趣味化學實驗培養小學生科學素養的教育實踐研究

【摘 要】提升小學生的科學核心素養是當今科學教學的關鍵任務。文章以贛南地區三所小學為研究對象，從科學課堂、學生主體、實驗實踐等方面開展趣味化學實驗培養小學生科學素養的實踐研究，并提出利用趣味化學實驗提升小學生科學素養的建議，包括注重趣味化學實驗與生活場景的聯動，通過科學交流活動拓展趣味化學實驗的應用，以多元化教學形式助推趣味化學實驗開展，強化實驗教學中的反饋機制，利用課后活動延伸趣味化學實驗，家校合作營造科學學習環境。

【關鍵詞】趣味化學實驗 科學素養 教育改革 實踐研究

【中圖分類號】G633.8 " 【文獻標識碼】A" 【文章編號】1002-3275（2024）19-65-05

小學階段科學素養的培養具有深遠意義，不僅可以提高學生的實踐能力和科學思維能力，為學生后續發展奠定基礎，而且與國家教育發展政策保持一致，有助于為建設科技強國培養潛在人才，對我國的長遠發展至關重要。通過趣味化學實驗新興教學方式，能夠有效激發學生的好奇心和探索欲。［1］學生親身參與實驗操作，不僅能更好地理解抽象的科學原理，而且能提升觀察能力和解決問題的能力，在探索中不斷學習、實踐、創新。趣味化學實驗在國外兒童科學啟蒙教育中的應用已有多年歷史，我國對這一領域的實踐研究尚處于起步和探索階段，并且研究對象多集中為初高中學生，對小學生的系統研究較少。［2］鑒于此，本研究選取贛南地區三所小學為例，著眼于小學生科學素養的啟蒙與培養，通過趣味化學實驗與調查問卷等實踐研究方式，從課堂、學生、實驗實踐等方面展開研究。

一、研究方法與設計

（一）研究對象與方法

在小學生科學素養的培養進程中，一至三年級學生主要學習基礎知識，對科學尚未有深入認知與概念。四至六年級是啟蒙的關鍵時期，學生開始自主思考并具有一定的實踐操作能力。本研究選擇四年級學生作為研究對象，分析當前小學生科學素養的培育現狀，并探索促進學生科學素養發展的有效途徑。為使研究更具地區代表性，選取贛南地區三所不同行政區域劃分下的小學進行調查，包括獲評首批全國中小學科學教育實驗校的市屬某大學附屬X小學（以下簡稱X小學）、贛州市某縣Y小學（以下簡稱Y小學）與贛州市某鎮Z小學（以下簡稱Z小學）。本研究采用問卷調查的方式，對贛南地區四年級學生的科學素養現狀進行評估。問卷從“興趣態度”“認知能力”“動手能力”“思維能力”四個維度評估學生的科學素養水平，題目形式包括基本信息題、單選題、簡答題。采用李克特5級評分標準，對選擇題答案進行1～5分賦值，最終運用SPSS軟件進行數據統計和處理。

（二）趣味化學實驗的實施方法與設計

以皮亞杰認知發展階段理論、陶行知的生活教育理論作為理論基礎，首先圍繞研究主題搜索關鍵詞，查找與教學內容或生活實踐相關的化學實驗，做好前期準備，包括準備實驗材料和設計實驗方案。其次與學校的實驗員進行協調溝通，基于趣味性、生活性、可操作性等基本原則進行預實驗操作，探究實驗的可行性與成功率等，并根據整體的實驗預期效果設計教案。最后依據教案在贛州市某學校開展課堂模擬教學，結合學生上課情況和教師的課后反饋對教學效果進行評估。具體如圖1所示。

在進行趣味化學實驗課堂教學前，研究人員將班級學生分為多個實驗小組，并發放所需實驗器材。課堂正式開始后，研究人員以簡短的開場白引入“大象牙膏實驗”，介紹實驗材料與生活的聯系，以吸引學生的注意力，激發學生的實驗興趣，繼而開展“燒不壞的手帕”“彩色雨滴”“瓶子吹氣球”等趣味化學實驗。在實驗過程中，教師積極引導學生參與觀察實驗現象，并解釋原理，激發學生對科學實驗探究的熱情，鍛煉其動手實踐能力。在實驗教學結束后，通過觀察學生的課堂表現、課后交流反饋，以及發放調查問卷等方式，全面了解實驗教學效果，分析趣味化學實驗對小學生科學素養發展的影響效果。其中，調查問卷包括兩個部分：第一部分為調查對象基本信息，一共2道題；第二部分為課堂實驗教學實施效果調查，一共12道單選題和1道開放簡答題。

二、小學生科學素養現狀調查結果分析

實驗前，研究人員分別在X小學、Y小學、Z小學發放調查問卷199份、255份、251份，共計705份，回收704份，回收率達99.9%。

（一）小學生科學素養的整體分析

根據調查結果，對小學生科學素養四個維度現狀進行描述性統計，結果如表1所示。

從表1可以看出，所調查地區小學生的科學素養四個維度均值在3.7以上，說明他們的科學素養整體發展良好。數據顯示，學生科學素養的四個維度發展較為均衡，認知能力和興趣態度培養效果良好，大部分學生能正確回答科學問題并主動探索科學知識，科學認知能力得到一定程度的開發。但動手能力和思維能力相對較弱，可能是由于科學課堂側重知識傳授而較少為學生提供思維培養和實踐操作的機會。具體來說，科學課堂實驗較少且演示實驗的實踐性不足，課堂教學的科學知識與生活實際聯系較少，學生對科學知識理解較為淺薄；學生在課后對于科學問題的探討時間少，科學思維啟發不足，科學潛能未被充分挖掘與開發。總的來說，學生的科學素養整體呈現良好發展態勢，但動手能力和思維能力有待進一步提升。

（二）不同行政區域下小學生科學素養特征分析

對不同行政區域下小學生科學素養四個維度現狀進行比較，分析結果如圖2所示。

從圖2可以看出，3所不同行政區域小學生科學素養四個維度的評價均值都在3.0以上。根據數據進行排序，依次為Y小學、X小學、Z小學。這一排序結果說明，不同行政區域小學生的科學素養培養與發展情況良好，但存在一定差異。具體來看，三所學校的學生在興趣態度、思維能力、動手能力維度的評價差距較小，而在認知能力方面存在較大差距，其中，Y小學在該維度的評價最佳。從行政區域劃分來看，縣級小學對學生科學素養培養與發展重視程度高，市級小學這方面發展較早且整體良好，而鄉鎮小學這方面起步相對較晚，發展相對滯后。在具體培養方面，Y小學注重學生科學認知能力的培養，X小學注重學生多維度并舉發展，而Z小學仍處于起步階段。

總的來說，三所學校學生在興趣態度、動手能力、思維能力上表現較為一致，由于小學時期學生對外探索意愿較強，在學校和家長的正確引導下，學生普遍對科學學科表現出濃厚的興趣。另外，學校或多或少地會受到知識本位觀念的影響，較為強調學生認知方面的發展。對此，建議小學在科學教育中更加注重培養學生的綜合能力，特別是動手實踐能力，增加課堂趣味化學實驗，促進學生科學素養的整體提升，以更好地適應未來社會的發展需要。同時，鄉鎮地區小學的科學教育面臨諸多挑戰，較為突出的方面為家庭對學生科學素養培養關注不足，導致學生缺乏課外科學學習動力。對此，構建家校共育模式顯得尤為關鍵。通過加強學校和家庭的合作，將科學教育拓展至家庭中，使家長了解孩子科學學習進度并為孩子創造更多科學探索的機會，從而潛移默化地提高學生的科學素養。

三、趣味化學實驗教學實踐效果

在趣味化學實驗結束后，研究人員向參與學生發放調查問卷，以評估實驗教學效果。共發放問卷300份，回收292份，回收率達97.3%，調查問卷結果匯總見表2。

表2中的調查問卷問題可以分為三個板塊，即學生對趣味化學實驗的認可度（第3～6題）、科學探究能力（第7～11題、第14題）、科學認知與情感（第12～13題）。

在學生對趣味化學實驗的認可度板塊中，學生對本次開展的趣味化學實驗表現出較高的認可度。在問題5“你最喜歡哪種科學課堂活動方式？”中，超過94%的學生表示最喜歡通過做趣味小實驗進行科學課堂活動，表明他們對實驗課極為感興趣。與單純的課堂講授相比，化學實驗課更能激發學生興趣，主要原因在于其教學內容緊密結合日常生活，并且學生能親自動手操作，與同伴合作探究。這種方式不僅有助于學生更好地理解和掌握相關科學知識，而且能鍛煉他們的思考能力。學生在實驗過程不僅能正確使用相關實驗設備和試劑，而且能發現化學與生活的密切聯系，并運用所學知識解釋生活現象。總的來說，趣味化學實驗有助于激發學生的科學學習熱情，引導他們自主實踐并主動思考，對于提升他們的核心素養有很大的幫助。

在科學探究能力板塊中，學生普遍表現出嚴謹認真的態度。他們經歷了提出問題、形成假設、驗證假設、解決問題、得出結論的探索過程，從中體驗到了科學研究的樂趣。以趣味化學實驗為小學科學主要教學方式，較為貼合小學生的思維特點，并滿足其認知發展需求。通過親身體驗與直接感知，學生的自主學習、小組合作、解決問題的能力均有所提升。在問題14“對于老師提出的課外趣味化學實驗，你會回家嘗試嗎？”中，有將近98%的學生對課外趣味實驗表現出極高興趣，這反映了學生對科學研究的熱情。學校可通過開設課后延時課程，組織學生進行科學小發明、科學小制作等活動，以此激發學生的創新思維，培養其科學探究能力，并維護他們對科學的濃厚興趣。

在科學認知與情感板塊中，發現大部分學生對化學存在畏懼心理，認為化學用品具有危險性，還有少部分學生對實驗或生活中的廢棄物的處理方式不明確。這反映部分學生對日常生活中的化學缺乏關注，對環境問題關注較少，環保意識亟待提高。通過開展化學啟蒙教育實踐活動，學生可以認識到化學無處不在，豐富學生對生活中化學知識的認知，并提高學生對化學的整體認知和情感。此外，在“雙碳”背景下，培養小學生的可持續發展意識，是實現環保教育的重要一環。通過主題班會、環保主題實踐活動等化學啟蒙教育，可以引導學生關注生活中的簡單化學知識，形成對化學的正確認知和情感，從而養成良好的環保行為習慣。

通過整合調查問卷的開放式問題反饋，形成學生對趣味化學實驗課程的評價反饋關鍵詞云圖（見圖3）。其中，最常出現的詞是“多做實驗”，其他與實驗和科學素養相關的詞也頻繁出現，表明學生的科學探索欲望和學習科學知識的意愿較強。學生認識到科學具有一定難度和潛在危險性，但仍然希望通過思考和討論來解決自身的科學疑問。總的來說，趣味化學實驗有助于提升學生的科學素養，有助于激發他們對科學的興趣，培養其獨立探索和研究的意識。

四、趣味化學實驗提升小學生科學素養的建議

本文結合贛南地區的教學實踐，提出以下改進趣味化學實驗，提升學生科學素養的建議：

第一，注重趣味化學實驗與生活場景的聯動。小學生對周圍環境充滿好奇，可設計一些簡單有趣的趣味化學實驗，如“水的表面張力”“自制指南針”，讓學生在動手操作中發現科學現象，感受科學知識在生活中的廣泛應用，從而增強學生的動手能力和科學探究意識。此外，教師還可以鼓勵學生課后自主觀察生活中的自然現象，以生活化的視角激發學生的科學興趣。

第二，通過科學交流活動拓展趣味化學實驗的應用。通過與鄰近中學、高等學校、科研機構合作，為學生提供豐富的科學實踐機會，如組織參觀實驗室、參與科普講座、體驗使用科學設備等，讓學生親身感受實驗操作過程，從而更深入地理解實驗背后的科學原理。這種合作模式不僅能夠拓展學生的視野，而且能夠激發他們主動探索的熱情。

第三，以多元化教學形式助推趣味化學實驗開展。趣味化學實驗的教學不應單一化，教師需要設計豐富多樣化的課堂活動。例如可以組織小組合作，讓學生通過討論和協作解決實驗中遇到的問題；可以開展科學競賽，激發學生的創造力和競爭意識；還可以融入科學史和趣味故事，讓學生了解科學家發明創造的歷程，將實驗與科學文化相結合，幫助學生更全面地理解科學知識。

第四，強化實驗教學中的反饋機制。在教學過程中，教師應重視學生對實驗的反饋，并根據實際情況調整實驗內容和教學方法。例如可以通過提問或討論的方式，了解學生的操作感受和對實驗結果的理解。同時，教師應引導學生提出延伸性問題，培養學生的批判性思維和探究能力。教師可基于學生的反饋優化實驗設計，使課堂更契合學生的需求，從而提升教學效果。

第五，利用課后活動延伸趣味化學實驗。“雙減”政策為學校開展課后活動創造了條件。學校可以設計豐富多樣的課后科學活動，如“科學主題探究日”。這種延展性學習模式能夠在培養學生科學興趣的同時，深化學生的知識理解。

第六，家校合作營造科學學習環境。家庭環境對學生科學素養的培養至關重要。學校可以通過舉辦親子趣味化學實驗活動，讓家長與孩子共同參與實驗操作，并討論實驗原理。這類活動不僅能激發學生對科學知識的興趣，而且能讓家長更好地了解科學教育的重要性。此外，學校可以通過開展講座或發放宣傳手冊，指導家長在日常生活中輔助孩子開展科學學習，如通過陪同觀察自然現象或閱讀科學書籍，幫助學生形成科學思維方式。

【參考文獻】

［1］武青華，宋曉萱．趣味化學實驗在小學科學教學中的應用：評《小學科學教學變化與展望》［J］．應用化工，2023，52（4）：1305．

［2］陳凱，陳博，趙鈞若．基于趣味化學實驗的小學生化學啟蒙教育［J］．化學教育，2010（9）：38-41．