優(yōu)化小學科學觀察實驗“三策略”
2024-03-29 11:41:18江蘇省南通市唐閘小學校張明波
新教育 2024年7期
◎ 江蘇省南通市唐閘小學校 張明波
科學的發(fā)展離不開實驗，要想讓學生在科學學習中真正重視實驗卻并不是一件輕而易舉的事情。筆者在教學實踐的基礎(chǔ)上，總結(jié)了優(yōu)化小學科學實驗觀察的相關(guān)策略，在此總結(jié)出來與同行分享。
一、基于教材內(nèi)容，選擇實驗主題
科學實驗是小學科學教學的重要組成部分，科學觀察能力更是小學生必須具備的基礎(chǔ)能力，對學生后續(xù)的學習和發(fā)展有重大意義。科學教師必須通過總結(jié)教學經(jīng)驗來分析學生觀察能力的培養(yǎng)，并根據(jù)教學目標和學情實際來調(diào)整預(yù)設(shè)的教學方案和實驗要求。這就要求小學科學教師應(yīng)當樹立一個明確的教學目標，以幫助學生全面認知世界。對于部分高年級學生，隨著年齡的增長他們已經(jīng)能夠?qū)茖W規(guī)律有一定的認知，要求教師明確主題，引領(lǐng)他們開展豐富的觀察實驗。
例如教師在教學“建筑與形狀”時，應(yīng)立足于課本內(nèi)容，組織學生自主制作不同形狀的紙筒。按照課標既定的教學目標，學生應(yīng)當在本次課堂自主驗證三種形狀的承受能力，并認真記錄下實驗結(jié)果，試著總結(jié)得出結(jié)論。在學生大致掌握實踐步驟以后，教師鼓勵學生進行實驗的自主設(shè)計，提示學生可能嘗試性地控制變量來得出多組實驗數(shù)據(jù)，對比不同材質(zhì)或不同大小的紙張對實驗結(jié)果有何影響。比如學生會根據(jù)自己喜歡的造型，然后去判斷該造型建筑的承受力是大還是小。由于學生喜歡的造型有時候比較復(fù)雜，這個時候?qū)W生就會想方設(shè)法去判斷一個復(fù)雜造型是不是可以簡化，比如一個看似復(fù)雜的屋頂可以簡化為三角形，然后學生就發(fā)現(xiàn)三角形穩(wěn)定性強且承受力較大。于是也就有學生會猜想：一個長方形的墻壁要保持穩(wěn)定性也可以看其中有沒有三角形結(jié)構(gòu)……如此通過多組實驗后，學生逐漸總結(jié)出結(jié)論：選擇實驗的紙的形狀不同，其所能夠承受力大小也不同。學生這樣的探究經(jīng)歷，實際上經(jīng)歷著從生活到科學、用科學反哺生活的路徑，這有助于深化學生對科學知識的認識。
從科學實驗本身來看，在上述教學案例中實驗主題的設(shè)計是從教材的內(nèi)容出發(fā)，這也就保證了實驗主題不會偏離原有的教學思路。與此同時，實驗又不完全拘泥于課本，這種基于教材而超越教材去確定實驗主題的思路，能夠很好地將教材的編寫思路體現(xiàn)出來，同時又能夠更好地符合小學生的認知特點。這樣學生在實驗的過程中就能夠清晰地感知到實驗的主題，能夠更加深入地參與實驗，從而讓觀察到的現(xiàn)象與實驗結(jié)論之間形成更好的匹配關(guān)系，這樣也就能夠幫助學生鞏固學科知識，同時也有效培養(yǎng)了學生科學嚴謹?shù)膽B(tài)度，也為日后深入學習科學課程奠定了基礎(chǔ)。
二、聯(lián)系生活實際，奠定實驗基礎(chǔ)
要充分認識到物體之間的差異性，引領(lǐng)學生挖掘并觀察實驗的生活化特征。簡單來說，就是要把學生的生活認知與科學實驗進行有效銜接，進一步提升實驗的可操作空間。與此同時，還要引導(dǎo)學生認真觀察實驗過程，力求有所發(fā)現(xiàn)。在要求學生觀察實驗過程時，教師可以根據(jù)不同群體的認知基礎(chǔ)來引導(dǎo)學生進行觀察，通過不同角度、不同形式的觀察來發(fā)現(xiàn)科學規(guī)律，形成多維度的成長點。
例如教師在教學“聽聽聲音”一課時，為了接軌學生生活，選擇了一些常見的、能夠發(fā)出聲音的物體引導(dǎo)學生觀察。在長期的生活中，學生形成了對聲音的一定認知，也大致知道哪些物體會發(fā)出什么樣的聲音。在課堂上，教師首先讓學生敲擊桌面，感受一下敲擊后所發(fā)出來的聲音，并對這些聲音的特征進行簡單的描述。接著，回歸課本，學習實驗原理及其操作步驟。此后，鼓勵學生根據(jù)課堂所學進行實驗。有的學生將一把尺子放在桌面上，尺子的一半懸空，用力彈撥懸空的尺子，使其發(fā)出響聲；有的學生用筆敲擊鉛筆盒的不同部位，使其發(fā)出聲音；還有的學生則快速翻動書頁，使其發(fā)出聲音……經(jīng)過多次實驗與觀察，學生逐漸感知了不同物體所發(fā)出來的不同聲音。最終，在與其他同學的交流探討中得出結(jié)論：物體在振動時會產(chǎn)生聲音，振動頻率不一樣，所發(fā)出的聲音也就不同。
在上述教學案例中，教師充分利用學生熟悉的物體引導(dǎo)他們開展實驗，大大調(diào)動起學生參與實驗的積極性。從學生學習特點的角度來看，這樣的一種教學設(shè)計所產(chǎn)生的良好教學效果幾乎是必然的。因為聲音對于小學生而言并不陌生，他們在生活當中能夠聽到各種各樣的聲音。聯(lián)系小學生的生活實際，將生活中的聲音素材引入到科學課堂上來，這樣學生就不會感覺科學是遙不可及的，客觀上也就拉近了學生與科學之間的距離。因此通過這樣的實驗，將科學知識與學生的生活有機結(jié)合，圍繞著“聲音”展開趣味性探索，使學生順利總結(jié)聲音生成原理。不要小看“物體在振動時會產(chǎn)生聲音，震動頻率不一樣，所發(fā)出的聲音也就不同”這一結(jié)論，當這一結(jié)論是由學生自主得出的時候，學生對這一結(jié)論的理解是非常深刻的。這個課堂上有一個細節(jié)，就是關(guān)于振動與震動的辨析，學生圍繞發(fā)出聲音的時候，發(fā)聲物體的運動到底應(yīng)該用哪個詞來描述有過激烈的討論。在傳統(tǒng)的教學視野里，這樣的討論可能是沒有必要的，可能會認為學生在浪費時間。但是如果從優(yōu)化小學科學觀察實驗策略運用的角度來看，這樣的討論可以讓學生加深對實驗的印象，可以讓學生在對實驗深度解析的過程中把握科學的原理，從而深化對科學知識的理解，進而提升學生的科學素養(yǎng)和核心素養(yǎng)。
三、引導(dǎo)質(zhì)疑探究，提升實驗?zāi)芰?/h2>
在小學科學觀察實驗教學中，教師還可以由一個實驗結(jié)論引導(dǎo)學生進一步質(zhì)疑并進行新一輪探索。
例如在教學“簡單電路”這一章節(jié)時，由于學生缺乏電路知識的認知，教師可以首先針對電池、電線等知識對學生進行簡單的介紹。為了更好地集中學生注意力，教師可以提出疑問：“大家思考一下，小電珠為何可以發(fā)光？”這個時候會發(fā)現(xiàn)學生的想法是千奇百怪的：有的學生認為有電池燈泡就會發(fā)光；有學生認為只要電池兩端有線接到燈泡上燈泡就會發(fā)光；還有學生將電池正負極的兩根線都接到了小燈泡的金屬上，認為這樣就能夠發(fā)光……這個時候教師可以放手讓學生去自行探究，去驗證自己的猜想是否正確。在學生發(fā)現(xiàn)實驗現(xiàn)象與自己的猜想不一致的時候，他們就會產(chǎn)生進一步探究的動力。
有了探究的動力，那么在進一步探究的開始時，教師就可以跟學生講解電路的相關(guān)原理，也形成了對相關(guān)儀器設(shè)備的初步認知，面對教師適時提出的問題，學生會自然地進入思考狀態(tài)，嘗試著利用身邊的儀器去進一步實踐和探索，由此營造出良好的課堂氛圍。一整節(jié)課下來，學生通過自主實驗，在反復(fù)操作、觀察和分析中得到了結(jié)論，既有效激發(fā)起學生對于科學實驗的熱情，又在一定程度上強化學生的實踐能力。
又如在教學“溶解”時學生通過實驗得出：高錳酸鉀、氯化鈉可溶解于水。此時，也有學生提出質(zhì)疑：是不是所有的物質(zhì)都可以被水溶解？為了引導(dǎo)學生進一步探究，教師鼓勵學生通過實驗進一步驗證這一猜想。于是，他們將沙子、粉筆、石頭等物質(zhì)放入水中進行實驗，最終發(fā)現(xiàn)：并不是所有物質(zhì)都能溶解于水中。可見，只有親自歷經(jīng)實驗過程，讓質(zhì)疑在實驗中被驗證，才能夠強化學生的認知和記憶，有效推動他們在創(chuàng)新、實踐動手方面的發(fā)展。其實學生此時還會有新的問題出現(xiàn)：什么樣的物質(zhì)溶于水，什么樣的物質(zhì)不溶于水？這其中是否存在某種規(guī)律……這些問題的出現(xiàn)，本身就意味著學生有了良好的探究體驗。
在這個實驗當中，學生表現(xiàn)的亮點就是質(zhì)疑與探究并行，學生通過質(zhì)疑能夠更加清晰地認識到自己的經(jīng)驗與實驗現(xiàn)象以及科學知識之間的差異，通過探究可以讓獲得的科學知識更好地匹配實驗現(xiàn)象。這實際上就是在提升學生的實驗?zāi)芰Γ軌蜃寣W生對實驗的現(xiàn)象及其背后的科學知識形成對應(yīng)認識。這種對應(yīng)認識最大的好處就是學生所獲得的科學知識，可以在實驗現(xiàn)象的觀察當中扎根，可以在質(zhì)疑與探究的過程中得到拓展，而這正是科學素養(yǎng)提升的基礎(chǔ)，也是核心素養(yǎng)得以發(fā)展的重要體現(xiàn)。因此小學科學教師有必要引導(dǎo)學生進行質(zhì)疑探究，從而用科學能力來支撐起素養(yǎng)提升。
總之，小學科學教師應(yīng)當正視實驗教學在科學學科教學活動中的重要地位，在教學活動中為學生創(chuàng)造充足的實驗操作機會，引導(dǎo)學生仔細觀察、善于觀察，必要時，要對學生的實驗過程進行指導(dǎo)，讓學生在實驗中有所收獲，從而不斷提高自身的科學素養(yǎng)。
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