核心素養視域下小學科學分組實驗探究

顧佳惠 （江蘇省昆山花橋國際商務城花溪小學）

新課標明確指出，小學科學課程具備綜合性、實踐性等特征，教師需通過探究活動培養學生的知識能力及科學素養，科學實驗就是常用的探究活動形式。現階段，科學實驗對培養學生科學素養的促進作用已經受到充分的重視，但一些教師長期采用單一的實驗模式，如集體觀察類實驗、獨立探究類實驗等，沒有在實驗過程中積極引入小組合作，導致實驗教學效果得不到進一步提升。面對這種情況，小學科學教師要結合班級情況與實驗主題，積極設計和應用分組實驗形式，引導小組學生相互協作完成實驗任務，高效培養學生的實驗能力及合作意識。

一、分組實驗在培養學生科學核心素養中的重要作用

科學核心素養集中體現了科學學科的育人價值，明確了學生在科學課程學習中需形成的必備品格與關鍵能力，涵蓋科學觀念、科學思維、科學探究以及科學態度等方面的內容。第一，科學觀念。科學觀念指的是學生能夠在頭腦中提煉與升華科學概念、規律及原理，可以利用科學觀念對自然現象進行解釋以及對實際問題進行解決。由于在真實情境的問題解決中才能表現出核心素養，因此，教師既要引導學生深度理解科學觀念，又要讓學生在真實的情境中應用這些觀念。第二，科學思維。科學思維涵蓋科學推理、質疑創新、模型建構等方面的內容，要求教師在課堂教學過程中引導學生深入思考科學改變與科學表象，以簡化、濃縮的方式對事物的實質進行探究，且提出相應的猜測與設想，利用實驗活動驗證猜想的準確性。第三，科學探究。科學探究涵蓋提出問題、收集信息、制定計劃、遷移應用等諸多方面的內容，要求教師積極引入探究式學習等現代教學手段，讓學生依據相應問題深入思考和探究，培養學生的實踐能力與創新精神。第四，科學態度。科學態度要求教師培養學生實事求是、追求創新等態度品質，嚴格遵循普遍接受的倫理道德規范開展科學研究或應用科學成果。

分組實驗相對較為靈活，能夠讓班級學生全部參與進來，有助于改善實驗教學效果，培育和發展學生的科學核心素養。第一，幫助學生深入理解科學概念，形成科學觀念。和傳統的演示實驗相比，分組實驗能夠讓學生充分參與到實驗當中，幫助學生更加充分地理解所學知識與概念，產生更加深刻的體驗與感受，進而以感性認識替換抽象知識，逐步形成科學觀念。第二，培養學生觀察能力與思維能力。在傳統演示實驗活動中，教師雖然引導學生觀察實驗流程及實驗現象，但一些學生不能夠集中注意力，或與教師的距離偏遠，難以全面觀察實驗現象。而在分組實驗模式下，每一個學生都可以零距離接觸化學實驗，通過看、摸、聞、聽等方法全面了解實驗現象，這樣可促進學生觀察能力的發展。同時，為讓學生準確把握實驗活動的重點，順利實現實驗教學目標，教師往往會在分組實驗活動中提出一些輔助性問題，學生依據已有知識經驗及與小組成員的討論，可對實驗現象、知識本質等深入理解，由感性認識逐步上升到理性認識，進而有效發展學生的思維能力。第三，培養學生的問題解決能力及科學態度。在分組實驗過程中，學生將會遇到各種各樣的問題，只有深入思考、相互協作，才能夠有效解決問題，順利完成實驗任務，這樣能夠培養學生的問題解決能力。同時，小組各成員承擔著相應的職責，如果某一成員在實驗過程中出現操作不規范等問題，將會嚴重影響到實驗結果的準確性。因此，各個成員的責任意識、合作意識以及規范意識可以得到強化，有助于培養學生的科學態度及責任。

二、核心素養視域下小學科學分組實驗的策略

（一）科學分組，合理分工

為順利開展小組分組實驗，充分發揮小組學習功能，科學教師要提前劃分小組，明確各個學生的分工。在分組過程中，需綜合評定學生的基礎水平與性格特征，一般遵循“異質同組、組間同質”的分組原則。具體來講，“異質同組”指的是在同一小組中搭配不同水平及性格的學生，“組間同質”指的是各組之間需具有均衡的實力。之后，教師引導各組學生合理劃分職責范圍，讓各成員皆參與到實驗活動中，切實提升實驗效率。第一，科學分組。教師利用談話、課堂觀察等方式深入了解學生的實驗態度以及實驗能力，綜合教師建議和學生意愿，科學劃分實驗小組。通常情況下，每組成員數量控制在4～6 名，避免人數過多或過少。如果小組人數過多，一些學生將無法承擔重要的責任，導致學生的實驗參與深度不足，影響到學生綜合素養的發展。若小組人數過少，又難以有效推進復雜的實驗活動。因此，教師要綜合考慮班級學生情況劃分小組，緊密結合班級教學、分組教學以及個別教學。第二，分工明確。如果小組成員不明確自身的職責，將容易出現推諉等情況，難以保證分組實驗活動的有序進行。因此，順利劃分小組后，教師要引導各個小組合理劃分成員職責，增強各個成員的責任意識。通常情況下，要依據組長、實驗員、記錄員、匯報員以及器材員等劃分小組成員的角色及分工。其中，組長負責組織實驗活動的實施，實驗員負責依據提前制定的方案和計劃執行各項操作，記錄員要對實驗過程中產生的實驗現象準確記錄，匯報員要在實驗活動結束后向全班同學匯報實驗過程與結果，器材員負責對各類實驗器材進行領取、維護和上交。通過明確各成員的角色及任務，能夠保證實驗活動的有序性。需特別注意的是，要引導小組成員定期輪換角色，以便提升學生多方面的能力。

（二）創設情境，提供材料

現階段，在小學科學實驗教學過程中，很多教師向學生下發實驗材料后，學生按照自己的意念和想法直接開展探究活動，沒有認真傾聽教師的講解，在活動材料上投入全部的注意力，不能夠明確實驗探究的目的。面對這種情況，教師要做好引導工作，讓學生依據實驗目的開展分組實驗活動，避免活動過程與實驗主題相偏離。第一，創設情境，引領發現。蘇霍姆林斯基認為，每一個兒童都渴望自己時一個探索者與發現者。但一些科學教師往往依據提前制定好的實驗方案組織開展實驗活動，沒有關注學生的實際需要，單單讓依據固定的流程和步驟實施各項操作，觀察實驗現象，導致學生的主動性遭到抑制。面對這種情況，科學教師要積極創設情境，激發學生的探究意識。在具體實踐中，教師可創設與學生生活緊密相關的生動情境，讓學生情境中發現問題，主動開展實驗探究活動。例如，在學習“光的反射”知識時，教師可利用鏡子向室內引入反射光，讓學生回顧現實生活中是否遇到此類現象。學生快速調動腦海中存儲的生活經驗，紛紛提出了一些光反射事例。教師認真聆聽過后，詢問學生此種現象的出現原因，這樣學生的求知欲可以得到有效調動。第二，有序出示，吸引注意力。探究材料是分組實驗順利開展的基礎，教師如果盲目地向學生一次性發放所有材料，學生的注意力將會被材料所吸引，導致學生容易忽視教師講解及探究目標。因此，教師要科學控制材料的提供與發放，對材料的出示時機和順序準確把握，以便讓學生在實驗探究中集中注意力，改善分組實驗活動的實施效果。在學習“磁鐵”知識時，為幫助學生深入理解磁鐵的性質，教師需向學生提供多種材料。為讓學生明確探究目標，教師要向學生分類、有序地提供材料。在具體實施中，教師可以先引導各組學生利用大頭針、磁鐵以及大小鐵釘等材料探究磁鐵的磁性傳遞以及磁性強弱，再向學生提供磁鐵、懸浮塊、水槽等材料，讓學生在實驗中探究磁鐵的指向性。待學生完成實驗后，教師再向學生提供兩塊磁鐵，讓學生探究磁鐵同極相斥、異極相吸的現象。需特別注意的是，每組學生完成一項實驗后，教師要引導材料員及時收回材料，以便讓學生在實驗探究上集中注意力，避免被學習材料所分散。

（三）有序推進，規范操作

為保證分組實驗的實施效果，科學教師要引導學生遵循“問題—猜想—驗證—結論”這一流程，規范開展各項操作行為，認真、詳細地記錄實驗數據。第一，提問與猜想。教師結合實驗主題與內容，提出符合學生認知能力的問題，可調動學生的探究意識。之后，引導學生聯系已有知識深入思考，與小組成員展開討論，提出相應的猜想。需注意的是，教師要引導學生不能毫無根據地提出猜想，而是要認真觀察、深入分析客觀事物的結構與工作原理，再加上個人思考與小組討論，提出科學的質疑和猜測。在學習“電磁鐵”知識時，教師先讓學生對電磁鐵的組成部分以及工作原理進行觀察和思考，引導學生分析磁力大小的影響因素及內在聯系，提出相應的猜測。第二，設計實驗方法。小學生不具備較高的認知與豐富的經驗，如果讓學生盲目進行分組實驗，將容易出現順序顛倒、少做漏做等情況，不但無法驗證猜想的正確性，也無法培養學生的科學思維及探究能力。因此，開展實驗之前，要引導學生采用小組討論的方式對實驗方法進行設計，明確實驗操作流程及實施要點，以便保證實驗探究的科學性與有序性。以“電磁鐵磁力大小”實驗為例，學生結合已有知識和思考，總結了鐵芯粗度、漆包線粗度、電池節數以及線圈圈數等四個影響因素，教師讓各組學生依據這些猜想設計實驗方法，引導學生采用對比實驗的方法進行驗證，在實驗過程中對變項與不變項進行控制。同時，記錄員要采用表格等形式簡潔明了地記錄實驗結果。第三，親歷驗證過程。確定實驗方法后，教師要引導各小組依據制定好的方案與流程進行實踐，讓每一個學生皆親歷驗證過程，培養學生的操作能力及科學態度。在這一過程中，教師要做好引導工作，要求學生重復多次開展每項實驗，這樣能夠獲取更加真實、可信的結論，形成嚴謹認真的科學態度。完成實驗后，各小組的匯報員展示小組研究成果，與其他小組交流、分享實驗過程中獲得的經驗與教訓。

（四）調整角色，加強指導

為有效發展學生的科學核心素養，教師在分組實驗過程中，要主動轉變自身的角色定位，發揮好引導、指導等作用，避免用自己的經驗代替學生的思考過程。第一，尊重學生主體性。以往一些教師往往過于干涉學生的實驗過程，學生的主體地位得不到體現，不利于培養學生的自主學習能力與創新意識。因此，教師要向各組學生提供充足的探究空間，鼓勵學生自主思考與解決實驗中遇到的難題，允許學生按照自己的想法調整實驗步驟與方法。在這種情況下，每一個學生都是實驗探究的主體，逐步降低對教師的依賴，有助于激活學生的主觀能動性。第二，加強實驗指導。小學生尚不具備成熟的思維和較高的探究能力，教師不能夠完全放任不管，而是在體現學生主體地位的基礎上，適時、靈活地給予指導，保證各組實驗活動能夠順利推進。一方面，教師要循序漸進地培養學生輔導同伴、向同伴提問、傾聽討論等能力，引導學生與小組成員加強協作，明確團隊協作的重要性，提升學生的實驗探究能力及協作水平。另一方面，教師要以合作者的身份參與到各組實驗活動中，采用平等對話的方式與各組學生加強交流，了解各組的實驗進度以及成員的真實狀態，引導各成員認真履行自己的職責，以積極、主動地態度參與到實驗探究當中，避免出現分心走神等問題。當一些小組遇到難題時，教師先讓小組成員之間深入討論，交換各自的想法與建議。如果小組內部無法解決，教師要采用啟發性提問等方式進行指導，幫助學生解決問題。

三、結語

綜上所述，分組實驗具有較多的優勢，能夠體現學生的主體地位，幫助學生親歷實驗探究過程，進而培養和發展學生的科學核心素養。因此，小學科學教師要積極融合小組合作與實驗探究，在實驗教學中靈活運用分組實驗形式，引導各小組依據問題和猜想，科學制定與實施探究方案，切實提升學生的能力素養。