實際問題。如教師布置了小組合作任務：“杯子中的水和空氣都占據空間，二者有何不同？”為學生提供深度學習的機會，讓學生利用所學知識解決科學問題，并在自主建構過程中獲得更為深入的科學知識，體現出深度學習能力培養的意義。

五、適當拓展延伸，助力深度學習能力的發展

要想引領學生在科學實驗中獲得深度學習能力的發展，僅讓學生掌握科學知識是遠遠不夠的，教師還要讓學生在科學實驗中積累直接的經驗，通過不斷的經驗積累提升實驗能力、科學探究能力、創新創造能力。但是，對于小學生而言，教材中的內容是有限的，課堂上能夠運用于自主探究的時間也不多，有限的時間、空間與學習資源在一定程度上限制了小學生深度學習能力的發展。對此，教師應在課堂教學的基礎上，適當地拓展與延伸實驗教學的時間、空間，鼓勵學生在課余時間自主探索科學知識。教師應改變傳統的單一化書面作業的布置形式，融入實踐探究型作業，將科學實驗帶出課堂，讓科學走進生活[5]。

例如，在教學完“摩擦力”這部分內容后，教師并沒有給學生布置大量的習題任務，而是要求學生在生活中觀察，找出生活中的摩擦力現象，并說一說人們利用摩擦力的原理可以做哪些事情。又如，在課堂上學生已經通過科學實驗探究，認識到了摩擦力大小與哪些因素有關，那么教師就可以給學生布置實踐性作業，要求學生以小組為單位，從生活中選擇實驗器材，自行設計科學實驗的內容、步驟，記錄實驗過程、數據。在這個過程中，小學生的科學實驗學習打破了傳統意義上的時間與空間的限制，他們能夠將科學實驗探索的目光放在現實生活中，用所學知識完成科學實驗的探索，解答生活中遇到的問題，讓科學知識服務于生活。這不僅可以推動小學生深度學習能力的發展，還會讓小學生體會到科學學習的價值。

結 ?語

綜上所述，在小學科學實驗教學中培養學生的深度學習能力，是課程改革的要求，也是培養學生核心素養的必然要求。其是建立在建構主義基礎上的一種科學的學習方式，要求學生真正地參與到科學實驗的探索中，能夠從科學實驗中獲取經驗、積累知識、發展能力，實現對科學知識的深入理解，以達到更為理想的學習狀態。因此，小學科學教師應善于運用科學實驗，為學生的深度學習能力發展助力，促進小學生學習能力、思維品質的發展。

[參考文獻]

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游曉芳.淺談在小學科學課堂教學中實施深度學習的策略[J].天天愛科學（教育前沿），2020（11）：186.

高琪.深度學習視角下基于AR的小學科學學習活動設計與實踐研究[D].西安：陜西師范大學，2019.

作者簡介：徐小甫（1979.4-），男，江蘇常州人，

任教于江蘇省常州市武進區南夏墅中心小學，中小學一級教師。