〔摘" "要〕" 科學探究性實驗的教學,需要教師運用多種方式,創設探究情境,提供思路,讓學生提出探究問題,并針對科學問題進行合理猜測與假設:制定計劃并做探究性實驗,得到證據并分析證據,最終得出結論,以培養小學生的創新精神和實踐能力,提高科學素養。
〔關鍵詞〕" 小學科學;探究性實驗;教學
〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " (2025)22" " 0073-03
《義務教育科學課程標準(2022年版)》倡導以探究和實踐為主的多樣化學習方式,讓學生主動參與、動手動腦、積極體驗,經歷科學探究以及技術與工程實踐的過程:重視師生互動和生生互動,引導學生對所學知識和方法進行總結、反思、應用和遷移,促進學生自主學習和合作學習。科學實驗根據不同的劃分標準,有以下幾種類型:實驗室實驗、自然態實驗、探索性實驗、驗證性實驗、定性實驗、定量實驗、析因實驗。筆者認為,在科學課中培養小學生的創新精神、動手能力最有效、最簡便的方法就是做探索性實驗。
一、運用多種方式,創設探究情境
小學科學課堂上進行探究性實驗教學,首先要做的就是激發學生的探究欲望。學生有了探究的欲望,就會有學習的動力,就會產生學習的興趣,就能動起來。這就需要教師在課堂上給學生創設探究的情境。而創設這樣的情境,筆者認為可以從以下幾個方面入手。
(一)從生活經驗入手,創設探究情境
創設探究情境最直接的方法就是從學生的生活經驗入手。教學規律揭示了間接經驗與直接經驗要相結合,學生學習間接經驗要以直接經驗為基礎。教師在設計教學時,要用學生體驗過的生活經驗來激發學生的注意力與興趣,讓他們積極地參與教學探究活動。例如,在教學蘇教版科學四年級上冊《運動與位置》一課時,因為幾乎所有的學生都乘坐過交通工具,即便是電瓶車也是交通工具的一種。教師組織交流發言,問道“你坐交通工具時,周邊的物體是怎么樣的?”由于每人都有這個經驗,就能讓所有學生暢所欲言。置身于“運動與位置”這個探索主題中,這里為什么不用“走路”這個生活經驗?雖然這個生活經驗毋庸置疑,學生們每天都經歷,但“走路”這個生活經驗,現象不夠明顯,不能夠很好地表達主題。
(二)從學生興趣入手,創設探究情境
從學生的興趣入手,創設探究情境,需要教師在備課時,不僅要備教材,還要備學生。備課之前,教師可以先了解學生普遍的興趣所在,從學生的興趣出發,創設探究情境,激發學生的探究欲望。小學生的興趣點是很多的,很多生活現象都能引起他們的注意,但有些可能并不在課本知識的范圍內。愛玩是所有學生的天性,所以有天性使然這個說法。那就是我們的科學探究讓學生在玩中學到知識,這個過程是無聲無息的。例如,在教學蘇教版科學四年級上冊《不同的運動》一課時,我就會讓學生先玩玩自己的橡皮、筆、尺子之類,以及自己手邊隨處可取的物品。當然這些物品也可能是在其他的課堂上,或者科學課堂其他時間的開小差時的玩具。又如,在教學蘇教版科學四年級上冊《彈力》一課時,我也會讓學生玩玩女生綁頭發的橡皮筋、文具盒里的尺子,以及彈簧和海綿等等,這些物品同樣是學生隨處可見,唾手可得的。在玩中,不知不覺滲透著科學知識。但是在這節科學課上,開小差時的玩具、動作也可以成為科學課堂創設探究情境的工具和手段。
(三)從熱點問題入手,創設探究情境
教師可以結合當前形勢,從熱點問題入手,創設探究情境。在當下的大數據時代,從熱點問題層出不窮,即使學生沒有有意識地關注,也會有所耳聞,而且很多也都是參與其中的。“兩耳不聞窗外事,一心只讀圣賢書”式的學習,已經跟不上時代的進步了。例如,在進行蘇教版科學六年級上冊《太陽系大家族》備課時,想到了我國神舟十八號、十九號載人飛船相繼出征太空;神舟十九號飛行乘組刷新中國航天員單次出艙活動時長紀錄。我國先進的航天技術讓大家的自豪感油然而生。所以我決定從“神舟號”載人飛船升空這個當下最熱的話題入手,引出“地球存在于太陽系中”這個概念。進而進一步引出“太陽及八大行星”這個概念。這樣就能把學生引入《太陽系大家族》一課的探究情境中了。
二、提供思路,讓學生提出探究問題
提出一個問題往往比解決一個問題更為重要。這是世界著名物理學家、相對論的提出者愛因斯坦曾經說過的。小學科學探究性實驗的教學,最重要的一步也是提出問題,而問題是需要學生根據教師當時創設的情境提出的,而不是沒有依據地提。當然,也不是教師提出問題,讓學生去驗證,如果這樣,就是驗證實驗了,與探究性實驗教學的初衷相悖了。
探究性實驗的目標是很靈活的,沒有像知識目標那樣具有明確具體的要求。探究性實驗的實驗目的是開放的,對探究結果的要求也是開放的。探究性實驗打破了傳統教學在統一規定下進行實驗的方式,為學生提供了大膽創新、實現自我進步的探究環境。學生在開展探究性實驗前,大膽質疑,提出多種多樣的問題。例如,在教學蘇教版科學四年級上冊《摩擦力》一課時。學生通過前面的創設探究情境,已經知道到了什么是摩擦力,即一個物體在另一個物體表面運動時,在兩個物體的接觸面會產生一種阻礙物體運動的力,這種力叫作摩擦力。同時,也知道了摩擦力產生的兩個條件:一是必須有兩個物體,二是一個物體在另一個物體表面運動。根據維果茨基的最近發展區理論,學生的發展有兩種水平:一是學生的現有水平,指獨立活動時所能達到的解決問題的水平;另一個是學生可能的發展水平,也就是通過教學所獲得的潛力。兩者之間的差異就是“最近發展區”。教師可以自然而然地問學生:“你還想要研究摩擦力的什么?”又因為之前剛學過如何利用彈簧測力計測量力的大小。馬上就有學生說“想要測量摩擦力的大小”。當學生測量了摩擦力的大小后,全班交流發現,每個人匯報的物體不同,摩擦力的大小也不同。根據這一不同的實驗結果。學生又有了新的一輪問題。諸如“為什么每兩個物體之間的摩擦力的大小會不同?”“摩擦力的大小與什么因素有關?”到這里就得到了想要的問題。接下來,教師追問:“摩擦力的大小到底與什么有關?”一名學生說:“摩擦力的產生需要兩個物體接觸,所以我猜測摩擦力的大小與接觸面積的大小有關。”另一名學生說:“我自己走路的時候比較容易、輕松,但是當我背著妹妹走路的時候,我覺得很累,我覺得這里面有摩擦力的作用,摩擦阻礙了我的運動,所以我猜測摩擦力的大小與壓力大小有關。”有學生說:“既然是兩個物體接觸,從我平時走路來看,路光滑的話容易摔倒,所以我猜測摩擦力的大小與接觸面積的光滑程度有關。”還有學生說:“摩擦力的大小與運動速度有關。”教師對學生提出的種種猜想,都給予肯定。只有這樣,才能讓學生打開思維,而不至于說錯了被教師批評后,不敢再發言,從而抑制了表達的意愿。
三、確定探究問題,設計實驗方案
以學生的主體實驗活動展開的過程就是探究性實驗。學生提出的問題多種多樣,有的問題過于宏大,而無法實現,有的又是明顯的常識問題,沒有做探究性實驗的必要,而有的在一節課的時間內無法得出實驗結果。因此,在做探究性實驗前,一定要確定好探究的問題。學生可以詢問教師,也可以小組合作商量決定。在同一個科學課堂上,不一定所有的小組都做一樣的實驗。可以分兩批或三批做不同的實驗。例如,在“摩擦力的大小與什么因素有關”的實驗中,我們需要研究的問題有兩個:一是“摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度的關系”,二是“摩擦力的大小與物體的壓力大小的關系”。教師可以將一個班級分成8個實驗小組,讓這些小組各選擇其中的一個實驗來做。教師盡量保證每個實驗都有小組做,而且做到小組均等。這樣,在全班匯報交流時,就能知道每個組的結論,一方面節約了探究的時間,另一方面也能讓做不同實驗的學生,集中注意力,聽到不同的結論,學到不同的知識。
探究問題確定后,需要進行小組討論,并且寫出本組設計的實驗方案,也可以用圖或文字來表示,必要時還應設計出合理的數據記錄表格。如果不提供實驗器材,即便是5~6年級的學生,也很難在短時間內設計出實驗方案。所以,教師在備課時,也要把實驗器材因素考慮進來。這樣便于學生在做實驗設計時,有所依據,不會浪費課上太多的時間,畢竟任何一節課的時間都只有40分鐘。例如,在探究“摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度的關系”時,教師事先準備好了毛巾。學生看到粗糙的毛巾時,就能很容易地想到小木塊在毛巾上運動和在光滑的桌面上運動,以此對比小木塊在粗糙面上的摩擦力和光滑面上的摩擦力的區別。
四、小組合作進行探究性實驗
在小學科學探究性實驗教學中,要始終遵循學生是學習主體的原則,要突出學生的主體地位。教師是學生學習的合作者,師生分工不同。對學生的探究性實驗,教師要舍得花更多的時間,讓學生更多地參與進來,多用眼“看一看”,多動腦“想一想”,多動口“說一說”,多動手“做一做”,充分發揮學生在課堂上的主體作用,開發學生的參與潛能、思維潛能、實踐潛能,增強學生的創新意識。
教師作為小學科學探究性實驗的組織者和指導者,如果實驗用到的物品是學生輕而易舉得到的,教師要在課前提醒學生做好準備工作,將收集的工具和材料帶上課堂,并按照小組長的分配各負其責。課堂上,教師要確認學生已經明確了探究性實驗的基本內容、操作步驟、數據記錄、注意事項等,讓學生的探究活動有的放矢。同時,教師對探究性實驗中有可能出現的問題要有科學的預測,并制定相應的應對策略,保證探究性實驗能夠順利進行。最后,實驗結論部分,對于實驗結果,只要是學生自己做實驗得出的結論,無論對錯,與自己的假設是否相符,都是成功的,要允許實驗失敗。當然,如果實驗失敗,小組內、師生間可以共同尋找實驗失敗的原因。
這個環節,很多科學教師在教學中往往會忽略。其實這也是教學中不可或缺的一環。傳統教學重結果輕過程,新課程改革要求既重結果更重過程。從學生的匯報交流中,教師能夠知道他們是否真的從探究性實驗中學到了知識。
探究性實驗的教學是小學科學課堂教學重要的組成部分,教師要運用好探究性實驗教學。要讓學生在自主學習中,在小組合作交流中,培養創新意識和創造能力,進而提高小學生的科學素養。
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