在實驗教學中增強學生的創新能力

〔摘" "要〕" 為提升小學科學實驗教學質效，實現創新精神與創新能力的全方位培養，文章從多個維度出發，運用文獻資料研究、案例分析等方法，系統探究科學實驗教學設計思路，細化科學實驗教學路徑，通過情境搭建、內容豐富、任務安排、評價反饋等流程，形成實驗教學閉環，推動課程教學活動高質量開展。

〔關鍵詞〕" 小學科學；實驗教學；創新能力；培養路徑

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）15" " 0065-03

小學科學教育是培養學生科學素養與創新思維的重要基石。實驗教學作為小學科學課程的核心組成部分，不僅能夠幫助學生直觀理解科學知識，更是培養學生創新能力的有效途徑。如何在小學科學實驗教學中充分挖掘學生的創新潛力，引導學生主動思考、積極探索，是教育工作者亟待解決的關鍵問題。

一、創設實驗情境，培養學生實踐能力

（一）創設生活情境，激發探索欲望

依據建構主義學習理論，學生在與生活實際緊密相連的情境中，能夠實現學習過程的自我主導與知識整合。教師可深度挖掘日常生活中的科學現象，以此為素材構建實驗場景。例如，在講解“熱脹冷縮”原理時，教師創設“夏天自行車輪胎為何容易爆胎”的生活情境。準備自行車輪胎模型、打氣筒、熱水、冷水等實驗材料，讓學生模擬夏天高溫環境下給輪胎打氣的過程。學生通過觀察輪胎在不同溫度條件下的變化，如打氣后在熱水中輪胎膨脹甚至模擬爆胎的現象，直觀感受熱脹冷縮的原理。教師進一步引導學生從生活中發現類似的熱脹冷縮問題，如冬天水管破裂的原因、罐頭蓋難以打開時用熱水燙一下就容易打開的原理等，鼓勵學生運用所學知識進行解釋，激發學生對生活中科學問題的探索欲望，提升學生將基于認知的行動轉化為應用于生活的能力。

（二）融入趣味故事，增強實驗吸引力

將科學知識巧妙融入趣味故事之中，設計情感卷入式教學事件，形成記憶強化與興趣共振。以“植物的向光性”實驗教學為例，教師可講述“向日葵的秘密”故事：在一個美麗的花園里，向日葵總是跟著太陽轉動，小主人翁對這一現象充滿好奇，決定一探究竟。學生在故事的引領下，帶著好奇心開展實驗。準備兩盆生長狀況相似的植物，一盆放在窗臺上，另一盆放在太陽照不到的角落，定期觀察植物的生長方向。隨著實驗的推進，學生發現放在窗臺的植物向光生長，而黑暗處的植物生長方向無明顯變化，從而驗證了植物的向光性。在實驗過程中，教師借助故事中的情節，如小主人翁思考如何更準確地觀察植物生長方向、怎樣控制實驗變量等，引導學生深入思考實驗中的關鍵問題，推動實驗進程，培養學生的觀察能力與科學思維。

二、豐富實驗內容，拓寬學生實踐空間

（一）引入跨學科實驗，打破學科界限

多元智能理論表明，不同學生具有不同的智能優勢組合，跨學科實驗能夠為學生提供多元化的學習路徑，滿足不同學生的發展需求，教師可融合多學科知識設計實驗項目。例如，在開展“聲音的傳播”實驗時，結合語文、數學學科知識，設計“古詩中的聲音傳播探究”實驗。選取古詩中描寫聲音傳播的詩句，如“姑蘇城外寒山寺，夜半鐘聲到客船”，讓學生思考鐘聲是如何傳播到客船上的。學生運用數學知識，通過測量距離、估算聲音傳播速度等方式，分析聲音傳播的原理。同時，從語文角度賞析詩句中聲音傳播所營造的意境。在實驗過程中，教師引導學生運用物理知識搭建聲音傳播的實驗裝置，如利用鬧鐘、玻璃罩、抽氣機等探究聲音在不同介質中的傳播效果，鼓勵學生運用多元知識解決問題，拓寬學生的知識視野與實踐空間，促進學生創新思維的發展。

（二）鼓勵自主實驗，發揮主觀能動性

教師為學生提供自主設計實驗的主題與方向，如“探究影響物體滑動摩擦力大小的因素”，引導學生從提出問題、查閱資料、設計實驗方案到實踐驗證，全程自主參與。在提出問題階段，學生思考物體重量、接觸面粗糙程度、物體運動速度等因素可能對滑動摩擦力產生的影響。在查閱資料環節，學生通過圖書館書籍、網絡資源等渠道，了解前人對滑動摩擦力的研究成果。在設計實驗方案時，學生自主選擇實驗材料，如木塊、砝碼、毛巾、木板、彈簧測力計等，設計對比實驗，明確實驗變量與控制條件。在實踐驗證過程中，學生按照設計方案進行實驗操作，記錄實驗數據，分析實驗結果。教師在學生自主實驗過程中，提供必要的指導與支持，如幫助學生解決實驗材料選擇困難、實驗操作不規范等問題，激勵學生勇于在實驗中探索新穎方法與創新思維，充分激發學生的主動探索精神，以培養其創新能力。

三、設置實驗任務，明確學生學習方向

（一）分層任務設計，滿足不同需求

根據教育心理學中的個體差異理論，學生在認知水平、學習能力以及知識儲備等方面存在顯著不同。因此，設計分層實驗任務是因材施教、滿足不同學生學習需求的有效手段。以“電路連接”實驗為例，這種分層設計能充分發揮每個學生的潛力。對于基礎較弱的學生，設置“連接簡單串聯電路，使燈泡發光”的任務具有重要意義。在執行此任務過程中，教師可借助直觀教學工具，如電路演示板，為學生清晰展示電流從電源正極出發，經過導線、燈泡，最終回到電源負極的完整路徑。通過實際操作，學生不僅能掌握基本的電路連接方法，如導線與電池、燈泡的正確連接方式，避免短路等錯誤，還能在反復實踐中強化對電流路徑這一抽象概念的理解。教師在此階段的指導重點在于確保學生操作的規范性，例如，指導學生如何正確擰緊導線與接線柱，避免接觸不良影響電路導通。為中等水平學生安排“設計一個能控制燈泡亮度的電路”任務，旨在提升他們對電路知識的應用能力。從理論層面看，學生需要深入理解電阻與電流、電壓之間的關系，即歐姆定律（I=U/R）。當改變電阻時，電流會相應變化，從而影響燈泡的亮度。在實踐中，學生可通過嘗試接入不同阻值的電阻，觀察燈泡亮度的改變。使用滑動變阻器是更為進階的方法，學生需思考如何通過滑動滑片改變接入電路的電阻絲長度，進而實現對電流的連續調節，最終控制燈泡亮度。教師在這一過程中，可引導學生記錄不同電阻值下燈泡的亮度變化情況，繪制電阻－亮度關系圖表，培養學生的數據收集與分析能力，使學生對電路知識的理解更加深入、系統。對于學有余力的學生，布置“設計一個具有多個開關控制不同燈泡組合亮滅的復雜電路”任務，對培養其創新思維與解決復雜問題的能力極為關鍵。這要求學生綜合運用電路連接知識、邏輯思維能力。例如，學生可能需要運用串聯、并聯電路的知識，設計出如“樓梯雙控開關電路”類似的復雜電路，實現不同開關對不同燈泡組合的控制。在設計過程中，學生需繪制詳細的電路原理圖，明確每個元件的位置與連接方式。這不僅考驗學生對電路知識的掌握程度，更鍛煉他們的邏輯推理能力，如分析不同開關狀態下電流的流向，以確保電路能按照預期工作。教師可提供一些拓展資料，如智能家居電路案例，啟發學生的創新思維，鼓勵他們設計出更具創意的電路，如能實現定時控制燈泡亮滅的電路等。

（二）項目式任務驅動，培養綜合能力

設計完整的項目式實驗任務，明確項目目標，如“設計并制作一個簡易的太陽能熱水器”。在項目實施過程中，學生以團隊形式開展工作。團隊成員首先進行項目規劃，包括確定太陽能熱水器的設計原理、收集相關資料、制定項目進度計劃等。在設計環節，學生運用物理知識，思考太陽能轉化為熱能的原理，選擇合適的材料，如黑色吸熱板、保溫材料、透明蓋板等，設計熱水器的結構。在制作過程中，學生分工合作，進行材料采購、部件組裝等工作。項目完成后，學生對太陽能熱水器的性能進行測試，如測量水溫升高情況、保溫效果等，并對項目進行總結與反思。通過項目式任務驅動，學生在團隊協作中鍛煉了交流技巧、團隊合作力、難題解決能力和創新潛能，培養了學生的綜合素養。

四、評價實驗教學，推動學生學習閉環

（一）細化評價標準，明確評價要求

制定科學、細致的評價標準，全面、準確地評估學生的實驗表現。在實驗過程評價方面，對于參與度，評價指標包括學生在實驗討論中的發言頻率、主動承擔實驗任務的積極性等，標準為積極參與討論、主動承擔任務得高分，反之得分較低。操作規范性評價細則涵蓋實驗儀器的正確使用方法、實驗步驟的執行順序等，嚴格按照規范操作無失誤得滿分，出現操作錯誤則根據錯誤嚴重程度扣分。團隊協作能力評價要點包括團隊成員之間的溝通效果、任務分配合理性、相互支持與配合程度等，團隊協作良好、溝通順暢得高分。創新思維評價維度，關注學生在實驗中提出新想法、新方法的能力，如能否對實驗方案提出創新性改進、是否有獨特的實驗思路等，有創新表現得高分。在實驗結果評價方面，數據準確性評價方法通過對比學生實驗數據與理論值或多次實驗數據的一致性來判斷，數據準確且誤差在合理范圍內得高分。數據分析合理性評價準則要求學生運用科學的數據分析方法，如繪制圖表、計算平均值等，對實驗數據進行分析，分析方法合理、結論準確得高分。結論正確性評價依據學生根據實驗數據得出的結論是否符合科學原理，結論正確得高分。知識應用靈活性評價尺度考查學生能否將所學科學知識靈活應用于實驗設計與結果解釋，能夠靈活應用知識得高分。

（二）完善評價體系，強化結果應用

構建多元化評價主體協同作用的評價體系。教師評價具有專業性，能夠從科學知識、實驗技能、科學思維等專業角度對學生的實驗表現進行全面、客觀的評價，為學生提供具有針對性的指導建議，幫助學生明確改進方向。學生自評能夠促使學生自我反思實驗過程，總結經驗教訓，提高自我認知與自我管理能力。例如，學生在自評中可以思考自己在實驗中的優點與不足，如實驗操作是否熟練、團隊協作是否積極等，從而制定個人改進計劃。學生互評能夠促進學生之間的交流與學習，拓寬思維視野。在互評過程中，學生相互評價實驗方案的創新性、實驗操作的規范性等，通過交流不同的觀點與想法，學生能夠學習他人的長處，發現自身的問題。評價結果的反饋與應用至關重要。教師通過課堂反饋、書面評語、個別輔導等方式及時將評價結果反饋給學生。依據評價結果，為學生制定個性化的改進計劃，如針對實驗操作不規范的學生，安排額外的實驗操作練習；對創新思維不足的學生，提供相關的拓展閱讀資料與創新實驗案例，引導學生學習。教師還應跟蹤學生的改進效果，定期對學生的實驗表現進行再次評價，確保學生在評價的促進下不斷提升創新能力，構建完整的學習閉環。

在小學科學實驗教學中培養學生的創新能力是一項長期而系統的工程。通過創新實驗情境、豐富實驗內容、設置合理的實驗任務以及構建科學的評價體系，能夠為學生營造一個優越的學習氛圍，以激發學生的創新潛能，培養學生的實踐能力與創新思維。

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