直觀實驗對學生學習成效的影響

任國良

〔摘? ? 要〕? 新課標的課程理念提倡“激發(fā)學習動機，加強探究實踐”，因此在小學科學教學中，教師要讓小學生經(jīng)歷科學探究的過程，促進學生自主學習與合作學習。基于新課標的背景，在小學科學教學中，教師要結(jié)合演示實驗和探究實驗教學，充分發(fā)揮實驗器材、數(shù)字資源、智慧平臺的價值，要遵循直觀實驗教學的流程：準備實驗器材，進行猜想假設(shè)，設(shè)計實驗，操作實驗，分析實驗數(shù)據(jù)，交流探討，得出結(jié)論。通過運用實踐探究法，明確直觀實驗對小學生科學學習成效的影響：激發(fā)學生的科學探究興趣，更好地理解科學核心概念，培養(yǎng)學生的科學思維素養(yǎng)，提高學生的探究實踐能力，促進其形成正確的態(tài)度責任。教師以此教學，能提高教學成效。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學科學；直觀實驗；學習成效；科學思維

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 12? ? 061-063

直觀教學是指利用各類資源和教具作為感官傳遞物，通過運用一定的展示方法，提高學習效果、提升學習效率的教學方式。直觀教學要運用真實事物的標本、模型、圖片、視頻等載體，更好地傳遞教學信息，組織各類教學活動，以引領(lǐng)學生積極參與，理解和掌握知識。實驗是小學科學教學中的重要方式，教師根據(jù)課程主題引入相關(guān)實驗，能激發(fā)學生的學習興趣，輔助學生理解知識，更好地提高課程教學效果。在小學科學教學中，教師可以運用直觀實驗教學，通過將演示實驗和探究實驗結(jié)合起來，促進學生在觀察、思考、交流、探討、操作的過程中更好地理解科學知識，掌握實驗方法，形成科學素養(yǎng)，產(chǎn)生更好的學習成效。

一、小學科學直觀實驗的分類

在小學科學教學中，實驗是一種非常重要的教學方式，直觀實驗一般分為演示實驗和探究實驗兩種類型。演示實驗又分為動手演示實驗和視頻演示實驗。動手演示實驗，是指教師借助一定的實驗器材，通過直接動手操作的方式演示實驗，將實驗過程直觀展現(xiàn)在學生眼前；視頻演示實驗，是指教師根據(jù)實驗教學主題，提前準備相應(yīng)的視頻素材，在課堂上用大屏幕直觀展現(xiàn)實驗視頻，學生認真觀看。探究實驗與演示實驗不同，探究實驗更加重視突出學生主體地位，教師通過布置實驗任務(wù)，學生個人或小組合作，借助相應(yīng)實驗材料，經(jīng)歷設(shè)計實驗、實驗操作、實驗探究的過程，進而得出一定的結(jié)論，提升實驗?zāi)芰Γ纬煽茖W素養(yǎng)。

二、小學科學直觀實驗教學的流程

小學科學直觀實驗教學的流程主要包括：明確實驗探究主題，準備實驗器材，進行猜想與假設(shè)，設(shè)計實驗流程，個人或合作操作實驗，分析實驗數(shù)據(jù)，交流與探討實驗，得出相應(yīng)結(jié)論。在交流與探討的過程中，學生還可以根據(jù)數(shù)據(jù)分析的情況，修正實驗方案，繼續(xù)進行實驗，最終得出更為科學、準確的結(jié)論。

以教科版四上“讓弦發(fā)出高低不同的聲音”中“研究弦的音高和哪些因素有關(guān)”的實驗為例。一是選定一種弦樂器，如吉他，學生在小組中討論要解決的問題；二是找出哪些因素可能影響弦的音高，推斷音高變化可能存在的規(guī)律；三是在弦樂器上反復(fù)進行彈奏，驗證之前的預(yù)測；四是設(shè)計能夠讓弦的音高發(fā)生連續(xù)變化的方案，如先是手指在一根琴弦上移動，讓弦振動部分越來越短，識別音高的變化，調(diào)節(jié)弦的松緊度，手指在多根弦上連續(xù)移動，識別出音高的變化；五是修正方案，在弦上試著彈奏，探尋影響弦音高的因素；六是同學之間進行交流，總結(jié)和表達各自的觀點。

三、直觀實驗對學生科學學習成效的影響

（一）激發(fā)學生科學探究興趣

在小學科學教學中，教師根據(jù)科學課程的主題內(nèi)容，結(jié)合小學生的科學學習基礎(chǔ)和認知情況，引入豐富多彩的教學材料，設(shè)計科學有效的教學活動，其中就包括相應(yīng)的實驗。根據(jù)直觀實驗的內(nèi)涵與分類，教師可以準備演示實驗方案或者探究實驗方案，提前要求學生做好相應(yīng)的準備。在課堂上，教師通過動手演示或視頻演示實驗，以及讓學生借助實驗材料自主參與實驗，使學生在這樣的過程中，能夠有效激發(fā)學習科學的興趣，從實驗探究中獲得一些知識和技能，更好地提高科學課程的學習效果。教師根據(jù)學生實驗情況，適當進行一些點撥和指導(dǎo)，以此讓學生更好地觀察實驗，或者自主參與實驗探究。

以教科版四上“制作我的小樂器”為例，經(jīng)過上述幾節(jié)課程的學習，學生在研究樂器發(fā)出聲音的秘密后，認識了樂器發(fā)出高低不同聲音的原理。有了以上的基礎(chǔ)，教師要根據(jù)本課的主題內(nèi)容，準備中西方樂器的圖片、音頻和視頻等資源，再準備一些碗碟、筷子、木棒、木板、皮筋等實驗材料，還可以讓學生自行準備好簡單的實驗材料。在課堂上，教師先播放編鐘敲擊、琵琶彈奏、吉他彈奏等視頻，然后提問：我們是否也可以自行制作一種簡單的樂器呢？接著展示由木板、木棍、皮筋等組成的簡單小樂器，彈奏出聲響。教師通過進行簡單的演示實驗，能激發(fā)學生參與實驗探究的興趣，促進學生自行參與實驗探究。小學生借助之前準備的實驗材料，先設(shè)計制作方案，畫出制作小樂器的示意圖；再根據(jù)自己的設(shè)計，一邊制作一邊修改；制作完成后試著彈奏，看看能否發(fā)出有規(guī)律的和高低不同的聲音。教師根據(jù)小組展示的情況，引領(lǐng)學生根據(jù)優(yōu)缺點進行改進。

（二）更好地理解科學核心概念

科學觀念是科學學科核心素養(yǎng)之一，是指在理解科學概念、規(guī)律、原理的基礎(chǔ)上形成的對客觀事物的總體認識。科學觀念內(nèi)涵豐富，在小學科學教學中，教師要讓學生更好地形成科學觀念的核心素養(yǎng)，首先應(yīng)讓學生很好地理解科學核心素養(yǎng)。直觀實驗對小學生科學學習成效的影響，還體現(xiàn)在輔助學生理解科學核心概念方面。因此，教師還要根據(jù)課程中實驗的主題，提前準備一些實驗材料，在課堂教學中借助直觀實驗，幫助學生更好地理解科學課程中的核心概念。學生在教師的指導(dǎo)下參與實驗探索，從實驗中理解和總結(jié)相關(guān)科學核心概念。

例如教科版四上“食物中的營養(yǎng)”一課，主要是讓學生認識食物中的營養(yǎng)成分，明確食物中的營養(yǎng)成分通常包括糖類、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、無機鹽和水，知道這些都是維持人體生命活動的必備營養(yǎng)物質(zhì)，要養(yǎng)成均衡膳食的良好習慣。為讓學生初步認識淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)這些營養(yǎng)的相關(guān)概念，教師可提前準備相應(yīng)的實驗材料，如饅頭、植物油、花生仁、碘酒等。在課堂上，教師先演示用碘酒檢驗食物中是否有“淀粉”的實驗，在饅頭塊上滴入碘酒，觀察顏色變化，發(fā)現(xiàn)滴入碘酒的部分變?yōu)樗{色。因此，教師以此初步總結(jié)關(guān)于“淀粉”的概念：能夠讓碘酒變藍的營養(yǎng)物質(zhì)是淀粉。基于此背景，教師要求學生按照課本上的步驟，用植物油、棉簽、花生仁等材料檢驗脂肪。教師根據(jù)學生用棉簽蘸植物油擦紙的實驗情況，播放用蘇丹III或蘇丹IV檢驗脂肪的實驗視頻，發(fā)現(xiàn)含有脂肪的部分分別呈現(xiàn)橘黃色和紅色，以此總結(jié)脂肪的概念。教師還要帶領(lǐng)學生檢驗食物中的蛋白質(zhì)，使用雙縮脲試劑滴入蛋白中產(chǎn)生紫色反應(yīng)，以此總結(jié)蛋白質(zhì)的概念。在以上的實驗中，教師先通過演示實驗的方式，讓學生認識檢驗食物中營養(yǎng)物質(zhì)的基本方法，之后再讓學生自主參與探究實驗，經(jīng)歷實驗探究的過程，最后再通過播放實驗視頻等方式進行總結(jié)，得出科學核心概念，能夠提高教學成效。

（三）培養(yǎng)學生科學思維能力

基于科學思維核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，教師要重視引領(lǐng)學生進行模型建構(gòu)，參與到推理論證中，形成創(chuàng)新思維。直觀實驗涉及實驗設(shè)計、實驗操作、觀察思考、數(shù)據(jù)分析、歸納總結(jié)等，在這樣的過程中，學生需要基于實驗數(shù)據(jù)進行推理論證，從不同視角分析和探究問題，結(jié)合經(jīng)驗事實，抽象概括客觀事物，建構(gòu)一般模型，能夠形成科學思維素養(yǎng)。因此，教師還要在小學科學教學中引入直觀實驗任務(wù)，要求學生根據(jù)課程主題，結(jié)合實驗主題，參與探究實驗，經(jīng)歷實驗探究的過程，以此更好地熟悉實驗設(shè)計與操作流程，還能形成科學思維素養(yǎng)。

（四）提高學生探究實踐能力

為讓學生更好地認識和探究自然、獲得科學知識、解決科學問題、提高科學探究能力和自主實踐能力等，教師要重視培養(yǎng)學生探究實踐素養(yǎng)。基于小學科學中的相關(guān)課程，結(jié)合實驗主題，教師要布置自主實驗與合作實驗任務(wù)，要求學生基于實驗的主題，參與到實驗設(shè)計、實驗操作、實驗探究中。學生需提出科學問題，以此合理猜想和假設(shè)，制定實驗計劃，準備實驗材料，設(shè)計實驗過程，并參與實驗操作，得到一些數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析，最終得出某些結(jié)論。在這樣的過程中，學生可以有效提高探究實踐能力。

例如，教科版四上“運動與摩擦力”一課的重點是讓學生認識摩擦力產(chǎn)生的原因。知道摩擦力有大小及其與物體的運動方式有關(guān)，能通過實驗探究運動與摩擦力大小之間的關(guān)系，嘗試運用不同思路與方法進行科學探究，認識到人們要通過持續(xù)改進技術(shù)增大或減小摩擦力。以此為基礎(chǔ)，各個小組自主參與實驗探究過程。教師引導(dǎo)學生做模擬搬運重物的實驗，要準備木板、硬紙盒、橡皮、墊圈、滑輪、托盤等器材，設(shè)計實驗和動手操作方案：四人為一組，分別負責控制硬紙盒，向托盤中加入墊圈，當口令員和記錄員；標出硬紙盒的起點與終點，將硬紙盒放于木板上，加入橡皮等重物，裝上滑輪與托盤；從一個墊圈開始，逐漸往托盤中增加墊圈數(shù)，當硬紙盒開始運動時記錄墊圈數(shù)量，重復(fù)做三次。在完成本項實驗后，教師指引學生進行實驗分析：通過持續(xù)增加墊圈數(shù)量感受硬紙盒所受阻力，這是改變了力的大小，當硬紙盒中墊圈數(shù)量少時，在阻力影響下保持靜止，達到一定數(shù)量時，要克服阻礙運動的力，硬紙盒才能運動，這種阻力就是摩擦力。

（五）促進形成正確態(tài)度責任

在小學科學教學中，教師還要重視培養(yǎng)學生態(tài)度責任素養(yǎng)，這包括嚴謹求實、大膽質(zhì)疑、追求創(chuàng)新以及健康生活的科學態(tài)度，熱愛自然、保護環(huán)境等社會責任。教師通過實施實驗教學，能更好地促進學生形成正確的科學態(tài)度與社會責任。

以教科版四上“營養(yǎng)要均衡”一課為例，基于這個主題內(nèi)容，教師可以通過實施直觀實驗教學，要求學生自主設(shè)計營養(yǎng)食譜，培養(yǎng)學生熱愛自然、節(jié)約資源、保護環(huán)境的社會責任，以及形成健康的生活態(tài)度。教師先借助關(guān)于動植物生長的實驗視頻，讓學生認識到食物來之不易，認識到要節(jié)約糧食，主動承擔起保護環(huán)境的責任。教師通過布置自主設(shè)計一周健康食譜的任務(wù)，要求學生遵循“中國居民平衡膳食寶塔”，根據(jù)小學生攝入營養(yǎng)的情況，利用常見食材自主設(shè)計健康食譜。教師根據(jù)學生的展現(xiàn)情況，對其進行點評，引入規(guī)范的一周營養(yǎng)食譜。

綜上所述，基于新課標的課程理念，在小學科學教學中，教師結(jié)合演示實驗和探究實驗等直觀實驗教學，遵循科學實驗的流程，展示各種各樣的科學實驗。引領(lǐng)學生參與實驗設(shè)計、實驗操作、實驗探究等，經(jīng)歷分析與研究、交流與探討的過程，逐步得出實驗結(jié)論，對小學生科學學習成效有著諸多正向的影響。教師通過運用直觀實驗教學，能全面提高小學科學教學的效果。

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