進行“有深度”的實驗教學

◇潘 鑫（福建：福州實驗小學）

2022年版《義務教育科學課程標準》，對科學探究提出了新的要求，強調科學課需要一定的高度、深度和廣度。開展思維與實踐相融合的探究學習，培育科學思維和科學素養，既是教學目標的提出和問題的解決，也是教學策略的研究和課改精神的鞭策。科學不僅是傳授知識，更重要的是在課堂上引導學生觀察現象和本質，在有意義的探索中獲得新的知識，獲得體驗真知的快樂。在這樣的背景下，要求老師在課堂上能扎扎實實地開展多項實驗教學和微課題探究，通過深度學習，培養學生的多種素養和綜合能力。雖然在課堂上通過動手活動可以培養學生的某些技能，學生對動手活動也能踴躍參與，但經過長期的觀察，我們發現，在做一些科學實驗時，學生只停留在“動手”的層面，解決問題的能力、觀察的能力、創新的能力和思維的能力卻沒有得到鍛煉和發展。如何讓學生經歷思維的探索、獲得知識的體驗？通過深度教學來促進!在深度合作學習的推進下，讓學生開展“內驅”式的學習，通過思辨探究，培養知識再建、不懈批判、學以致用等能力，達到抽絲剝繭、了解事實本質、培養科學思維的目的。本文將從目標提升、教具改進、問題追問、自我超越等方面提出解決策略。

一、因材施教，有深度的教學目標

葉圣陶先生說過：“用教材來教，而不是教教材。”教材只是個載體，老師在教學的過程中應靈活地根據教材內容，創設情境，來完成教學?？茖W教材雖然都是精選的內容，但是教材內部的知識結構需要老師根據自己的教學安排進行重組。只有經過深度加工的教材，老師加以創造性地使用，才能制定目標，使教材的重難點得以突破，進行有梯度的教學，讓課堂上的每個學生都能享受到學習科學的快樂。這就是以學定教，因材施教。

例如，在學習《植物的一生》一課后，我們開展了“種子，種子”的深度學習，并根據年級梯度進行：一二年級設計種子畫；三四年級種植一袋老師發的神秘種子（先不告訴他們是什么種子，只有等學生種植、開花、結果，記錄下整個生長過程后，才能拿著種子袋上的編碼，找老師要種子謎底）；五六年級的學生解剖各種種子，制作被子植物和裸子植物的種子標本，建設“種子博物館”。通過這樣的深度學習，把植物的一生都串聯起來。學生在觀察的過程中，一一記錄各種現象，把植物的身體描繪出來，了解植物身體的各個部分作用功能、生長周期、進化特點，還把植物的特殊本領和仿生學相結合，使單元學習達到一定的高度，為初小銜接打下良好的基礎。在這個探究學習過程中，學生的動手能力、辨析能力、欣賞能力、觀察能力、合作能力、創新能力都得到了發展。通過創造性地延伸使用教材，突破單一、不連貫的課本教學，把教學引入實踐，延長了觀察周期，使科學探究不再拘泥于課本，變得生動而立體。

二、變中求立，有深度的教具改造

科學課是基于器材的建構主義課程，是建立在真實的現象和數據之上的。科學實驗和演示為學生提供了直觀的認識，讓學生意識到萬事萬物之間是有聯系和規律的。學生的觀察在老師有意識的演示下變得主動而積極，這是培養學生研究性思維的重要時機?？茖W老師利用經典的、改進的、創造的實驗器材，讓學生獲取有價值的思考，經過思維深度加工，從具體到抽象，從討論到辨析，從而形成嚴謹的科學概念，實現理性思維的飛躍。

一段時間以來，科學教學普遍重視探究的過程和形式，忽視探究學習中學生的積極思維以及抽象思維的培養。為撬動學生在課堂中有序、直觀、連續性地獲得新經驗，促進學生將新經驗、已有經驗和未來經驗聯系起來，通過實驗教具的制造和改進，如，光學演示儀、空氣壓強演示儀、地球的公轉演示儀、熱對流演示儀等，讓學生在演示和探究下，對數據、表格、圖像進行分析，把握數字變化規律隱藏的內涵，找到數據、圖像變化的原因。這都是科學抽象思維的培養。

例如，在“研究影響物體摩擦力大小”的實驗中，老師把木塊的一面貼上砂紙，制成粗糙的一面，另一面貼上透明膠，制成光滑的一面，并在木塊與木塊之間貼上磁性貼，這樣兩塊吸在一起，模擬重量對摩擦力的影響。在實驗探究中，學生可以進行器材組合，控制粗糙、光滑、重量等變量，通過數據的記錄和對比，來研究摩擦力的影響因素。通過表格中橫向、縱向實驗數據的對比分析，學生一下子就可以看到條件變化時摩擦力的大小變化，從而找到影響因素。這種教具設計打破了原來的教材設計，優化了數據表格，展現了數據變化的奧秘，體現了變量之間的互相影響。

測量摩擦力的大小條件接觸面光滑時接觸面粗糙時摩擦力(牛頓)放1個木板① 2.4 （牛）④ 3.1 （牛）放2個木板② 3.6（牛）⑤ 5.3（牛）放3個木板③ 5.1（牛）⑥ 6.5（牛）

在上《熱脹冷縮》這一節課時，老師自制了一個玻璃瓶液體溫度計。當老師把液體溫度計放入熱水時，其實液體并沒有明顯地上升。老師問道：“你們看到液體的熱脹冷縮了嗎？”學生說“有”，老師再問：“有嗎？”這種效果不明顯的演示，學生習慣性地回答“有”，但在老師追問之下，學生開始重新審視這個實驗——沒有觀察到熱脹冷縮現象！那如何解決這個問題？老師組織學生討論：如何改進實驗器材，讓實驗效果看得更明顯？學生各抒己見：有的建議把水變成冰水，浸泡到熱水中溫差大，就能看到液面上升；有的建議把粗的吸管改成細的吸管；有的建議把水換成酒精；還有的建議為了讓效果更明顯，可以滴入幾滴色素……大家一起動手改造了液體溫度計，把影響熱脹冷縮的因素一一找出。經過改進后的溫度計效果果然明顯，驗證了液體也能熱脹冷縮的猜想。課堂上，學生觀察到的事實可能會與原有的認知產生沖突，我們歡迎這種課堂的生成，只有質疑、分析、推理、概括，才能建構和提升。這種創造性的改進，先是引發質疑，再引發思考，再推動改進，最后得出結論。這一過程正是培養學生邏輯思維的過程，也是學生走向深度思維的過程。

三、從設問到追問，有深度的積極思考

開展“設問—追問”教學，是將學習活動引向更高層次的重要策略。這種追問不僅是對學生已有知識的肯定，更是對學生觀察、思考能力的肯定。在老師層層追問下，學生思維的深刻性、敏捷性、延伸性、遷移性得以訓練，讓課堂上的思考始終處于有效積極的狀態。

在上《光的反射》一課時，老師先讓學生觀察光的反射現象，然后拋出問題：1.在光的反射中，光線的傳播有什么特點？你能畫一畫嗎？2.對于光的反射，你能總結出什么規律嗎？3.你覺得什么才是光的反射？由于在小學階段，沒有涉及入射角、反射角、法線等概念，老師在引導學生找出入射光線、反射光線關系時，先用了格子圖像法，即在對稱坐標圖中，利用數軸和對稱的方法，數格子，找對稱點，畫出了預測的右邊反射光線的路徑。用數格子的方法能找到反射光線與入射光線的關系，還可以用什么方法來找一找它們之間的關系呢？在老師的追問下，學生大膽思考：可以用量角器來找它們的關系！學生動手開始畫夾角。此時，老師先肯定學生量角的方式，再追問：這個夾角除了可以是入射光線與平面的夾角，還可以是入射光線與對稱軸的夾角嗎？（滲透法線的概念）。在畫出第二種找反射光線的方法后，老師再問：還有什么方法可以驗證你的猜想？學生提出可以用折紙對稱的方法，通過折疊紙張，找到相應對稱的另一條反射光線。老師追問：“不在同一平面也可以是對稱的，那反射光線和入射光線一定要在同一平面嗎？”帶著問題，老師拿出自制的磁吸式光線演示儀，隨著老師移動入射光線，反射光線也隨著入射角度的變化而變化，但如果不在一個平面上，則觀察不到反射光線。這樣有目的的思考和演示，讓學生一目了然，不但發現了反射規律，還解決了三線共面的問題。通過三種反射光線的演示，既拓寬了研究方法，也拓展了科學思維。課堂中有價值的追問，能啟發學生的思維，能開辟新的思路，能點亮智慧的火花。

四、創造思維空間，有深度的多元教學

多元的學習空間不再局限于教室和課堂、學校和操場，而是走出校園，走進社區，走進圖書館，走進社會。創造多元的學習空間，創造多元思維空間，在于解放學生的思維、激活學生的思維。多元思維空間、多元評價方式、多元項目式學習、多元智能，體現了老師對教材與學生、教與學的整體把握，讓學生在寬松而有創造力的環境中學習，思維的觸覺才會伸展得更加廣泛。

創造多元學習時空，提高思維能力，要有幾個超越。第一，是對學生認知的超越：教學內容要基于學生前概念，但不能是舊有知識的重復，而是在超越固有認知中逐步培養思維能力。第二，是對教材的超越：編者、老師、學生之間共同的對話體是文本教材，老師要在把握教材的編寫意圖和思路基礎上，創造性地使用教材，把孤立的文本、圖像轉化為系列、多樣性的探究活動，讓學生在主動參與中感受知識的應用。第三，是對自己的超越：小學科學是物理、生物、化學、地理的綜合教學，老師的學科領域都是有局限性的，超越自己就是要打破以老師為權威、以學科為界限、以傳授為主要途徑的“小課堂”，走向自主、創新的“大課堂”。超越自己，同時還要打破學科邊界，讓學科間相互滲透與交叉，使課堂成為培養綜合能力的課堂。

總之，在小學科學教學中，老師要注重培養學生的深度思考能力和邏輯思維能力，注重課堂內外的結合，使得小學生所學習的知識變得更為牢固，對科學的認知也更加深入。只有小學生形成創新性的思維，提升了自身的核心素養，并熟練掌握了嚴謹的科學方法，邏輯思維能力才會更強，我們的小學科學教學才能體現出真正的意義和價值。