實驗教學的課前、課上和課后

◇高軍建（江蘇：睢寧縣邱集鎮中心小學）

《義務教育小學科學課程標準》指出，小學科學課是一門實踐性課程，以培養學生科學素養為宗旨。小學科學課致力于讓學生體驗探究和實踐的過程，它與其他學科最重要的區別就是，在很多情況下學生需要通過動手做來學習科學，比如，做實驗、制作模型、觀察、測量、種植與飼養……這些實踐活動，強調的是學生不僅要在做中學，而且要在學中思，要像科學家一樣去實踐和思考。

現在的小學科學課，科學實驗貫穿于整個學習過程，直接影響著教學效果和學習結果。我們反對用不科學的方法學習科學，不科學的方法就是不做實驗。科學實驗在小學科學課中具有非常重要的地位。筆者主要結合自身教學實踐，談談小學科學實驗要注意的幾個問題。

一、課前，“下水實驗”是前提

目前的“雙減”政策，給學校的教育教學帶來了更大的挑戰，提出了更高的要求。只有教師在學校里教得好，才能真正做到減負。也就是說，“雙減”能否減下去，關鍵在于我們課堂教學質量能否提上來。

眾所周知，提升課堂教學效果和提高教學質量的前提是教師要認真備課。小學科學課當然也不例外，甚至更需要。教過小學科學的教師都應該知道，小學科學課不僅和語文、數學等一樣，是一門基礎性課程，更是一門綜合性課程，課程的內容包含了物理、化學、生物、地理、人文、歷史、科技等。它對小學科學教師的要求是很高的，要“上知天文，下知地理”。

科學內容的特殊性、復雜性決定了在上科學課之前，教師要認真備好課。因為只有備好課，才能上好課。為了上一節科學課，好多時候要花費兩三天的時間。備課的內容包括很多方面，比如，鉆研教參（課本、教師參考用書、學生活動手冊、作業練習等）、制作課件、準備教具和學具等。當然，在課前教師進行“下水實驗”也是一個非常重要的內容。

所謂“下水實驗”，和語文里的“下水作文”類似。教師出了題目，要求學生寫作文，自己也要和學生一樣，親自動手寫一篇。在小學科學課上課前，教師在充分備課的同時，一定要進行“下水實驗”。其實，這也應該是備課中的一項。不“下水”，是不會知道“水”深淺的。只有教師在課前親自動手把實驗完整地做一遍，有的時候甚至需要做幾遍，才能對實驗的器材、使用方法、實驗時間、環節、細節等了解熟記，才能在課堂上順利做好演示實驗，并有效指導學生正確開展實驗，保證實驗的準確性和成功率，也才能去面對并解決課堂中學生可能會出現的種種問題，從而提高學生學習的實效和課堂探究的高效。

如《用顯微鏡觀察身邊的生命世界（一）》這一課，要讓學生學習使用顯微鏡觀察洋蔥表皮細胞。由于使用顯微鏡觀察物體有一定的要求，那就是必須把物體制作成玻片標本。所以，在課前，作為小學科學教師，首先我們要熟練掌握顯微鏡的使用步驟，然后親自動手制作洋蔥表皮的玻片標本，動手制作才能熟悉實驗的步驟。不動手制作一遍洋蔥表皮的玻片標本，不使用顯微鏡親自觀察一下洋蔥表皮的細胞，上課時候是沒有底氣的，有可能在演示實驗時出現差錯或者觀察不到細胞。只有在課前認真做了，才能避免出現類似問題。同時，在做實驗的過程當中，教師還可以預測哪些地方學生容易出現問題，提前做好預案，在課堂上可以對學生有針對性地指導。本課的課前“下水”實驗也為后面兩課觀察更多的生物細胞和水中的微生物奠定了良好的實驗基礎。

又如《小蘇打和白醋的變化》一課，課本中將小蘇打和白醋在玻璃杯中進行混合，并提出了好幾個問題：混合后看到了什么現象？用手觸摸玻璃杯外壁，有什么感覺？混合后產生了什么氣體？把燃燒的細木條伸進玻璃杯會怎樣？把玻璃杯中的氣體像倒水一樣倒在蠟燭的火焰上會看到什么現象？產生的這種氣體有什么特點？這對學生來說應該是帶有挑戰性的一系列實驗。為了更好地帶領學生做實驗研究問題，在課前我認真做了幾遍實驗。有的問題很容易解決，比如看到的現象、觸摸的感覺等，但是關于“產生的這種氣體有什么特點？”這個問題，為了讓學生更清楚地看到現象，更容易理解產生氣體的特點，我結合實際情況，把實驗條件改動了一下：在玻璃杯中放了兩根蠟燭，一根長點，另外一根短點。這樣當我把玻璃杯中的氣體像倒水一樣倒在蠟燭的火焰上以后，看到的現象是短一點的蠟燭先滅掉，從而說明了這種氣體的特點：比空氣重，會下沉。后來，在課堂上指導學生做實驗時，學生在感嘆實驗的神奇時，輕松地解決了問題。

二、課上，“實虛結合”是關鍵

小學科學課中的科學實驗是學習科學的重要方式和最有效的手段。以教科版科學課本為例，幾乎每一課都有探究活動，都會有不同的科學實驗。這些探究活動，特別是科學實驗，不僅激發了學生學習科學的興趣，也能讓學生在科學實驗中學到科學知識、提高科學探究能力、培養科學思維和科學精神，從而培養學生的科學素養。

教室、實驗室是科學學習的重要場所，學生只有通過親身經歷動手動腦等實驗活動，才算經歷一場真實的、愉悅的探究之旅。可以說，沒有實驗的科學課是不完美的，也是不完整的。所以，做實驗和不做實驗的差別不言而喻。

學生在課堂上的實驗大致可分為兩種情況。

一是常規實驗。這種實驗是學生可以做的、實際參與的實驗。這些實驗沒有危險性、難度不大、易操作，同時也具有一定的挑戰性，學生在教師演示完后，也能按照要求獨立完成。學生對這類實驗應該說是樂此不疲的。作為教師，我們不能低估學生的動手能力和對實驗的濃厚興趣。這些實驗應該帶著學生一起親自動手做一做，讓他們在實驗中體會科學探索的樂趣。

教材中有很多這樣的常規實驗，比如《關于放大鏡》：用放大鏡觀察身邊微小的物體，以及用兩個凸透鏡制作一個顯微鏡等。我給每個學生都發了放大鏡，這樣每個學生都能動手去操作。在《誰先迎來黎明》一課中，讓學生走出教室，來到學校操場上，選出十名女生手拉手模擬地球，其中兩個學生身上貼著北京和烏魯木齊，另外一個男生雙手高舉火紅的太陽，然后按不同方向轉動，讓學生在實驗中親自體驗到由于地球運動方向的不同，導致城市迎來黎明的時間也不同。在《不簡單的杠桿》一課中，我把全班學生分為兩人一個小組，分別做實驗，研究支點的位置和高低對杠桿的效果有什么影響。在《靈活巧妙的剪刀》中，我放手讓學生自己觀察剪刀，說出它的形狀特點，同時讓學生用剪刀進行剪紙、剪布等。在《電磁鐵》這一課中，我引導學生提出問題：電磁鐵的磁力大小與什么有關？學生說出了十余種答案，然后課堂上的大部分時間都交給了他們，讓他們通過做實驗去研究電磁鐵的磁力大小與線圈匝數的關系、與電流大小的關系。他們完全沉浸在科學探究之中，像科學家一樣在實踐和思考……

二是非常規實驗。這些實驗是指具有一定的危險性和破壞性，材料有毒，對環境有危害，以及由于受時空限制而在現實世界中無法觀察和控制的事物和現象、過程或者真實實驗效果不佳等。在小學科學課堂上，從實際情況來看，這些非常規實驗是不建議或不能讓學生動手操作的。在這種情況下，只能借助虛擬實驗來完成。

現代教學媒體及技術不僅可以為科學知識的學習服務，也可以為科學探究學習服務，如虛擬實驗。雖然親手做實驗的感覺與做虛擬實驗的感覺差別較大，意義也不一樣，但是比較符合教學和學生的實際。虛擬實驗融合了AI、3D、VR 等前沿技術，能高度逼真地還原科學實驗現象與過程。目前，網絡上的實驗資源眾多，能有效拓展實驗教學的深度和廣度，滿足不同學段和學科的實驗教學差異化需求。

比如《種子長出了根》這節課，教師引導學生做觀察植物的根是否能吸收水分這個實驗，由于這個實驗的過程比較長，沒辦法在一堂課內完成，就可以借助虛擬實驗。學生通過虛擬實驗，可以明顯看到水位下降、葉脈變紅等現象，從而說明根具有吸收水分的作用，解決了在課堂上真實實驗現象不明顯、不突出，完成實驗探究耗費較長時間等問題。同時，也激發了學生自身的學習興趣，培養了他們主動探究、解決問題的能力。

又如《水沸騰了》一課，主要探究如果我們不停地給杯中的水加熱，會出現什么情況，引導學生進行給水加熱的實驗，觀察并記錄實驗現象，由此發現水在加熱過程中的變化規律。這節課的難點較多，最主要的是安全問題。由于要使用酒精燈這樣的專業儀器給水加熱，學生第一次使用酒精，材料的組裝和使用都存在安全隱患。另外，比較耗時，材料復雜，難操作等，都會給學生動手實踐帶來一定的困難。在課堂的有限時間內，要想很好地完成任務，可以采用虛擬實驗的方法。這樣既避免了不安全事件的發生，也能觀察到和真實實驗一樣的現象，更好地完成教學目標。

現在我們努力把虛擬現實、人工智能等先進技術引入學科的常態化教學，以推動智能時代背景下的教育教學方式創新。但是，在實際教學過程之中，為了更好地開展教學和引導學生自主探索，在課前我們要認真研讀課本和教參，確定教學目標，一切以學生為中心、以培養學生的科學素養為中心，根據學習的內容和實際情況，選擇在科學課堂上要進行的實驗形式。我們在具體的教學過程中，對于實驗形式的選擇應該本著能實不虛、相互補充的應用原則。根據教學需要，在保證學生親自動手實驗操作的基礎上，選擇合適的虛擬實驗資源。這種相互補充的應用，也是一種“實虛結合”，更能起到相得益彰的作用，對學生科學素養的培養起到非常好的效果。

三、課后，家庭實驗是補充

教室、實驗室外還有更廣闊的科學學習天地。校園、家庭、社區、公園、田野、科技館、博物館、青少年科普教育實踐基地……到處都有科學學習資源，到處都可以作為科學學習的場所。

不要把學生束縛在教室、實驗室這些狹小的空間里，也不要把上下課鈴聲當作教學的起點和終點。相對于其他幾個方面，家庭對學生的影響更加重要。家校共育、家校合作，才能更好地培養學生的科學素養。學生在上課時雖然在教師的引導和帶領下進行了各種有趣的實驗，但是畢竟課堂的時間有限，一是可能有的學生沒有得到動手實驗的機會，二是不能夠深入探究。

這些家庭實驗可以有多方面的內容，可以是課堂上實驗的延續，也可以是一些有趣的科學小實驗，還可以是一些綜合性探究實驗活動等。這些課后家庭實驗不僅鍛煉了學生的動手能力，也激發了他們學科學的興趣，還能培養他們的科學探究意識。

比如教科版四年級下冊第三單元“巖石與土壤”，有幾個觀察實驗學生在課堂上不一定有機會參與或完成，像認識幾種常見的巖石、制作巖石和礦物標本、觀察土壤和比較不同的土壤等。還有像“制作我的小樂器”“用氣球驅動小車”“船的研究”“調查家中使用的能量”等實驗，學生都可以利用課后時間，在家里繼續深入開展，學生的興趣應該是非常濃厚的。

而綜合性的探究實驗活動，通過在真實的情境中，解決生活中的實際問題，從而使學生提高科學意識和科學素養。而家庭正是這樣一個好場所，學生和家長一起動手，在做中學，在學中思。同時可以進行持續性的探究，以此掌握并建構新的知識和技能。比如“給蠶寶寶建個家”“太陽能小車”“我的專屬飲料”“立體書簽”“美味發酵品”“可愛的不倒翁”“飛得更遠的紙飛機”“漂亮的風箏”等。

總之，實驗探究是小學科學學習的重要途徑和核心環節，作為小學科學教師，我們要在課前認真地進行各方面的準備，提前做好“下水實驗”；在課堂上，我們要根據教材內容和學生的實際，組織學生進行實驗，同時選擇合適的虛擬實驗開展教學，做到“實虛結合”；在課后，以家庭實驗為主進行補充，利用靈活自由的時間和空間開展各種有趣的實驗活動。通過以上幾個方面開展實驗活動，學生既動手又動腦，既學到了科學知識，又掌握了一定的科學技能，培養了科學的意識，更重要的是提高了科學素養，為以后的學習打下了堅實的基礎。■