大概念引領實驗教學，催開核心素養之花

孫慶慶

【摘要】實驗教學是小學科學教學的重要內容，旨在引導學生用實驗的方法去探究科學問題，發現科學規律，獲取科學知識，明晰科學道理。大概念引領下的科學實驗教學，可以提高實驗教學深度，催開核心素養之花。

【關鍵詞】科學大概念；實驗教學；核心素養

在多數科學教師心中，認為實驗教學非常簡單輕松，只是帶領學生動手做做，看看實驗現象、記錄記錄數據。許多教師在實驗教學中，一般都是把實驗步驟和要求投影在電子白板上，讓學生跟著指定的步驟一步一步地操作。也有的教師采取演示實驗，先給學生演示，然后讓學生自己再做一遍。這種方式便于教師組織教學，實驗過程中規中矩，一般不會出什么意外。有些實驗教學知識比較零散，實驗探究不夠深入，科學思維不見蹤影。這樣的實驗教學過于封閉，缺少教學的深度，顯得比較膚淺，有違“自主發展”“素養導向”理念，學生少了自主設計與探索的機會，學生的實踐能力、創新能力等核心素養得不到有效發展。如何提高科學實驗教學的深度，促進學生科學核心素養的發展？圍繞大概念組織實驗教學，能夠提高實驗教學的深度，助推學生核心素養發展。

一、立足大概念設計實驗教學

科學大概念從整體層面架構，指向概念的本質屬性、事物的內在規律、核心的思想觀點，具有極強的概括性、抽象性以及廣泛的適用性。科學大概念是深度教學的抓手，大概念統領下的科學教學，讓教學富有結構性與深刻性，有助于培養學生的系統知識、邏輯思維，有助于發展學生的科學核心素養。

要使科學實驗教學富有深度，高瞻遠矚，聚焦核心，必須以科學大概念為導向。科學實驗教學中，教師要立足科學大概念，設計實驗教學，教學目標、教學問題、教學情境、活動任務等應指向大概念。大概念引領下的實驗教學目標，包含了科學知識與科學技能、實驗過程與實驗方法、科學情感與科學態度。大概念指向的實驗教學，不僅要關注學生的動手操作與動腦思考，更要關注學生的科學思想與科學探究活動經驗培養等。只有立足大概念，科學實驗教學才能系統完整，學生才能自主探索，獲得全面發展。例如，在“蛋殼與薄殼結構”一課的教學重點之一是研究蛋殼和拱的承重能力。在該課教材中，設計了幾組實驗，讓學生通過握、戳、壓等方法破壞蛋殼結構，從而探究蛋殼的精美之處。在該實驗教學中，教師應當以“技術的發明蘊含著科學原理”這一大概念去設計和實施實驗，引導學生動手做一做，直觀感受蛋殼的穩固，還要幫助學生打破蛋殼易碎的慣性思維，引導學生探秘蛋殼與拱的關系，揭開蛋殼之所以抗壓能力強的奧秘，更要幫助學生弄清科學與技術的關系。

二、借助大情境實施實驗活動

所謂大情境，是指以宏觀的大概念為觀照，用一個大場景將若干個實驗教學活動內容融為一體，從而把各個科學知識點完整關聯起來。基于大情境的實驗教學，將科學知識與真實世界相關聯，把科學教學內容有機整合，讓實驗探究更為聚焦，讓科學學習有效發生。例如，在教學“認識工具”一課中，聯系生活實際，創設了“我的爸爸是木匠”這樣一個大情境：小強的爸爸是個木匠，每天出去都拎著一個工具箱。有一天，小強趁著爸爸休息，打開了他的工具箱，里面露出各種各樣的工具。可是，這些工具小強都不認識，好奇心強的小強叫醒了爸爸，向爸爸請教。接著，教師邊出示爸爸使用不同工具的場景，邊引導學生認識各種工具的名稱，了解不同工具的作用，讓學生嘗試選擇工具完成任務。大情境如同為大概念披上了外衣，使得大概念更加形象生動，大情境避免了情境創設的碎片化，防止了知識結構與思維體系的碎片化，有助于形成結構化的知識和系統化的思維。

三、讓學生自主設計實驗方案

古人常說：“凡事預則立，不預則廢。”高效的實驗教學需要精心準備，如設計實驗活動、準備實驗器材等。實驗準備包括教師的準備，也需要學生做好準備。科學實驗教學是一個完整的過程，由若干個連貫的環節構成，設計實驗方案是其中重要的一個環節。部分科學教師，往往忽視這個環節的教學，把實驗方案設計作為自己的任務，直接把教師設計的實驗方案提供給學生。

深度的科學實驗教學，需要抓住實驗方案設計這一環節，讓學生做實驗設計的主人，自己思考設計實驗活動方案，形成積極的科學思維意識。科學實驗方案是對實驗活動的規劃，包含了實驗目的、實驗假設、材料準備、實驗裝置、實驗步驟等方面的設計。具有深度的科學實驗教學，教師不應當全部替代學生，應當引導學生自己去設計實驗方案，讓學生自己猜想、假設，自己探尋問題解決的思路和方法，自己選擇實驗材料、設計實驗步驟。在小學科學實驗教學中，教師應賦予學生自主設計實驗方案的權利，以學生的自主探究為核心，讓學生自主思考、探究、設計，充分發揮學生的主體性和內在潛能，促進學生思維能力和創新能力發展。在學生自主設計實驗方案時，教師要發揮組織引領作用，要引導學生圍繞科學大概念進行設計，保障實驗設計的科學合理，以免學生的實驗設計偏離中心。例如，“冷熱與溫度”一課的重頭戲是“探究一杯熱水降溫過程中的溫度變化規律”，在教學該內容時，先引導學生猜測熱水降溫的規律，接著讓學生分組討論如何實驗，自行制定實驗活動方案。學生經過小組研討，對實驗裝置、間隔時間、讀數方法、實驗方法步驟等都有了明確認識，為提升實驗操作的有效性奠定了基礎。

四、有度導讓中提升實驗效度

實驗操作是實驗教學的重要環節，也是學生最為活躍的時刻。許多教師在實驗操作環節，不是采用“放養式”，就是采取“主導式”。多數教師親自為學生示范操作，教師講一步，學生跟著做一步，教師“牽著學生的手”把整個實驗做完。這種“主導”式實驗教學，看似比較順暢，課堂中不會發生什么意外，實驗任務也能圓滿完成，但是顯然不符合現如今的教學理念，教師主導性過度，是對學生主體性的不尊重、不信任，同時限制了學生的自由，不利于學生的自主發展。

在小學科學實驗教學中，教師應當采取讓導式教學，既要讓學，又要導學。既要給學生讓出自主探究時空，又要指導學生設計方案、動手操作。教師要做到讓引結合、導讓有度，指導要適度，不必事無巨細、面面俱到，也不能當甩手掌柜、不聞不問。教師可以根據實驗的難易程度和學生的年齡特點，對學生進行不同程度的指導，對學生不熟悉的實驗儀器的使用方法可以適當進行講解和演示。學生能夠自主操作的實驗，教師則可以充分放手，讓學生大膽操作。例如，教學“冷熱與溫度”一課中，在學生對“連續測量一杯熱水的降溫過程”形成明確方案后，教師給學生提供了溫度計、鐵架臺、熱水等儀器材料，讓學生分組實驗。雖然該實驗比較費時，但在學生實驗過程中，教師要保障學生操作的自由。教師多讓一些，學生就會自由輕松，能夠開展沉浸式探究，能夠更好地觀察和發現，或許會收到意外的驚喜，即便有時發生操作錯誤，那也是學生真實的經歷，必定讓學生獲得深刻體會，積累一定的實驗活動經驗，成為學生寶貴的財富。讓導結合式實驗教學，有效提高了實驗的效度和深度，促進了學生實驗操作能力與創新能力的發展。

五、實驗結束后引導剖析反思

實驗分析是科學實驗的最后一環，該環節需要教師引導學生對實驗中看到的現象或搜集的數據進行分析、推理，從中發現規律，得出結論。教師在科學實驗教學中，應當抓住實驗結束環節，引導學生對實驗進行深入剖析，培養學生科學分析能力、推理能力，提高思維的深刻性。教師可以引導學生從實驗現象中發現科學本質，在實驗數據分析與加工中得出科學結論，進一步探尋事物隱藏的深層原理，探究實驗活動中所涉及的知識、方法、策略等。例如，教學“冷熱與溫度”一課中，在學生實驗結束后，引導學生觀察比較水溫數據，尋找熱水變涼過程中水溫變化的規律，為了幫助學生有效分析，筆者指導學生繪制曲線圖，借助曲線圖的直觀性發現水溫下降的趨勢，找出熱水變涼的規律。接著引導學生進一步討論“為什么會出現這種規律？”使學生知道是“溫度差比”造成了熱水降溫先快后慢。在實驗結束后，教師還可以引導學生回顧實驗過程，對自己的思考過程、思維結果進行再認識，反思實驗操作中的不足，總結實驗活動中的收獲，積累實驗活動經驗。

科學實驗教學是科學核心素養形成與發展的重要途徑，科學大概念引領下的科學實驗教學，提高了科學實驗教學深度，催開科學核心素養之花。

【參考文獻】

[1]邵鋒星.促進深層次理解：基于素養發展的小學科學概念教學[J].現代中小學教育，2019（12）.

[2]李莉.巧用“頭腦風暴法”促進前概念轉化—“頭腦風暴法”在科學前概念教學中的運用[J].小學教學研究，2022（05）.