基于深度學(xué)習(xí)的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

摘 要：科學(xué)是小學(xué)階段基本的教育課程之一，它能夠提高學(xué)生對周圍環(huán)境的理解和認(rèn)識。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)過程中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)被廣泛采用，它可以引導(dǎo)學(xué)生發(fā)掘事物背后的科學(xué)原理。基于深度學(xué)習(xí)的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠有效地提升科學(xué)教學(xué)的質(zhì)量，達(dá)到預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)。通過對深度學(xué)習(xí)觀點(diǎn)的剖析，并結(jié)合小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)歷，對基于深度學(xué)習(xí)的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計策略進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí)；小學(xué)科學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

作者簡介：馬云亭（1991—），女，江蘇省蘇州市昆山市裕元實(shí)驗(yàn)學(xué)校。

深度學(xué)習(xí)是一種新的學(xué)習(xí)觀點(diǎn)，它主張讓學(xué)生深度思考、研究以及處理問題。隨著課程改革的推進(jìn)，各個小學(xué)階段的學(xué)科都開始引入深度學(xué)習(xí)。小學(xué)科學(xué)教師需要結(jié)合科學(xué)教學(xué)內(nèi)容，主動推行以深度學(xué)習(xí)為主的教育方式，強(qiáng)調(diào)對學(xué)生理解、思考的方式和態(tài)度的培育，激勵他們開展研究與實(shí)踐，使他們能夠熟練運(yùn)用科學(xué)的基本知識，提高科學(xué)修養(yǎng)。

一、基于深度學(xué)習(xí)的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義

深度學(xué)習(xí)要求學(xué)生在吸收和理解現(xiàn)有知識的同時，能夠?qū)π碌男畔⑦M(jìn)行高級的處理。按照深度學(xué)習(xí)的觀點(diǎn)，學(xué)生要以批判的方式吸收新的觀點(diǎn)與信息，把它們整合進(jìn)自己的認(rèn)知框架里，同時也要把現(xiàn)有的知識運(yùn)用到新的學(xué)習(xí)環(huán)境中，進(jìn)而做出決定并處理學(xué)習(xí)過程中遇到的難題。小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)旨在激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的熱愛，同時為他們未來進(jìn)行更廣泛的科學(xué)探索奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。小學(xué)生的實(shí)踐能力相對來說并不高，對于日常生活中的科學(xué)知識的理解也較淺。對此，教師可以利用科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方式來提高他們的實(shí)踐能力，從而幫助他們更好地理解生活中的科學(xué)常識［1］。教師借助科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可幫助學(xué)生掌握思考、觀察、研究以及合作的技巧，樹立正確的科學(xué)學(xué)習(xí)態(tài)度。這樣，學(xué)生在小學(xué)時期就能熟練運(yùn)用科學(xué)的知識與技巧，為自身的終身學(xué)習(xí)打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。高效的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程可以有效調(diào)動學(xué)生的積極性，讓他們更加熱衷于參與并完成各項學(xué)習(xí)任務(wù)。然而，在實(shí)際的教育過程中，讓小學(xué)生自行策劃并完成一系列的實(shí)驗(yàn)任務(wù)并不容易。深度學(xué)習(xí)與小學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)相適應(yīng)，教師借助深度學(xué)習(xí)開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能夠彌補(bǔ)現(xiàn)有教學(xué)模式的不足，提高實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)成效。

二、基于深度學(xué)習(xí)的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

（一）有效進(jìn)行設(shè)計，標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)操作

在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)開始之前，教師需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的主題來精心策劃，設(shè)計較為完備的實(shí)驗(yàn)教學(xué)步驟，同時詳盡地列出每個步驟的詳細(xì)規(guī)定，以便指導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)期間的操作［2］。科學(xué)實(shí)驗(yàn)本質(zhì)上是一項高度精細(xì)化的任務(wù)，若實(shí)驗(yàn)步驟不嚴(yán)謹(jǐn)，不但無法達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還會阻礙學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)觀念，這對他們未來的進(jìn)步和發(fā)展極其不利。考慮到這個因素，教師必須清楚地了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的各項具體內(nèi)容，并且根據(jù)小學(xué)生的成長特點(diǎn)深入分析，設(shè)計出每個學(xué)生都能完全理解的實(shí)驗(yàn)規(guī)則，并在他們的實(shí)驗(yàn)過程中給予適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)。當(dāng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時，教師需密切關(guān)注他們的實(shí)驗(yàn)行為。教師只有將實(shí)驗(yàn)操作標(biāo)準(zhǔn)化，才能更好地達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。

比如，在“用手來測量”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以先要求學(xué)生將雙手張開，然后測量一拃的長度。之后，讓學(xué)生使用一拃這個單位來測量其他物品，如課桌的高度、書的長度，或者是其他同學(xué)的身高等。在開始此實(shí)驗(yàn)之前，教師需要對實(shí)驗(yàn)的步驟做出明確的安排，具體可以劃分為三個步驟：第一步，確保一拃的兩個手指始終保持直立，然后測量一拃的平均長度；第二步，在測量的過程中，確保每一步都符合標(biāo)準(zhǔn)，以減少實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的誤差；第三步，在測量結(jié)束之后，要做好記錄，以獲取更精確的測量數(shù)據(jù)。在測量的過程中，教師也要巡視，觀察每個學(xué)生對物體的手動測量行為。一旦發(fā)現(xiàn)有不安全的行為，教師應(yīng)立即介入，以確保實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行。

（二）創(chuàng)設(shè)探索空間，保證活動的層次

按照深度學(xué)習(xí)的觀點(diǎn)，教師需要激勵學(xué)生進(jìn)行批判式的學(xué)習(xí)，將新的觀點(diǎn)和信息整合進(jìn)現(xiàn)存的知識體系中，并且將已有的知識應(yīng)用于新的學(xué)習(xí)中。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，教師需要將主導(dǎo)權(quán)轉(zhuǎn)移到學(xué)生手中，以便他們有充裕的時間和空間去深入思考和研究［3］。在開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，教師需要提供給學(xué)生更多的學(xué)習(xí)和合作的機(jī)會，使他們能夠最大限度地利用課堂時間，全身心地參與到他們期待完成的任務(wù)中，激發(fā)思維，深度研究，進(jìn)而建立自身知識架構(gòu)。在學(xué)生對本次實(shí)驗(yàn)的目的有了清晰的認(rèn)識的基礎(chǔ)上，教師需要強(qiáng)調(diào)他們在課堂上的主導(dǎo)地位，讓他們有機(jī)會在實(shí)驗(yàn)的過程中獨(dú)立尋找和解決問題，掌握如何設(shè)計和開展實(shí)驗(yàn)。

例如，在教學(xué)“擺”時，為了幫助學(xué)生理解擺動速度與哪些因素相關(guān)，教師在課堂互動、同學(xué)間討論以及團(tuán)隊探討等活動中，構(gòu)建了一個能讓學(xué)生主動參與的實(shí)驗(yàn)情境。課前，教師先對學(xué)生之前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和這堂課的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行深入的解讀。為了減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力，教師可以利用課件來幫助他們理解。同時，教師應(yīng)當(dāng)重視實(shí)驗(yàn)活動的持續(xù)深化，對于學(xué)生提出的“擺動速度可能與擺的重量、擺的角度、擺的長度這些因素有關(guān)”等疑問，應(yīng)和學(xué)生一起研究并驗(yàn)證。經(jīng)過教師和學(xué)生的共同努力，學(xué)生對于變量控制的方式有了深入的理解，這為他們未來獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)活動打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)中，教師指導(dǎo)學(xué)生依據(jù)自身的判斷來選擇一個他們感興趣的研究領(lǐng)域，并進(jìn)行團(tuán)隊協(xié)作研究，以此來完善設(shè)計方案。這樣，學(xué)生的思考不只是局限于設(shè)計，也會延伸到實(shí)驗(yàn)材料的挑選、變量的管理、實(shí)驗(yàn)流程等各個環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入的討論，讓他們在討論中深度思考。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，不僅能激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)熱情，也能提升他們的實(shí)驗(yàn)操作技巧。

（三）促進(jìn)思維發(fā)散，提升實(shí)驗(yàn)參與度

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時，教師應(yīng)激發(fā)學(xué)生的思維，指導(dǎo)學(xué)生從各種視角去理解實(shí)驗(yàn)的基本原則、實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象以及實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，鼓勵學(xué)生提出他們的疑惑和觀點(diǎn)，提升他們對科學(xué)實(shí)驗(yàn)的參與度，使他們能夠感受到科學(xué)研究的樂趣。小學(xué)科學(xué)課程的主要內(nèi)容，包括一些基本的科學(xué)理論，其中大多數(shù)可以在學(xué)生的日常生活中找到相關(guān)的現(xiàn)象［4］。小學(xué)科學(xué)教師需要最大限度地利用這些生活資源，通過構(gòu)建情境、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)展示等方式，引導(dǎo)學(xué)生去探索和獲取科學(xué)信息，讓學(xué)生有機(jī)會參與“尋找問題—推測假設(shè)—策劃實(shí)驗(yàn)—執(zhí)行實(shí)驗(yàn)—交流討論—總結(jié)反思”的實(shí)驗(yàn)研究流程，以此增強(qiáng)他們的科學(xué)研究意識。此外，借助開放式思考的交流合作，學(xué)生提出的問題和研究的路徑也變得更加豐富，教師要仔細(xì)傾聽每個學(xué)生的觀點(diǎn)，引領(lǐng)他們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)式的研究學(xué)習(xí)，以協(xié)助他們構(gòu)建一套系統(tǒng)化的科學(xué)認(rèn)知框架。

以“聲音是怎樣產(chǎn)生的”教學(xué)為例，在課堂開始階段，教師構(gòu)建了與教學(xué)主題有關(guān)的情境，鼓勵學(xué)生分享他們在課間休息時聽到的各種聲音，并對比誰聽到的聲音種類更豐富。這樣一來，學(xué)生立刻產(chǎn)生了課堂學(xué)習(xí)的熱情，紛紛舉手表達(dá)自己的想法。之后，教師概括了學(xué)生的回答，引入課堂實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵部分，讓學(xué)生思考：“關(guān)于聲音，你想知道什么呢？”此問題的開放度極高，學(xué)生依照各自的興趣，提出了許多關(guān)于聲音存在的原因、如何感知聲音、聲音的差異等問題。教師引導(dǎo)學(xué)生將“聲音是如何形成的”作為首個需要探討的問題，并鼓勵他們根據(jù)生活體驗(yàn)去大膽推斷。教師可把做出相似推測的學(xué)生集結(jié)到一個團(tuán)隊，為他們準(zhǔn)備所需的實(shí)驗(yàn)資源，引導(dǎo)他們制訂實(shí)驗(yàn)計劃以驗(yàn)證他們的推測是否準(zhǔn)確。這樣，學(xué)生就能在多次的實(shí)驗(yàn)探索過程中，持續(xù)地進(jìn)行反思和調(diào)整，逐漸得出“聲音是由振動產(chǎn)生的”這個準(zhǔn)確的推論，從而提升自身的實(shí)驗(yàn)探索學(xué)習(xí)思維。

（四）有效進(jìn)行互動，引導(dǎo)課堂走向縱深

在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師需與學(xué)生保持緊密的交流，以加深學(xué)生對課堂所學(xué)知識的理解，指導(dǎo)學(xué)生研究和理解科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵概念。由于小學(xué)生的身心發(fā)展水平較低，在課堂上難以持續(xù)專注于某件事情，常會出現(xiàn)注意力分散等問題［5］。因此，教師需要適當(dāng)提升課堂的互動性，促使學(xué)生積極投入課堂活動中，提升學(xué)生的課堂感受，并引導(dǎo)他們理解和掌握科學(xué)課程的核心知識。與學(xué)生互動的時候，教師需要多運(yùn)用一些有趣的話語，以此來改善課堂的氣氛，增強(qiáng)課程內(nèi)容對學(xué)生的吸引力，讓他們能夠持續(xù)地專注于科學(xué)實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，教師需要運(yùn)用一些精練的話語來與學(xué)生溝通，幫助他們更快地理解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本原則，降低科學(xué)實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性和乏味性。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師要提出一些富有啟發(fā)性的問題，促使學(xué)生探索實(shí)驗(yàn)背后的科學(xué)原理，同時運(yùn)用已經(jīng)掌握的科學(xué)知識獨(dú)立思考和解決問題，從而推動科學(xué)課程教學(xué)持續(xù)深入。

以“誰輕誰重”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，教師要在課堂上闡述天平的工作原理，同時展示一個簡單的天平制作方法。教師可以提供一些工具，讓學(xué)生獨(dú)立設(shè)計天平。這種讓學(xué)生動手參與的實(shí)踐活動，能夠增進(jìn)學(xué)生對天平科學(xué)原理的理解和掌握。教師可提供一些學(xué)生在日常學(xué)習(xí)生活中經(jīng)常見到的物品，如橡皮、鉛筆、小木塊、橘子、蘋果、小面包等，并向?qū)W生提問，在這些物品中，最重的和最輕的各是什么，讓學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)來回答。而后，教師再指導(dǎo)學(xué)生利用天平來測量各種物品的重量，從而驗(yàn)證他們先前的回答。當(dāng)學(xué)生能夠熟練操作天平時，教師就可提出一些富有啟發(fā)性的問題，如“一個蘋果的重量等同于一塊橡皮的幾倍？”等。在學(xué)生充分思考之后，教師指導(dǎo)他們利用多塊橡皮進(jìn)行檢驗(yàn)，以此提升他們對于重量的感知和計算的技巧。

以“觀察月相”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，教師向?qū)W生提出“月亮的形狀是什么”的問題，大多數(shù)學(xué)生回答說月亮是圓形的，但也有一些學(xué)生回答月亮是一個橢圓形或其他的形狀。待學(xué)生回答結(jié)束后，教師介紹月相的相關(guān)知識，并展示月亮在不同時間段呈現(xiàn)的形狀。當(dāng)學(xué)生對這些知識有了基礎(chǔ)的理解之后，教師便可布置課外的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，要求學(xué)生連續(xù)兩周觀察月亮的形狀，并把它們記錄下來，討論月亮在這兩周內(nèi)的變化情況。通過這個實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對月亮的變化規(guī)律有了更深入的理解。此時，教師可以引入“十五的月亮十六圓”等俗語，詳細(xì)闡述月亮的各種形狀出現(xiàn)的時間規(guī)律，從而加深學(xué)生對此類知識的理解［6］。除此之外，教師也可以提出一些富有啟發(fā)性的問題，如“月亮的位置是否會隨著時間的推移而改變”等，讓學(xué)生在課后獨(dú)立思考和探索，以此來培養(yǎng)他們的科學(xué)研究思維。

（五）組織小組合作，強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果

小學(xué)科學(xué)教師可以通過小組合作的方式，指導(dǎo)學(xué)生合作，共同應(yīng)對挑戰(zhàn)。在合作的過程中，學(xué)生可以通過對比學(xué)習(xí)內(nèi)容和思考模式來獲得進(jìn)步，這樣可以提升學(xué)生的整體學(xué)習(xí)效果和實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的積極性，推動他們形成科學(xué)的思考方式，以達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果。

例如，在“熱脹冷縮”的教學(xué)結(jié)束之后，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行合作實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)小組中，有的學(xué)生負(fù)責(zé)搜集信息，有的學(xué)生負(fù)責(zé)列出理論知識。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可通過觀察兩種相似物質(zhì)在不同溫度條件下的變化，探究熱膨脹與冷收縮的相互影響。實(shí)驗(yàn)小組觀察和記錄實(shí)驗(yàn)流程，并整理和編寫實(shí)驗(yàn)報告，這有助于加深他們對知識內(nèi)容的理解，培養(yǎng)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作思維。

三、總結(jié)

總之，將深度學(xué)習(xí)融入小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，能夠有效地提高課程的深度，激發(fā)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)研究的熱情。在開展小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，教師要基于科學(xué)實(shí)驗(yàn)的獨(dú)特性，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際學(xué)情來精心策劃實(shí)踐活動。只有這樣，才能喚醒學(xué)生的求知欲和對實(shí)驗(yàn)的熱愛，從而持續(xù)提高他們的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ岣咚麄兊目茖W(xué)修養(yǎng)。

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