結構性實驗材料在小學科學深度學習中的應用

朱春燕

摘要：實驗材料作為進行科學探究的物質條件，將結構性實驗材料應用于科學教學中，能簡化科學實驗流程，提高科學實驗質量，促進學生深度學習。所以，本文基于深度學習背景闡述在小學科學教學中應用結構性材料的方法，倡導教師更新實驗材料應用模式，為提升學生的創新能力、實踐能力和科學素養奠定基礎，發揮結構性實驗材料的育人價值，以期為小學科學教學提供參考。

關鍵詞：小學科學；結構性實驗材料；深度學習

結構性材料作為基礎工具，是促進學生養成科學素養、實踐精神、探究能力和創新思維的關鍵。合理設計并應用實驗材料，還能賦予學生豐富的科學情感，激發學生對科學的熱情。一方面能提升學生的科學素養，另一方面能促進學生養成高階思維。結構性實驗材料以實驗需求為指導，教師要精心挑選實驗材料，通過組合實驗材料促進學生深度學習，調動學生參與科學實驗的積極性，為構建科學知識體系創設條件。

1 ? 結構性實驗材料的分類

關于結構性實驗材料的類型，概述如下：

第一，引導型實驗材料。該類實驗材料能對學生學習產生引導作用，增強學生的學習動力，為學生學習科學知識、參與實踐活動和自主探究提供條件，以該類實驗材料為中心設計科學項目，能拓展學習任務深度。

第二，認知型實驗材料。這一類材料能提高學生對科學概念、規律和實驗流程的認識，讓學生掌握學習科學知識的方法、重點、難點和要點，為優化科學實驗提供保障。

第三，模擬型實驗材料。應用該類實驗材料的目的是簡化科學實驗流程，降低知識難度和抽象性，促進學生深度理解，能為學生深度學習、參與實踐活動奠定基礎。

第四，探究型實驗材料。應用該類實驗材料的目的是調動學生自主參與的積極性，從而能自主探究科學知識，以達到培養學生科學精神和創新素養的目標。

2 ? 結構性實驗材料在小學科學深度學習中的應用分析

2.1引導型實驗材料的應用

設計引導型材料能促進學生思考科學知識，讓學生在實驗材料的指引下自主探究問題，培養學生的科學情感、提高學習效能，推動科學活動進展。同時，運用該類實驗材料能傳播科學文化知識，規范學生的學習行為，彌補傳統課堂中單向傳授知識的弊端，讓學生結合多元實驗材料和其變化規律思考問題，促進學生深層次學習。通過自主探究優化學生的科學思維，不僅能提升學生科學素養，對學生的全面發展也具有重要意義。

以“證實空氣的存在”為例，教師可以利用實驗材料指導學生學習，提前準備氣球、皮筋和針，并為學生設計自主探究的學習環境：“今天我們來做一個實驗，請同學們思考如何利用手中的材料驗證空氣的存在？并請大家闡述驗證方案。”教師提出問題后，學生的想象力得到開發，思考空間也被“縮小”，利用手中的既有材料論證空氣的存在，能簡化實驗問題，避免給學生帶來困擾，為實現深度學習目標創設條件。課堂中，有的學生思考：可以將氣球吹大，但不要完全吹滿，利用皮筋封好氣球，然后利用針扎破氣球，同時移至臉部附近，開始擠壓氣球，這時臉頰處會明顯感到有吹出的氣流。

2.2認知型實驗材料的應用

科學概念是學生學習科學知識的關鍵，將具有認知特征的結構性實驗材料融入科學課堂，能彌補灌輸式教學的缺陷，輔助口述教學，利用實驗材料展示重點科學知識，優化科學實踐操作，能讓學生清晰并直觀地掌握科學知識的內涵，對培養學生的科學情感具有重要意義。同時，融入該類實驗材料能幫助學生內化知識，提高課堂教學效率。

2.3模擬型實驗材料的應用

將該實驗材料應用于小學科學教學中，一方面能簡化科學知識，另一方面能促進學生理解科學知識。除此之外，教師引導學生自主設計實驗材料，為學生應用實踐和自主探究提供條件，讓學生深度理解科學知識，提升科學實踐能力，指導學生自主設計科學實驗。

以“沉浮與什么因素有關”為例，教師可以為學生提供實驗模型，如不同體積的塑料小船、金屬小船、潛水艇模型。同時，以砝碼、大水槽和清水為材料，模擬小船的運行過程。學生觀察各類小船模型后，能初步掌握沉浮特征。然后，可以在小船模型上逐步提高砝碼質量，讓學生了解小船沉浮和自身重量及體積的關系。在學生初步了解沉浮原理后，教師可以指導學生自主設計模型，讓學生獨立操作沉浮過程，達到自主驗證的目標。

應用實驗材料不僅能彌補傳統課堂教學的缺陷，為學生參與課堂提供條件，讓學生感知科學實驗的魅力，教師還能利用材料直觀呈現科學知識和實驗內容，指導學生分析科學現象，將科學結果分享給學生，解決科學難題，培養學生的科學思維和素養。

2.4探究型實驗材料的應用

運用探究型實驗材料能豐富學生的科學知識體系，賦予學生活動探究情感。同時，能讓學生在學習科學知識、抽象概念、規律和現象的過程中養成科學思維，促進實踐應用。

以“導體與絕緣體”為例，教師可以提供探究型材料，包括鐵絲、鋼尺、木頭、回形針和塑料尺，讓學生在自主分析中判斷哪些屬于導電物體，哪些屬于絕緣物體。讓學生從生活經驗出發，聯合科學知識區別導體和絕緣體。自主探究能增強學生的成就感，指向深度學習。

綜上所述，根據小學科學教學現狀設計結構性實驗材料，不僅能輔助實現教學目標，還能讓學生更好地理解知識、概念和科學現象，為學生深度學習奠定基礎。與此同時，設計多元實驗材料，還能讓學生在科學學習、實驗探究和科學探索中養成科學情感。所以，教師要優化結構性實驗材料，利用創意實驗材料更新科學教學手段，必要情況下根據教學內容改進實驗材料，確保實驗材料應用的針對性。只有優化實驗材料，指向學生深度學習，才能更好地提升科學實驗教學效果，發揮實驗材料的應用優勢，讓學生養成科學素養和情懷，促進學生深度學習。

參考文獻：

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[2]江麗婷.小學科學設計結構性實驗材料的探討[J].新課程（上），2018（9）：100.

[3]趙桃桃.結構性實驗材料在小學科學教學中的應用研究[J].小學科學（教師版），2018（7）：32.

基金項目：

南通市教育科學“十三五”規劃立項課題《小學科學應用“結構性實驗材料”促進深度學習的案例研究》（GH2020076）的研究成果。