指向科學素養的實驗教學途徑

〔摘 要〕 實驗是小學科學教學中最常用、最具有實踐性的教學形態?？茖W素養是核心素養的重要一環，實驗教學是不可或缺的培養科學素養的內容和措施。指向科學素養的實驗教學，其樣態是建立科學素養目標體系，設計深度學習的教學方案，完善數字化的實驗設備和實施教—學—評一體的教學。培養學生的科學素養，可以創設實驗情境，激發學生學習興趣；鼓勵學生動手操作，培養學生探究意識；整合多種方法，發展學生科學思維；實施評價機制，提高學生科學素養。

〔關鍵詞〕 小學科學；科學素養；實驗教學；策略

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻標識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2024） 23 010-012

實驗教學是國家課程方案和課程標準規定的重要教學內容，是培養創新人才的重要途徑。2022年版《義務教育科學課程標準》明確提出：科學課程旨在培養學生的核心素養，為學生的終身發展奠定基礎?？茖W素養是核心素養的重要一環，實驗教學是不可或缺的培養科學素養的內容和措施。通過實驗操作，學生親身體驗和探究科學知識的過程，在學中做，做中學。小學生只有具備良好的科學素養，才能真正理解和掌握與其認知水平和年齡相適應的科學知識、科學方法，才能激發對大自然的好奇心和對學習的興趣。在小學科學實驗教學中，教師應基于核心素養，積極思考符合學生自身發展的實驗教學方法，創設實驗情境，激發學生學習興趣；鼓勵學生動手操作，培養學生探究意識；整合多種方法，發展學生科學思維；實施評價機制，提高學生科學素養。

一、指向科學素養的實驗教學樣式

科學素養不僅包括知識與技能本身，而且包含了獲得知識與技能的方法及其認知過程。國際上也普遍將科學素養概括為這三個組成部分。指向科學素養的小學科學實驗教學，其樣式是體系化、有深度學習、數字化的實驗設備和教—學—評一體的課堂。

建立科學素養目標體系?？茖W素養作為我國科學教育目標的核心詞，與科學課程目標之間具有不可分割的聯系?？茖W課程目標包括三個方面的內容：一是核心素養的內涵；二是科學課程總目標；三是學段目標。在實驗教學中，教師要建立科學素養目標體系，充分理解和把握核心素養的內涵，領會課程標準中學科核心素養具體包括哪些方面。只有這樣才能更好地設計指向核心素養發展的教學目標。教師要熟悉課程教學總目標和學段目標。新課標明確了課程總目標和學段目標，對每個學段的目標有具體要求。因此，教師要依據課程標準，將實驗教學內容核心素養具體化，建立科學素養目標體系。要整合多種教與學的方式，因材施教，合理設計科學素養目標體系。

設計深度學習教學方案。成功的教育是讓學生自己“悟出來”，而非教師直接“教出來”。但怎樣才能使學生“悟出來”又“悟得快”？這就需要教師的指導。培養科學素養必須有深度學習，讓學生通過多層感知，融會貫通，掌握知識。因此，在實驗教學中，教師要設計有深度學習的教學目標、教學內容和教學方法，從實驗內容、實驗器材、實驗方法、如何得出結論等方面，精心設計。教學目標要清晰明了，懂得教學中“怎么教”“教什么”，有意識地“挖掘”實驗背后隱藏的感性知識，并把它梳理清楚。在深度學習方案中，學生是積極主動的學習者，教師是引導者，教學設計是教師給學生的學習“路線圖”。所以說，教師教法很重要，要更多去關注學生的學，知道學生學會什么、怎么學會，讓真實學習真正發生。

完善數字化的實驗設備。設施、設備是保證實驗教學正常開展的基礎條件。如果學校連實驗場室、實驗器材都沒有，又怎能開展實驗教學？何談培養學生的科學素養？因此，學校要配備能滿足實驗教學正常開展的探究實驗室、實驗器材等，讓學生能體驗教材設計的每一個實驗，為小學科學新課程標準的實施提供良好的物質條件。特別是一些數字化的實驗設備，如電子白板、班班通網絡、人工智能實驗室，以及人工智能課程等，要盡可能普及，著力培養學生的科學素養。

實施教—學—評一體教學。沒有評價的課程是不完整的。評價是檢驗教學的重要環節。教師要想上好課，就必須先學會評價。教師在課堂上的形成性評價，就如同工廠的零件檢測儀器，機械零件一經儀器檢測就知道是否合格。如果教師沒有足夠的教學能力，課堂教學就是生產出來后還未檢測的零件，也會“腳踏西瓜皮，教到哪里是哪里”，注定是低效或無效課堂。因此，教學中要盡可能體現教—學—評一體化，對每節課設計教學目標，按教學目標把一節課劃分成幾個時間段，每個時間段聚焦一個目標，對每個目標進行評價。當然，教師在實際操作時，要考慮具體情況，采用多種形式，不要生搬硬套。

二、指向科學素養的實驗教學目標

指向科學素養的實驗教學目標主要有科學觀念、科學態度、探究能力和科學思維等方面。

使學生形成基本科學觀念。小學生處于知識認知和發展的起步階段，開設科學課程是讓學生掌握與其年齡階段和認知水平相適應的科學知識，初步認識科學本質，形成基本的科學觀念，同時，能夠解釋日常生活中遇到的一些自然現象，解決簡單的實際問題。實驗是促進學生理解和掌握知識的一條很好途徑，實驗結果是最感性和直觀的。在實驗教學中，教師要通過實驗器材、實驗方法、實驗現象、實驗結論等，為學生掌握科學知識提供感性材料，促進學生對知識的理解，從而形成基本的科學觀念。

是培養學生良好的科學態度?？茖W態度就是實事求是，尊重客觀事實，不主觀臆斷。培養學生良好的科學態度，對學生的思想品德、身心發展和智力培養極為重要。教師要不斷深化改革實驗教學，幫助學生在多元化的教學中樹立科學的態度，培養科學素養。要通過實驗，培養學生對自然現象保持好奇心和敢于探究的態度；培養學生對新事物和探究過程中發現的問題勤于記錄的良好習慣；培養學生基于證據和邏輯敢于提出自己的見解，實事求是，尊重客觀事實，不迷信權威，敢于質問，追求創新等基本的科學態度，形成正確的價值觀和社會責任感。

注重培養學生的探究能力。小學生的思維相對比較活躍，具有跳躍性，喜歡新穎且具有探索性的學習內容。在實驗教學中，教師可以通過課堂互動、學習引導、情境創設等方式，調動學生動手、動腦的積極性，引導學生開展實驗探究，并且由目標認同、自主選擇，逐步過渡到自我設計學習目標。改變以往實驗時照著教師的方法和要求去做，依葫蘆畫瓢的狀況，促使學生自己想辦法解決實驗中的問題，確立自己的知識技能目標，培養探究能力。

四是培養學生的科學思維?？茖W思維對科學探究、技術與工程實踐過程至關重要。要充分認識學生的思維特點和個體特征，把握學生的發展與學習方式，激發學生的學習興趣和求知欲。通過一些新穎方法和實驗，培養學生掌握基本的思維方法，形成具有分類與比較、概括與抽象、綜合與分析、演繹與歸納、想象與聯系及發散思維等基本的思維意識；逐步培養學生初步的模型理解和模型建構能力、推理與論證能力和科學思維能力。

三、指向科學素養的實驗教學途徑

讓學生動手動腦、積極體驗，是培養學生科學素養的重要手段。

（一）創設實驗情境，激發學生學習興趣

創設實驗情境是科學課程教學中一個很好的教學手段，它運用生動具體的實驗場景，以教師為主導，引導學生自主探究，使課堂變得有趣，不再枯燥乏味，激發學生的學習興趣，讓學生在學習中能夠長久保持注意力，進而使學生在已有知識的基礎上建構新概念。例如，講授蘇教版四年級下冊《熱脹冷縮》這節課時，教師可以先做演示實驗，操作兩支溫度計，探究液柱上升或下降的原因。當第一支溫度計放入熱水中，液柱會慢慢上升；當第二支溫度計放入比常溫低的冷水中，液柱又會慢慢下降。此時，學生會感到好奇：為什么會這樣呢？如果教師此時再運用一些鼓勵學生思考的語言，學生的學習興趣就會激發，極大地調動起探究新知識的欲望，讓學生自己研究液體、氣體和固體受熱和遇冷時體積的變化就水到渠成。

（二）鼓勵動手操作，培養學生探究意識

實驗的目的是讓學生通過動手操作，觀察實驗現象，從而獲得感性認識，掌握科學知識。小學科學一至六年級教材中有一百多個實驗內容，其中多數是探究性實驗，對學生探究意識和探究能力的培養有很大作用。探究式學習對學生學習科學知識非常重要。指向科學素養的實驗教學，應鼓勵學生多動手、動腦，引導學生大膽探究，并以問題作為研究目標，提出符合邏輯的實驗結論。同時，對實驗的結果給出合理解釋與評估。如教學蘇教版四年級上冊《給動物分類》這一課，當講到脊椎作用時，教師可以讓學生相互摸脊椎，并提問：脊椎是什么形狀的？一節一節的脊椎連起來后有什么作用？讓學生進行研究。隨后，讓學生拿出準備好的材料自己制作脊椎模型，由此引導學生動手操作，有利于培養學生的探究意識。

（三）整合多種方法，發展學生科學思維

整合啟發式、探究式、互動式、體驗式和項目式等各種教與學的基本方式，設計并實施能夠促進學生深度學習的思維型科學探究，是小學科學改革的重要方向，也是培養學生科學思維的主要途徑。培養科學思維是現行義務教育科學課程標準的要求，也是核心素養教育的要求。實驗教學是培養學生科學思維的重要途徑。因此，在實驗教學中，要針對教學內容，依據學生的實際情況、實驗場地和器材等方面的條件，整合方法，因材施教，因地制宜，促進學生深度學習，活躍學生的科學思維。以蘇教版五年級上冊《熱輻射》教學為例，教學這節課時，適逢下半年的初冬季節。在教學中，教師可讓學生聯系實際，引導學生了解“熱輻射”概念。隨后，用探究式教學方法引導學生利用身邊的材料做一個簡易太陽灶實驗，普及“熱輻射”概念；用互動式和體驗式教學方法理解熱傳遞方式。由此，通過多種教與學方式的整合，能更好地提高學生的科學想象力，促進科學思維的發展。

（四）實施評價機制，提高學生科學素養

實驗教學評價是提高實驗教學質量的關鍵環節，評價的主要目的是促進教師實驗教學方式的改進和學生實驗技能的發展。在教學中，要制訂小學科學實驗教學評價體系，對學生的實驗操作進行評價，并納入學生綜合素質考評。要重操作、重能力，多維度評價，使評價不但成為檢驗學生學業情況和促進教師實驗教學能力提升的有效舉措，更是促進學生科學素養發展的有效措施。一是評價標準要完善。科學合理的評分標準和評分細則至關重要，既可以有效檢測學生對實驗的操作情況、知識的掌握程度，還能夠激勵學生積極學習，樹立嚴謹的科學態度。二是評價方式要豐富。對不同的評價內容、不同的評價目的要有不同的評價方式：對概念、結論等理論性知識側重于紙筆測試，評價學生的理論水平；對操作實踐類側重于操作過程是否規范，評價學生的實踐能力；對日常的實驗學習，要側重于評價學生學習態度和學習表現，促進對科學學習的熱愛。三是評價內容要細化。依據教—學—評一體化原則，從學生各個能力方向等設計多維度評價內容，全面檢測學生在科學實驗教學中對知識的掌握情況。四是增加評價主體。通過學生自我評價、小組評價等方式，引導學生反思提升，激發學生改進和發展的內驅力，促進學生科學素養發展。

小學生的科學素養還處在啟蒙階段。在科學實驗教學中，教師要依據小學生的生理特點、認知規律、興趣愛好等，結合多種教與學的方法，制訂合理的實驗教學策略，因材施教，激發學生的求知欲，掌握科學知識，促進學生科學素養的發展。

參考文獻

[1]劉靜，鮮曉紅.鄉村振興背景下涼山彝區初中生物學實驗教學的調查研究：基于涼山普格縣中學的調查[J].中學生物教學，2023（14）：53-56.

[2]中華人民共和國教育部.義務教育科學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2022.

[3]鐘立.科學素養中化學素養的探析與培養[J].化學教育，2013（11）：3-5.

[4]王學男，葉寶生.科學素養的維度研究對我國科學教育三維目標的啟示[J].首都師范大學學報（自然科學版），2011（2）：60-64.

[5]胡衛平，郭習佩，季鑫等.思維型科學探究教學的理論建構[J].課程·教材·教法，2021（6）：123-129.

[6]翟長海.基于科學思維培養的高中物理實驗教學研究[J].中學教學參考，2023（35）：50-52.

[7]霍麗榮.關于實驗教學評價的思考[J].實驗教學與儀器，2021（6）：77-79.