創新實驗教學 培育學生核心素養

〔摘" "要〕" 在新時代教育背景下，小學科學實驗教學占據著科學課程的關鍵地位，肩負著培育學生科學素養的重要使命。創新實驗教學是學生汲取科學知識、練就科學探究本領的核心所在，更是錘煉學生科學思維的“練兵場”，能激發潛藏在學生心底的創新精神，讓他們敢于突破常規、大膽設想。本文以小學科學創新實驗教學與學生核心素養聯系和現狀問題為基礎，結合教學案例闡述改進實驗裝置、優化實驗條件、拓展實驗內容、創新教學方法、完善評價體系等具體策略，為小學科學實驗教學的提質增效尋覓方向。

〔關鍵詞〕" 小學科學；實驗教學；學科核心素養；改進與創新

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）13" " 0118-03

小學科學教育是學生開啟科學探索之門的鑰匙，對于培養學生的科學思維、創新意識和實踐能力起著奠基性的作用。實驗教學作為科學知識與實踐操作的橋梁，隨著教育理念的不斷更新與發展，創新實驗教學以其獨特的直觀性、互動性和探索性，成為實現核心素養目標的重要突破口，對塑造學生科學認知、激發其科學興趣具有重要意義。

一、創新實驗教學與培育學生核心素養的關系

（一）有助于激發學生科學興趣確立科學觀念

創新實驗教學擁有直觀、生動且充滿趣味的獨特優勢，仿若具有神奇的魔力，能在轉瞬之間牢牢抓住學生的目光，把他們對科學的好奇與探索熱情充分點燃，化為內在的驅動力，促使他們主動投身于科學知識的學習。例如，在教科版“電路”單元《簡易電路》的實驗中，學生通過親手操作，觀察燈泡的亮起與熄滅，不僅感受到了電的神奇魅力，更在動手操作中初步形成了關于電路和電流的科學觀念。這種通過親身體驗獲得的科學觀念，相較于單純地講解理論，更加深入人心，更加持久。

（二）有助于培育學生探究能力鍛煉科學思維

創新實驗教學著力營造開放自主的學習氛圍，激勵學生大膽質疑、踴躍提問，繼而依據所學與所思，獨立自主地構思、擬定實驗方案，以嚴謹的態度投身實驗實操環節，最終運用科學思維與方法，對實驗結果條分縷析、解讀探究。學生在這一過程中，不斷鍛煉觀察細節的眼力、深度思考的腦力、精準分析的判斷力，以及高效歸納的總結力，科學思維越發成熟。

（三）有助于學生樹立科學態度強化責任意識

創新實驗教學注重學生實驗的規范性、記錄的真實性、結果的準確性。實驗過程能讓學生養成嚴謹、認真的習慣，凡事都講究實事求是。這更增強了他們對科學研究的責任感，還能在學生心里種下一顆種子，讓他們打心底里覺得科學研究是件嚴肅的事情，得對自己做的事負責到底。

二、實驗教學培育學生核心素養存在的問題

開展實驗教學益處頗多，靠學生親眼看、親手記，支撐后續思維運轉。因此，強化科學實驗教學的創新與實踐，對于培育學生的科學素養具有不可或缺的重要性。但是，目前常規科學實驗教學中卻存在著一些問題。

（一）教學刻板，思維發展不足

傳統實驗教學往往局限于實驗室內的標準器材及教材配套的實驗裝置，這種方式未能充分融入日常生活實際，存在實驗現象不夠直觀、操作步驟復雜難以掌握等問題。這種現象不僅限制了學生突破固有思維模式的能力，也阻礙了他們創新思維的培養，因此，現有實驗教學有的過于刻板，在促進學生思維發展方面顯得力不從心。

（二）脫離生活，應用價值不高

科學實驗教學內容大多是驗證性的實驗，和生產生活聯系不緊密，學生只是體驗了實驗的過程，幾乎不會運用于生活實際。在教科版“計量時間”單元《制作水鐘》的實驗教學中，學生只是知道了水可以被用來計時，卻對實驗內容缺乏興趣，這與實驗內容與社會生活現狀（用手表、手機等科技手段進行計時）相互脫節有很大關系。不能很好地體現STS教育思想，學生未能了解實驗與生產、生活及社會的緊密關系。這些教法或者觀念對學生科學素養的形成造成很大阻礙，從而影響了創新人才的培養，與當今教育的目的和社會需要相矛盾。

（三）器材限制，實驗現象不明顯

有的科學實驗由于實驗器材的限制，導致實驗現象不明顯，實驗難操作。以教科版“運動和力”單元《用氣球驅動小車》實驗為例，很多學校沒有配備與教材配套的實驗材料，即使網絡采購的一些教具也存在難以打氣，經常導致邊打氣邊漏氣的情況；釋放小車易受摩擦力的影響；測量數據時，采用米尺測量，比較費時費力。另外，還由于教材實驗無法測量反沖力的大小，教師通過讓學生比較小車行駛的遠近推測反沖力的大小。因沒有反沖力大小的相關數據作為支撐，學生比較難理解，教學效果大打折扣。

（四）評價單一，忽視操作熟練程度

小學科學實驗教學評價大部分從實驗活動手冊和綜合訓練題兩個角度進行。在“地球的運動”這個單元的實驗教學評價中，教師側重于考查學生對地球公轉、自轉等概念的理解，以及實驗活動手冊中數據記錄和結論撰寫的規范性，而忽視了學生在實驗過程中操作技能的熟練程度、對實驗現象觀察的敏銳性、基于現象提出問題和假設的創新思維能力等方面的評價。

三、實驗教學改進與創新的原則

（一）科學性原則

實驗教學應建立在堅實的科學理論基礎之上，以保障實驗設計的合理性、操作步驟的精確無誤以及實驗成效的可信度。教師在改進和創新實驗時，需深入鉆研教材知識體系，準確把握相關科學原理，嚴格遵循科學規律開展教學活動。在“宇宙”單元，建模“月相變化”實驗時，要依據天體力學原理，精確計算地球、月球、太陽之間的相對位置關系，合理選擇實驗材料和設計實驗步驟，以確保能夠準確模擬月相變化規律，讓學生獲得科學準確的認知。

（二）趣味性原則

興趣是引領學生踏入科學殿堂的“引路人”。實驗教學應充滿趣味性，通過創設生動有趣的實驗情境、精心挑選富有吸引力的實驗內容以及靈活運用多樣化的教學方法，激發學生的好奇心與探索熱情，驅動學生自發地、積極地投入實驗學習中。例如，在教科版“材料”單元教學中，教師可以引入“神奇的紙橋”實驗，讓學生嘗試用不同材質、形狀的紙張搭建紙橋，測試其承載能力。這種趣味性十足的實驗活動能夠極大地調動學生的積極性，使他們在歡樂中學習科學知識，感受科學的魅力。

（三）啟發性原則

實驗教學應成為啟發學生思維的“催化劑”。教師要善于巧妙設計問題，引導學生觀察實驗現象以及深入分析實驗結果，幫助學生發現問題、提出合理假設、自主設計實驗方案并得出科學結論。例如，在進行教科版“水”單元的“水的表面張力”實驗時，教師可以先展示一些水的表面張力現象，如水滴在荷葉上滾動呈球形，然后提出問題：“為什么水滴會呈現這種形狀？水的表面存在怎樣的力量？”引導學生思考并提出假設，進而通過實驗探究驗證假設，培養學生的創新思維和批判性思維能力。

（四）可行性原則

改進和創新實驗必須充分考量學校實際教學條件、學生的認知水平和操作能力等現實因素，確保實驗方案具有可操作性。實驗裝置應易于制作或獲取，實驗步驟應簡潔明了，實驗時間安排應合理得當，避免因實驗難度過高或條件過于苛刻而導致無法實施。例如，在選用教科版“光”單元實驗材料時，應優先選用日常生活中常見、易獲取且價格低廉的材料，如手電筒、鏡子、透明塑料片等，確保每個學生都能順利參與實驗，親身體驗光的傳播、反射、折射等現象。

四、實驗教學改進與創新的實踐探索

（一）改進實驗裝置，提升演示效果

《用氣球驅動小車》一課，教材原實驗器材為氣球、小車、簡易打氣筒、無閥噴氣管、米尺，學生因打氣難、易漏氣、易受摩擦力的影響等問題不易操作。對此，教師綜合采取如下措施：改用氣球、小車、籃球打氣筒、有閥噴氣管、激光測距儀、小車釋放和測量反沖力裝置、電子天平、鉤碼、細線；改用籃球打氣筒（展示），配備小號充氣嘴；將噴氣管換成帶有開關閥的噴氣管，改用橡膠塞堵住噴氣孔；增加小車釋放裝置，改用激光測距儀，增加反沖力大小測量裝置。由此，降低了實驗操作難度，增強了實驗的演示效果，加深了學生對反沖力大小與小車行駛距離關系的理解深度。

（二）優化實驗條件，創設適宜環境

以教科版“生物與環境”單元“比較種子發芽”實驗為例。教材實驗將綠豆種子放在濕潤的紙巾上，置于溫暖的地方觀察。但在實際教學中發現，部分種子可能因紙巾水分分布不均或環境溫度波動，影響萌發速度和效果，學生難以清晰對比不同條件對種子萌發的作用，且實驗周期較長，在課堂上難以完整呈現整個萌發過程。對此，教師可以改進實驗條件，準備多個透明塑料盒，在盒內放置等量且經過篩選的綠豆種子。設置不同實驗組，如一組保持濕潤且恒溫環境，一組干燥常溫，一組濕潤低溫。利用小型恒溫箱精確控溫，在濕潤組采用噴霧裝置均勻補水。借助定時拍攝裝置記錄種子萌發全過程，并連接到教室多媒體展示。這樣改進后，實驗變量控制更精準，學生能直觀對比不同條件下種子萌發的差異，縮短了觀察周期，可在課堂內讓學生更全面深入地理解種子萌發條件，提高實驗教學效果。

（三）拓展實驗內容，激發創新思維

在完成教科版“物質的變化”單元“鐵釘生銹”實驗后，教師可提出拓展性問題：“如何利用化學方法防止鐵釘生銹？除了鐵，其他金屬生銹過程有何異同？”引導學生自主查閱資料、設計實驗方案，探究金屬防銹方法和不同金屬腐蝕特性。此類擴展性實驗能夠激發學生的創新思維活力，深化他們對知識的理解，并鍛煉學生將知識綜合應用于解決實際問題的能力。

（四）創新教學方法，培育學生綜合能力

在教科版“環境與我們”單元教學中，教師可組織“設計綠色校園環保方案”項目式學習活動。將學生分成小組，每個小組負責一個子項目，如校園垃圾分類方案設計、水資源循環利用系統規劃、校園綠化植被優化建議等。在項目實施過程中，學生綜合運用環境科學、生態學等知識，開展實地調研、數據分析、方案設計和展示匯報等活動，培養團隊協作、問題解決和創新實踐能力。

（五）完善評價體系，促進共同成長

采用多角度評價模式，鼓勵學生主動參與到評價環節中。在教師的評價之外，也倡導學生進行自我反思性評價及同伴間的相互評價。例如，在“我們的身體”單元“制作骨、關節和肌肉模型”實驗結束后，組織學生填寫自我評價表，反思自己在實驗中的優點、不足以及改進方向；開展小組內互評活動，小組成員相互評價在實驗中的貢獻、合作態度、溝通能力等方面表現。通過自我評價和互評，學生能夠從不同角度認識自己，學習他人的長處，培養批判性思維和自我反思能力，促進共同成長進步。

總之，緊扣學科核心素養的小學科學實驗教學改進與創新，以科學性、趣味性、啟發性、可行性與安全性為原則，從優化實驗裝置、條件、拓展內容、創新教法、完善評價等方面進行創新，不僅有利于點燃學生的科學探索熱情，發展科學思維與探究能力，更能全方位塑造學生的科學素養，為培養適應新時代需求的創新型人才筑牢根基。

【本文系2024年三元區基礎教育教學研究立項課題“基于科學核心素養的小學科學創新實驗教學的實踐研究”的研究成果，課題立項批準號：SYKT-24059】

參考文獻

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