大概念引領實驗教學，催開核心素養(yǎng)之花

□ 江蘇省南通市八一小學 孫慶慶

在多數(shù)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(xiàn)象、記錄記錄數(shù)據(jù)。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(guī)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(fā)展”“素養(yǎng)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(chuàng)新能力等核心素養(yǎng)得不到有效發(fā)展。如何提高科學實驗教學的深度，促進學生科學核心素養(yǎng)的發(fā)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(yǎng)發(fā)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(zhì)屬性、事物的內(nèi)在規(guī)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(tǒng)領下的科學教學，讓教學富有結構性與深刻性，有助于培養(yǎng)學生的系統(tǒng)知識、邏輯思維，有助于發(fā)展學生的科學核心素養(yǎng)。

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(tài)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(jīng)驗培養(yǎng)等。只有立足大概念，科學實驗教學才能系統(tǒng)完整，學生才能自主探索，獲得全面發(fā)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(fā)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(wěn)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(nèi)容融為一體，從而把各個科學知識點完整關聯(lián)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(lián)，把科學教學內(nèi)容有機整合，讓實驗探究更為聚焦，讓科學學習有效發(fā)生。例如，在教學“認識工具”一課中，聯(lián)系生活實際，創(chuàng)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(chuàng)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(tǒng)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(huán)節(jié)構成，設計實驗方案是其中重要的一個環(huán)節(jié)。部分科學教師，往往忽視這個環(huán)節(jié)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(huán)節(jié)，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(guī)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(fā)揮學生的主體性和內(nèi)在潛能，促進學生思維能力和創(chuàng)新能力發(fā)展。在學生自主設計實驗方案時，教師要發(fā)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(guī)律”，在教學該內(nèi)容時，先引導學生猜測熱水降溫的規(guī)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(jīng)過小組研討，對實驗裝置、間隔時間、讀數(shù)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(huán)節(jié)，也是學生最為活躍的時刻。許多教師在實驗操作環(huán)節(jié)，不是采用“放養(yǎng)式”，就是采取“主導式”。多數(shù)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(fā)生什么意外，實驗任務也能圓滿完成，但是顯然不符合現(xiàn)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(fā)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(jù)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(xù)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(fā)現(xiàn)，或許會收到意外的驚喜，即便有時發(fā)生操作錯誤，那也是學生真實的經(jīng)歷，必定讓學生獲得深刻體會，積累一定的實驗活動經(jīng)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(chuàng)新能力的發(fā)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(huán)，該環(huán)節(jié)需要教師引導學生對實驗中看到的現(xiàn)象或搜集的數(shù)據(jù)進行分析、推理，從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，得出結論。教師在科學實驗教學中，應當抓住實驗結束環(huán)節(jié)，引導學生對實驗進行深入剖析，培養(yǎng)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(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)科學本質(zhì)，在實驗數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，尋找熱水變涼過程中水溫變化的規(guī)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(fā)現(xiàn)水溫下降的趨勢，找出熱水變涼的規(guī)律。接著引導學生進一步討論“為什么會出現(xiàn)這種規(guī)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(jīng)驗。

科學實驗教學是科學核心素養(yǎng)形成與發(fā)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(yǎng)之花。