智慧課堂下小學科學地球宇宙領域實驗教學開展路徑

李青

科學教學是培養學生的科學素養、創新意識、實踐能力的重要途徑。在小學科學教學中，地球宇宙領域的教學內容雖然所占比例不大，但是卻是學生獲取科學知識、體驗科學魅力的根本。在地球宇宙領域教學中，如何通過實驗讓學生汲取營養、收獲智慧，也是許多教師關注的課題。本文從智慧課堂視角，以《天氣》單元為例，就小學科學地球宇宙領域實驗教學的意義及實驗教學路徑進行了分析，希望能通過實驗教學提高教學的有效性，達到智慧教育的目的。

1. 智慧課堂下小學科學地球宇宙領域實驗教學的意義

科學是小學的基礎課程，是一門以探究事物變化規律、科學屬性為主的課程。小學階段是學生打基礎的階段，小學科學具有綜合性和實踐性，它肩負著科學思想啟蒙、喚醒智慧的重任，其教學內容具有較強的分析性、思考性。小學科學不僅涵蓋了許多科學知識，還涉及了心理品質、動手能力、衛生知識等多個方面的內容。學生通過學習，可以感受到世界的多元性、科學的嚴謹性，養成良好的行為習慣，發展相關能力。為了讓學生有效掌握知識，許多教師經常會將直觀的教具、實物等應用到教學中去，不過，小學生的認知能力存在一定的局限，缺乏科學思維和空間想象能力，所以，他們有時候很難通過學習建立科學概念，無法充分領悟科學的魅力。

智慧教學指借助智慧引入和智慧喚醒，讓學生感受過程、習得規律、發展智慧的課堂。真正有意義的教學需要發揮教師智慧，要充滿靈動和智慧。智慧課堂主張喚醒學生的求知欲，讓學生在歡快愉悅的氛圍下學習。構建智慧課堂，重點是以探究為核心，給學生的雙手、大腦以刺激，讓學生觀察、動手、探究、思考、表達，直至學生能有效掌握知識，感悟學習的魅力。實驗是小學科學教學的重要組成部分，實驗也是開發學生智力、培養學生的動手能力的有效途徑。小學科學教學中經常會引入和安排大量的實驗，借助實驗類推原型，探究研究對象的本質和規律。實驗不僅可以讓學生掌握科學知識、物理規律，還可以為學生提供科學探究的佐證、依據。此外，在實驗中，學生需要對相關規律、原因進行合理猜測；需要尋找證據，學習和掌握理論知識；還要交流互動，設想分析，直至找到答案，印證猜想，解決問題。將實驗引進到小學科學教學中，不僅可以營造討論的氛圍，讓學生獲得更多有價值的信息，還可以促進知識輸出、智慧生成。可以說，在學生情感、態度、行為、習慣等方面的培養中，實驗都有著積極的作用。因此，在小學科學教學中，可以將實驗引入到課堂教學中，以增加教學的張力和底蘊，構建智慧課堂，優化教學生成。

2. 智慧課堂下小學科學地球宇宙領域實驗教學開展路徑

2.1 了解學情，精心進行實驗教學設計

之前，在教學中，許多教師都將教學視為由教師單項進行知識輸出的活動。所以他們在教學中都不重視學情，也很少會根據學生需求去進行教學設計和安排，課堂幾乎是教師一個人唱獨角戲的舞臺。這樣的課堂教學，忽視了學生的地位，剝奪了學生參與教學的權利，所以很難吸引學生興趣，滿足學生需求。新課改認為，教學是一項由教與學組成的雙邊活動，教學要以學生為中心，以人為本，因材施教。因此，智慧課堂下的小學科學地球宇宙領域實驗教學，需要教師做好學情分析，做好實驗和實驗教學設計，為實驗教學有序展開做好鋪墊。如在《我們關心天氣》一課教學中，在課堂上，教師利用智能平板展示實驗過程，以此為基礎，教師會給學生提供工具、儀器，讓學生借助實驗去觀察并描述天氣。在教學設計中，教師要明確教學目標，即“了解天氣的復雜性、多變性，及其與人類生活的聯系，培養細致、認真觀察天氣的能力，學會用思辨方法看問題”。然后，進行學情分析，就學生的知識背景、思維能力等進行分析，根據學生情況界定教學重點、難點和關鍵點，基于科學理論和方法進行實驗設計，確保實驗能順利開展并達到預期目的。如通過學情分析發現，大多數學生對陰晴、冷暖等天氣情況有所了解，但是許多人對災害性天氣的危害、天氣圖標缺少了解。鑒于此，在實驗中，教師要注意學單導學，以激發學生興趣，還要以天氣分類、天氣影響為重點，引導學生進行實驗探究。惟其如此，才能確保實驗教學的針對性和有效性，讓學生深入學習。

2.2 整合資源，為學生提供知識服務

在小學科學中，實驗并不是一個新生事物，然而，雖然實驗經常有，但是許多實驗結果并不盡如人意。導致小學科學實驗結果不盡如人意的原因非常多，主要原因為：材料選取不科學、實驗設計不合理。如在實驗材料選擇上，有的教師很少注意事物之間的相似性，給學生提供的資源有限。實驗資源是實驗開展的基礎，也是實驗所必須的物質保障。小學科學實驗要想取得良好的效果，必須要為實驗提供充足的資源，為學生提供完善的服務尤其是知識服務，讓學生對實驗有所了解，對相關知識、概念有所認識，讓學生做好實驗心理準備和知識鋪墊。同樣以《我們關心天氣》一課實驗教學為例，在實驗教學前，教師要結合教學內容和實驗要點，準備各種有關天氣的圖片，或者根據學生的身心特點，準備天氣預報的視頻、表格，挖掘豐富的教學資源，并且將教學資源上傳到學習平臺，學生可以通過智能平板觀看，借助智慧課堂為教學提供良好條件。然后，在教學中，在學生觀看圖片或視頻后，結合導入素材設置問題，引導學生就與天氣有關的話題進行討論。如教師可以結合天氣預報視頻設問：大家經常會在哪些節目看到天氣預報？這些圖標中，哪個是表示陰天/陣雨/大風的？今天是什么天氣？你是如何判斷的？你最喜歡什么天氣？為什么？然后，讓學生思考并回答問題。再結合學生的討論，講述天氣知識，補充相關內容，引出實驗教學的主題，讓學生利用實驗觀察天氣。

2.3 建構模型，借助實驗啟發學生思維

小學科學地球宇宙領域教學內容主要是一些基礎的自然、地理、科學知識，其內容雖然簡單，但是許多概念都非常抽象，學生對許多知識也感覺很陌生。在小學科學地球宇宙領域實驗教學中，為了深化學生的認識和了解，經常要借助模擬實驗讓學生去類比推理，深度思考，直至學生形成概念，建立假說。模擬實驗的重點是選取具有相似性的材料建構模型，在實驗設計和操作中體現學生的自主性。這是培養學生的實驗能力、促使學生主動參與實驗的關鍵。因此，在小學科學地球宇宙領域實驗教學中，任課教師要相信學生、尊重學生，鼓勵學生積極參與到材料選擇、模型建構和實驗操作中去，讓學生通過實驗有所思、有所悟。如在《風的成因》一課教學中，為了讓學生理解風的成因，教師提前搜集相關的模擬實驗，并且通過學習平臺，讓學生觀看實驗；之后，讓學生選擇材料進行模擬實驗。模擬實驗用到的材料有通風的容器、冒煙的事物等等。在選取材料時，教師可以讓學生自己去尋找材料，用塑料瓶、蠟燭、蚊香片、剪刀、油性筆等開展實驗；也可以給學生提供重要的材料，如蚊香、大小塑料瓶、蠟燭等，讓學生使用其他輔助工具開展實驗。在建構模型時，要求學生注意實驗條件與研究對象所處的實驗條件的相似性，讓學生認真思考問題：用什么可以模擬風？還可以用什么替代蚊香，讓實驗現象變得更明顯？鼓勵學生尋找合適、易得的替代品，以優化模擬實驗的效果。

2.4 回到原型，幫助學生完善知識體系

小學科學地球宇宙領域的實驗，其根本目的主要是讓學生通過類比推理進行遷移思維訓練，了解事物變化過程和結果。在實驗過程中，教師既要關注實驗步驟和細節，還要采用合適的策略，引導學生思考、想象，讓學生基于邏輯推理、空間想象回到原型，建構清晰的概念，完善知識體系。簡單來說，在小學科學地球宇宙領域實驗中，學生要有證據意識、想象能力，其思維要由感性認識上升到理性認識，不能只停留在實驗現象上。這就需要教師在實驗教學中發揮引導作用，讓學生遵循科學規律，尋找證據，運用所學知識思考問題，直至學生建構自己的假說。如在《風的成因》的模擬實驗中，在將大小塑料瓶連接起來，點燃放在大塑料瓶洞口高度的蠟燭后，蠟燭的火焰沒有飄動，說明沒有風；將空氣流動裝置罩在燃燒的蠟燭上，火焰對著塑料瓶口時，發現蠟燭的火焰向另一方向飄動，說明有了風。操作到這里，學生會對風的成因（空氣溫差導致空氣流動）有所認識。這時，可以趁熱打鐵，點燃蚊香，拿起書，用不同的力度扇蚊香，再次進行風的實驗，并提出問題：風的形成是不是只有一種原因？風的大小跟什么有關？這樣可以讓學生突破實驗表象，有更深的思考和認識，可以幫助學生完善知識體系。

2.5關注細節，提高實驗的科學性

實驗雖然是學生學習知識、培養能力的有效方法，但是在小學科學地球宇宙領域實驗中，有許多需要注意的問題。對于教師來說，實驗不僅涉及到相關知識的講授和運用，還關系到實驗設計、材料選取、模型建構、學生啟發和教育等。如果無法做到面面俱到，無法兼顧細節，很可能會影響實驗的順利開展和最終結果。因此，在小學科學地球宇宙領域實驗教學中，要關注實驗細節，提高實驗教學執行力、引導力，使實驗質量最優化，效果最大化。如在《風的成因》的模擬實驗教學中，在將大小塑料瓶連接起來時，需要將大塑料瓶鉆孔，但是孔要在瓶的下半部，而且孔的大小要與小塑料瓶的瓶口略大一點，因為要將小瓶瓶口塞進大瓶孔里；并且為了確?？諝饬鲃硬皇苡绊?，還要用橡皮泥將連接處封緊。在操作時，有的學生可能會對塑料瓶的連接部位不注意。在學生操作時，教師可以利用多媒體展示實驗器材的使用方法，點明操作要點，讓學生知其然，也知其所以然。在實驗操作中，有的學生注意力不集中，要引導學生認真觀察，注意細節，并鼓勵學生大膽提出質疑，讓學生尋找新的信息、證據去驗證自己的猜測。這樣可以提供實驗的科學性，讓學生有深刻的心得體會。

2.6 課堂內外相結合，開展課外實踐

小學科學地球宇宙教學內容非常抽象，但是，許多與之有關的現象、知識，在日常生活中卻非常常見。生活是一個大課堂，科學教學的根本目的是服務學生生活，為學生全面發展、終身發展助力。在小學科學教學中，將教學內容與生活實際統一起來，將課堂內外結合起來，可使學生突破認知局限，建立科學概念。因此，在小學科學教學中，教師要樹立生活化教學理念，注意教學的靈活性、開放性，合理控制學生的作業量，引導學生充分利用課外時間開展科學實踐，以拓寬學生的學習空間，促進學生綜合能力發展。以問題為引擎，讓學生學習知識，交流討論，并讓學生開展科學實踐。這樣可以鞏固課堂學習成果，讓學生有更多的發現。

綜上所述，在小學科學地球宇宙領域教學中，實驗的重要性是不容置喙、無法代替的。因此，在小學科學地球宇宙領域教學中，可以細化教學過程，開展實驗教學，借助實驗讓學生開展科學探究，驗證自己的假說，為構建智慧課堂、學生全面發展做好鋪墊。

課題備注：2021年度安徽省教育信息技術研究課題《智慧課堂環境下小學科學“地球與宇宙領域”教學資源的開發與應用》（立項號：AH2021053）研究成果。