进行“有深度”的实验教学

◇潘 鑫（福建：福州实验小学）

2022年版《义务教育科学课程标准》，对科学探究提出了新的要求，强调科学课需要一定的高度、深度和广度。开展思维与实践相融合的探究学习，培育科学思维和科学素养，既是教学目标的提出和问题的解决，也是教学策略的研究和课改精神的鞭策。科学不仅是传授知识，更重要的是在课堂上引导学生观察现象和本质，在有意义的探索中获得新的知识，获得体验真知的快乐。在这样的背景下，要求老师在课堂上能扎扎实实地开展多项实验教学和微课题探究，通过深度学习，培养学生的多种素养和综合能力。虽然在课堂上通过动手活动可以培养学生的某些技能，学生对动手活动也能踊跃参与，但经过长期的观察，我们发现，在做一些科学实验时，学生只停留在“动手”的层面，解决问题的能力、观察的能力、创新的能力和思维的能力却没有得到锻炼和发展。如何让学生经历思维的探索、获得知识的体验？通过深度教学来促进!在深度合作学习的推进下，让学生开展“内驱”式的学习，通过思辨探究，培养知识再建、不懈批判、学以致用等能力，达到抽丝剥茧、了解事实本质、培养科学思维的目的。本文将从目标提升、教具改进、问题追问、自我超越等方面提出解决策略。

一、因材施教，有深度的教学目标

叶圣陶先生说过：“用教材来教，而不是教教材。”教材只是个载体，老师在教学的过程中应灵活地根据教材内容，创设情境，来完成教学。科学教材虽然都是精选的内容，但是教材内部的知识结构需要老师根据自己的教学安排进行重组。只有经过深度加工的教材，老师加以创造性地使用，才能制定目标，使教材的重难点得以突破，进行有梯度的教学，让课堂上的每个学生都能享受到学习科学的快乐。这就是以学定教，因材施教。

例如，在学习《植物的一生》一课后，我们开展了“种子，种子”的深度学习，并根据年级梯度进行：一二年级设计种子画；三四年级种植一袋老师发的神秘种子（先不告诉他们是什么种子，只有等学生种植、开花、结果，记录下整个生长过程后，才能拿着种子袋上的编码，找老师要种子谜底）；五六年级的学生解剖各种种子，制作被子植物和裸子植物的种子标本，建设“种子博物馆”。通过这样的深度学习，把植物的一生都串联起来。学生在观察的过程中，一一记录各种现象，把植物的身体描绘出来，了解植物身体的各个部分作用功能、生长周期、进化特点，还把植物的特殊本领和仿生学相结合，使单元学习达到一定的高度，为初小衔接打下良好的基础。在这个探究学习过程中，学生的动手能力、辨析能力、欣赏能力、观察能力、合作能力、创新能力都得到了发展。通过创造性地延伸使用教材，突破单一、不连贯的课本教学，把教学引入实践，延长了观察周期，使科学探究不再拘泥于课本，变得生动而立体。

二、变中求立，有深度的教具改造

科学课是基于器材的建构主义课程，是建立在真实的现象和数据之上的。科学实验和演示为学生提供了直观的认识，让学生意识到万事万物之间是有联系和规律的。学生的观察在老师有意识的演示下变得主动而积极，这是培养学生研究性思维的重要时机。科学老师利用经典的、改进的、创造的实验器材，让学生获取有价值的思考，经过思维深度加工，从具体到抽象，从讨论到辨析，从而形成严谨的科学概念，实现理性思维的飞跃。

一段时间以来，科学教学普遍重视探究的过程和形式，忽视探究学习中学生的积极思维以及抽象思维的培养。为撬动学生在课堂中有序、直观、连续性地获得新经验，促进学生将新经验、已有经验和未来经验联系起来，通过实验教具的制造和改进，如，光学演示仪、空气压强演示仪、地球的公转演示仪、热对流演示仪等，让学生在演示和探究下，对数据、表格、图像进行分析，把握数字变化规律隐藏的内涵，找到数据、图像变化的原因。这都是科学抽象思维的培养。

例如，在“研究影响物体摩擦力大小”的实验中，老师把木块的一面贴上砂纸，制成粗糙的一面，另一面贴上透明胶，制成光滑的一面，并在木块与木块之间贴上磁性贴，这样两块吸在一起，模拟重量对摩擦力的影响。在实验探究中，学生可以进行器材组合，控制粗糙、光滑、重量等变量，通过数据的记录和对比，来研究摩擦力的影响因素。通过表格中横向、纵向实验数据的对比分析，学生一下子就可以看到条件变化时摩擦力的大小变化，从而找到影响因素。这种教具设计打破了原来的教材设计，优化了数据表格，展现了数据变化的奥秘，体现了变量之间的互相影响。

测量摩擦力的大小条件接触面光滑时接触面粗糙时摩擦力(牛顿)放1个木板① 2.4 （牛）④ 3.1 （牛）放2个木板② 3.6（牛）⑤ 5.3（牛）放3个木板③ 5.1（牛）⑥ 6.5（牛）

在上《热胀冷缩》这一节课时，老师自制了一个玻璃瓶液体温度计。当老师把液体温度计放入热水时，其实液体并没有明显地上升。老师问道：“你们看到液体的热胀冷缩了吗？”学生说“有”，老师再问：“有吗？”这种效果不明显的演示，学生习惯性地回答“有”，但在老师追问之下，学生开始重新审视这个实验——没有观察到热胀冷缩现象！那如何解决这个问题？老师组织学生讨论：如何改进实验器材，让实验效果看得更明显？学生各抒己见：有的建议把水变成冰水，浸泡到热水中温差大，就能看到液面上升；有的建议把粗的吸管改成细的吸管；有的建议把水换成酒精；还有的建议为了让效果更明显，可以滴入几滴色素……大家一起动手改造了液体温度计，把影响热胀冷缩的因素一一找出。经过改进后的温度计效果果然明显，验证了液体也能热胀冷缩的猜想。课堂上，学生观察到的事实可能会与原有的认知产生冲突，我们欢迎这种课堂的生成，只有质疑、分析、推理、概括，才能建构和提升。这种创造性的改进，先是引发质疑，再引发思考，再推动改进，最后得出结论。这一过程正是培养学生逻辑思维的过程，也是学生走向深度思维的过程。

三、从设问到追问，有深度的积极思考

开展“设问—追问”教学，是将学习活动引向更高层次的重要策略。这种追问不仅是对学生已有知识的肯定，更是对学生观察、思考能力的肯定。在老师层层追问下，学生思维的深刻性、敏捷性、延伸性、迁移性得以训练，让课堂上的思考始终处于有效积极的状态。

在上《光的反射》一课时，老师先让学生观察光的反射现象，然后抛出问题：1.在光的反射中，光线的传播有什么特点？你能画一画吗？2.对于光的反射，你能总结出什么规律吗？3.你觉得什么才是光的反射？由于在小学阶段，没有涉及入射角、反射角、法线等概念，老师在引导学生找出入射光线、反射光线关系时，先用了格子图像法，即在对称坐标图中，利用数轴和对称的方法，数格子，找对称点，画出了预测的右边反射光线的路径。用数格子的方法能找到反射光线与入射光线的关系，还可以用什么方法来找一找它们之间的关系呢？在老师的追问下，学生大胆思考：可以用量角器来找它们的关系！学生动手开始画夹角。此时，老师先肯定学生量角的方式，再追问：这个夹角除了可以是入射光线与平面的夹角，还可以是入射光线与对称轴的夹角吗？（渗透法线的概念）。在画出第二种找反射光线的方法后，老师再问：还有什么方法可以验证你的猜想？学生提出可以用折纸对称的方法，通过折叠纸张，找到相应对称的另一条反射光线。老师追问：“不在同一平面也可以是对称的，那反射光线和入射光线一定要在同一平面吗？”带着问题，老师拿出自制的磁吸式光线演示仪，随着老师移动入射光线，反射光线也随着入射角度的变化而变化，但如果不在一个平面上，则观察不到反射光线。这样有目的的思考和演示，让学生一目了然，不但发现了反射规律，还解决了三线共面的问题。通过三种反射光线的演示，既拓宽了研究方法，也拓展了科学思维。课堂中有价值的追问，能启发学生的思维，能开辟新的思路，能点亮智慧的火花。

四、创造思维空间，有深度的多元教学

多元的学习空间不再局限于教室和课堂、学校和操场，而是走出校园，走进社区，走进图书馆，走进社会。创造多元的学习空间，创造多元思维空间，在于解放学生的思维、激活学生的思维。多元思维空间、多元评价方式、多元项目式学习、多元智能，体现了老师对教材与学生、教与学的整体把握，让学生在宽松而有创造力的环境中学习，思维的触觉才会伸展得更加广泛。

创造多元学习时空，提高思维能力，要有几个超越。第一，是对学生认知的超越：教学内容要基于学生前概念，但不能是旧有知识的重复，而是在超越固有认知中逐步培养思维能力。第二，是对教材的超越：编者、老师、学生之间共同的对话体是文本教材，老师要在把握教材的编写意图和思路基础上，创造性地使用教材，把孤立的文本、图像转化为系列、多样性的探究活动，让学生在主动参与中感受知识的应用。第三，是对自己的超越：小学科学是物理、生物、化学、地理的综合教学，老师的学科领域都是有局限性的，超越自己就是要打破以老师为权威、以学科为界限、以传授为主要途径的“小课堂”，走向自主、创新的“大课堂”。超越自己，同时还要打破学科边界，让学科间相互渗透与交叉，使课堂成为培养综合能力的课堂。

总之，在小学科学教学中，老师要注重培养学生的深度思考能力和逻辑思维能力，注重课堂内外的结合，使得小学生所学习的知识变得更为牢固，对科学的认知也更加深入。只有小学生形成创新性的思维，提升了自身的核心素养，并熟练掌握了严谨的科学方法，逻辑思维能力才会更强，我们的小学科学教学才能体现出真正的意义和价值。