“PBL項目式”小學科學家庭實驗室建設策略研究

課題項目：文章為福建省寧德市基礎教育科學研究2021年度課題“‘PBL項目式小學科學家庭實驗室建設的策略研究”研究成果（立項號：FZNDKY21-215）。

作者簡介：李旭仁（1979～），女，漢族，福建福鼎人，福建省福鼎市桐北中心小學，研究方向：小學科學。

摘? 要：實驗教學是小學科學教育的一種重要形式，其原理是幫助學生將教材內所學知識應用于科學探究中，在思維探索、實踐應用中理解知識內涵、了解科學原理，獲得綜合發展。而以家庭小實驗為載體，能進一步擴大教學范圍，學生主觀能動性更強，可以在積極實驗中發現科學的趣味和獨特魅力，于潛移默化中增強小學生的科學素養。在此基礎上，如何建設小學科學家庭實驗室成為重點研究問題，文章從“PBL項目式”教學視角出發，探究家庭實驗室建設的具體方法，為相關教育從業者提供實踐參考，以求共促小學科學教育的可持續發展。

關鍵詞：“PBL項目式”教學；小學科學；家庭實驗室；建設策略

中圖分類號：G424??? 文獻標識碼：A??? 文章編號：1673-8918（2024）16-0030-04

小學科學是一門以探究為核心的學科，旨在引導學生在實踐中獲取知識、形成科學素養。但是，傳統的教學模式將科學實踐限制在有限的時間與空間內，不利于學生思維發展，難以滿足學生對科學探究深度與廣度的需求，因此擴大教學范圍迫在眉睫，教師要與家長形成教學合力，建設家庭實驗室，校內外結合助力學生成長，同時基于“PBL項目式”教育理念將豐富的實驗引入家庭，幫助學生將科學實驗與生活探索進行融合，在自由、輕松的空間內得到創新思維、實踐能力的不斷發展。

一、 “PBL項目式”教學概述

“PBL項目式”理念全稱為“Project-Based Learning”，代表一套以問題為導向的學習情境設計方法，建立在以學生為中心的觀念之上。學生為完成PBL項目，必須將學科知識、生活經驗、他人意見進行整合，探索出科學、合理的解決問題方法。學生在分工合作中，一起探究和尋找解決問題的方法。將“PBL”理念融入課堂教學，教師提出挑戰性問題，要求學生對其進行持續性探究，在真實材料、真實場景中大膽發言、積極反思，獲取成果后再對其進行評價和修改，進而把握問題的本質，實現綜合素質的發展。

PBL項目探究全過程中學生展現出探究、溝通、協作等行為，呈現出五個特點：①理論與實踐相結合，項目設計以現實生活為背景，學生在事實基礎上建立一個立體的知識體系，用生活中各種資源完成問題探索；②打破學科界限，借助多學科知識融合的方式解決錯綜復雜的問題，將現代教學與傳統教學割裂開，培養學生綜合能力；③學生自主學習，項目探究中，提出問題、確定目標、搜集資料、實踐研討都由學生自主完成；④學生學會使用輔助工具，使用多種檢索工具去搜集資料、研究分析與溝通合作，學習過程更清晰，綜合能力不斷增強；⑤項目成果有價值，項目探究中，學生能解決生活中的實際問題，最終的項目成果具有現實意義和社會效益，既能為學生帶來成就感、滿足感，還能在無形之中引導他們思考自己的生活和未來職業發展，讓教育、教學更靈活。

二、 小學科學家庭實驗室建設目的

小學科學教育是培養學生科學素養、創新思維、認知發展和實踐能力的有效途徑。新課改形勢下，如何優化小學科學教學形式成為教師思考的重點問題。在此過程中，建設科學實驗室的想法應運而生。首先，家庭中建設實驗室，能營造更輕松、舒適的教學氛圍，學生親自動手操作，將抽象內容生動化、具體化，學科的趣味性和實踐性都得到進一步體現；其次，家庭實驗室的建設，讓學生獲得更多實踐機會，他們自然成為實驗的主體、學習的主人，積極探究的過程中自然實現動手能力的發展、形成創新精神；再次，符合家校共育的教育理念，家庭實驗室建設成功后，各項任務的完成需要家長與學生配合，親子間溝通、互動增加，促進親子關系的和諧、穩定發展，放大家庭教育價值；最后，家庭實驗室建設能補充校內教學時間和內容上的不足，滿足學生的學習需求，同時也能使他們提高對科學的興趣和熱愛，久而久之養成自主學習的良好習慣，持續提高科學素養。

三、 小學科學家庭實驗室建設需求

小學科學家庭實驗室的建設需要滿足以下條件：配備基本的實驗器材、創造充足的實驗室空間、完善實驗管理制度、適當的實驗指導、遵循安全規定和標準、一定數量的參與人員、對各類型實驗活動的支持以及開放包容的環境氛圍。滿足以上條件后，家庭實驗室可以正式成為學生學習科學知識、探索實驗奧秘的一個平臺，助力學生對科學知識的深度理解，保障小學生探索精神的持續性提升。

四、 基于“PBL項目式”理念的小學科學家庭實驗室建設策略分析

（一）項目設計，聯系日常，激活興趣

PBL項目式學習強調以學生為核心，家庭實驗室的建設目的是為學生提供學習便利，因此在小學科學教育改革形勢下，PBL項目式教學模式和科學家庭實驗教育可以有效融合，在建立家庭實驗室前先設置實驗的目標，對學生家庭探索待學習的知識、待掌握的科學方法以及待形成的科學精神進行綜合分析，以此為基礎，整合為一個兼具多方面目標的開放項目，再鼓勵學生以自主探究、實驗分析的方式獲取項目成果，于潛移默化中提高知識認知能力，實現科學素養的發展。

小學階段應用于家庭實驗的項目任務應突出三個特征：①真實性。項目式學習中任務或問題都必須真實，尋找項目與現實生活的聯系，保證學生在自主實驗期間對所學產生更全面且深刻的認知，在身心放松的情況下得到實踐應用能力的提升。②自主性。項目內容必須激活學生的自主學習意識，他們需要主動參與問題的解決和項目的創新設計，通過自主選擇資源與方法，成功發展學習的主觀能動性。③合作性。家庭實驗的意義在于學生的自主探究，同時也強調學生與家長的融洽互動，突出家長教育者的身份，形成家校的教學合力，培養學生的溝通能力與合作能力。④探究性。項目任務必須從現實生活出發設置，還要兼具復雜性和開放性的特征，需要學生以原始認知和生活經驗展開深度的探究和學習，從而發揮項目價值，為家庭實驗教學的成功提供堅實保障。

以教科版五年級上冊“光”板塊中第4課《光的傳播方向會發生改變嗎》的教學為例，教師鼓勵學生在家庭實驗室中完成“光傳播方向改變情況”項目的分析，家長在家中準備好手電筒、半透明塑料袋、水杯、鏡子、紙杯、鉛筆、尺子、激光筆等多種實驗素材。家長可以采取用激光筆射玻璃磚的方式引導學生探索和發現，學生在觀察中發現光線在玻璃磚內部發生偏折，從而產生深度探索欲望，和家長分工合作進行接下來的實驗。家長在玻璃磚的一側加入水，繼續用激光筆照射，學生則觀察光線走向，將這種變化用繪圖的形式記錄下來，并與家長配合測量入射角和折射角，再合作記錄與分析數據。后續家長改變入射角的大小或改變加入的液體，學生在有效分工合作中記錄光線的變化，并探索折射原理在現實生活中的應用，于項目實驗中提高知識認知與應用能力，形成科學思維。

（二）提供資源，鼓勵探究，創造發展

小學科學開展家庭實驗教學的目的我們可以從兩個角度分析。從教師層面講，教師通過設置項目式家庭實驗任務能完成對碎片化知識的重組，也能讓學生在動手的同時積極動腦，從而獲得創造發展；從學生層面來講，家庭實驗室的設置能充分滿足學生的需求，學生只要想做實驗，就可以在家中隨時開始，同時實驗過程中能保持心靜、注意力集中，學生在家庭中實驗探究更自由，不再受限于教師的演示或視頻教程，大部分學生都會融入自己的創新，從而形成科學精神。

基于以上對家庭實驗室意義的解讀，建設過程中教師不僅要根據生活設置PBL項目，還需要為家庭實驗提供材料，與家長及時溝通，在不同階段指導家長更換家庭實驗室材料，除基礎器材燒杯、量筒、試管以外，根據不同主題下的實驗要求準備素材，既能滿足學生課后探究的需求，同樣也能以此吸引學生主動參與材料的制作和實驗的探究，充分發揮環境對學生科學精神發展的影響，用充足的資源完成生活與實驗的完美銜接，保證整體教育的高效性。

例如，在講解教科版五年級上冊“健康生活”這一板塊知識時，教師需提前與家長取得聯系，首先讓家長明確接下來一段時間學生需要學習什么、需要得到哪些方面能力的發展：理解“健康生活”概念以及其對身心健康的影響，明確飲食、運動、睡眠與健康的關系等。家長對總體教學計劃有大概的了解后與教師商議家庭實驗室的建設方案，提前準備好豐富的圖文以及視頻素材，并且在日常生活中準備不同食物的樣品，并配備好秤、計時器等，還有計步器、運動服裝、運動器材、鬧鐘等，一般都為家庭常用的物品，家長只需明確這些材料的使用方法，確保滿足各個課時的教育需求，尤其是第6課《學會管理和控制自己》教學期間，學生在家中能展示很多情緒，如快樂、悲傷、憤怒、恐懼等，家長此時應以“延遲滿足”為實驗主題，與孩子共同參與實驗分析，首先鼓勵孩子使用家中已有的材料制定健康生活計劃，如早睡早起、堅持運動、合理飲食等，計劃務必詳細，孩子每完成一項計劃，家長則在計劃表對應位置打上對號，并要求他們記錄執行計劃的過程與感受，此過程中學生自然完成對生活“實驗”材料的使用，最終總結感知延遲的情緒，更好地掌握自我管理的反復方法，養成健康生活習慣。

（三）線上交流，搭建平臺，家庭互動

家庭實驗室建設的目的是學生能以家庭為單位進行自由實驗，父母的引導至關重要，但是也不能讓學生始終處于固定的家庭環境中，避免家庭實驗室變為下一個教室。為解決這一問題，教師應充分利用“合作”這一關鍵詞，教學的合作不僅是師生、生生或者親子之間的合作，也可以是不同家庭之間的合作。因此，家庭實驗室的建設還可以在合作這一突破口進行進一步的完善。

首先，搭建線上的合作學習平臺，學生以家庭為單位將項目實驗的成果上傳至平臺，不同家庭之間可以借助線上平臺的討論、交流功能進行互動，學生之間愉快地分享實驗新發現以及成果和心得，家長之間也可以交換教育理念。如教科版五年級上冊“計量時間”板塊《制作鐘擺》教學，教師提出“大家庭實驗室”的概念，實行網絡化管理和組團式剖析的方法，為各個家庭提供交互合作的機會，如布置制作類實驗項目后，每名學生都能充分利用家中素材制作簡單鐘擺，家長需將最終成果拍攝成視頻上傳至交互平臺，因此學生作為項目的參與者和責任人，不再被動接受知識，而是深刻理解知識內容并積極將理論與實際結合，創新鐘擺制作的思路，運用互聯網檢索工具整理信息、獲取靈感，也可在平臺的評論區交換想法，在更大范圍的合作中明確形狀、參數等元素對鐘擺的影響，探究出鐘擺運動的原理和規律。

其次，可以建立線上社區，與實驗交流分享不同，線上社區依托于微信群、QQ群建立，教師設置專門的板塊和專題，如“科學好奇心”“實驗盒子”等，建立親子、家庭、家校三方的合力教育形式，教師在專題中分享材料或布置項目任務，家長帶領孩子完成任務，并在相互交流過程中為教師提供反饋信息，形成一個教學的閉環。教師基于對學生基本學情、實際需求的認知調整課上教學模式，完善后續的家庭實驗計劃，同時發現并進一步激發學生在科學領域的潛能和興趣，在專欄、專題中為他們提供更多學習的資源和機會，實現培養學生科學素養和實踐能力的核心目標。

同時，還可以擴大家庭實驗的范圍，設置“科學課堂實驗園”“新品種示范園”等，以長期的種植、養殖為科學實驗的對象，用集體的形式引發家長、學生的關注，在這樣的大范圍內，家庭之間除合作外還增加了一層競爭的關系，如植物的試種中家庭之間會無意識地進行成果優劣對比，在大環境的驅動下激活學生堅韌不拔的科學精神和好勝心，以更積極的態度參與其中，實現科學素養的全面發展。

（四）專業指導，教育合力，科學發展

第一，安全指導，堅持安全操作、安全設計、安全使用的原則。家庭實驗室建設中，教師首先與家長建立聯系，告知家長安全使用器材和資源的注意事項，讓家長在家庭教育中扮演好監督管理的角色，借助親子之間的親密關系和家庭的輕松氛圍自然幫助學生深化安全實驗的認知，他們能將注意事項內化于心，將維護方法外化于行。

第二，提供專業的學習資源，如上文所說，教師需不定期在交互平臺中分享學習資料，包括科學知識講座、實驗視頻、趣味的科普文章等，將這些內容融入學生的日常生活，為他們提供思維創新的靈感以及實驗多元探究的勇氣，同時還要推薦適合小學生瀏覽的網站，拓寬家庭實驗范圍，讓“實驗室”不僅僅是家庭中的某一區域，更是線上的廣闊空間，結合日常的項目小任務，如觀察日記、實驗制作、科普驗證等，讓學生自主實驗、積極學習，在趣味化探索中夯實科學基礎、實現科學素養的發展。

例如教科版五年級上冊“地球表面的變化”板塊第4課《火山噴發的成因及作用》教學，教師將制作火山模型、模擬火山噴發過程作為實驗項目，除杯子、勺子、果汁、食醋、洗潔精、勺子等材料外，家長還應不斷給孩子提供輔助資料，引導學生進行不同領域項目的研究，如孩子陷入基礎制作困境時，播放火山噴發成因動畫視頻，通過直觀感受明確火山的形態和特點，還可以和他們一起放松身心玩線上的火山探險游戲，孩子以探險家的身份身臨其境地感受火山形成和演變的過程，鍛煉學生觀察力和思考能力，同時教師還可以在學習交流群中分享科普短視頻，10秒左右的視頻能起到普及背景的作用，還不會給學生增加學習壓力，最終在家校合力的指導下學生完成項目實驗，在拓寬視野的前提下實現科學素養的發展。

第三，家校合作，教師與家長建立合作關系，綜合分析學生校內外學習情況，聯合制定實驗項目，或組織全覆蓋的科普活動，家長逐漸生成正確的家庭教育意識，學會如何與孩子共同實驗，也明確應該用怎樣的互動方式培育孩子的科學素養，最終借助定期的溝通和實際的合作提高教育合力的價值。

（五）科學評價，優化體系，教育循環

家庭實驗室的建設需要營造良好的學習氛圍，除安全、舒適、開放、包容外，還需要家長對孩子的有效評價，學生在良好的氛圍中能改變學習的態度，養成自由探索、積極思考的良好習慣，而在鼓勵式教育下，則能進一步建立自信心，勇于向一切未知發起挑戰，從而實現快樂學習、健康成長目標。

基于此，教師應立足于“PBL項目式”教育理念，優化家庭實驗教育的評價體系，首先突出項目式教學的核心原則——以生為本，學生的發展是主體，實驗的成果是輔助，再以突出家庭實驗室優勢為目標完善評價內容——實驗設計、實驗操作、實驗分析、合作能力、創新思維、實踐能力等，完成這些形成性評價后再進行項目成果的點評，對優秀成果進行表揚、對進步表現進行肯定，充分調動學生的積極性，保證他們的全面發展。實驗過程中，家長的現場指導與教師的線上反饋都尤為重要，家長及時發現學生的不足和待改進之處，教師則注意因材施教，結合探究主題和課內教學情況進行評價。最終教師還應充分發揮家庭實驗室的優勢，構建教育的循環，利用家庭實驗中學生的學習情況與進步完善下一步教學計劃，緊跟學生發展調整教學內容和形式，充分挖掘家庭實驗室的無限潛能，以便更好地培養學生的科學素養和創新精神。

五、 結論

綜上所述，隨著教育改革的不斷推進，家庭實驗室建設的必要性逐漸凸顯，學生通過家庭實驗能實現問題剖析能力的提升，面對項目任務的挑戰他們也更有信心和勇氣，用好奇心和求知欲攻克艱難，在與教師互動以及與家長的配合下形成堅韌不拔的科學精神，久而久之，小學科學家庭實驗室的建設也會產生蝴蝶效應，學生科學學習欲望日漸濃厚，家校聯合更加緊密。

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