探究基于深度学习的小学科学实验教学策略

孙富民

（山丹县南关学校 甘肃 张掖 734100）

引言

在“双减”政策实施之后，实现课堂教学的提质增效成为了各学科教学的重要目标。为了实现这一目标，就要引导学生实现深度学习。深度学习要求学生在激活已学知识的基础上对新知识进行深度加工，实现知识点的内化与吸收[1]。在这个过程中，他们将保持积极探究、主动思考的状态，能够在教师的引导下实现沉浸式学习，对新的思想和新的知识形成批判性理解，最终将其融入到自己已有的认知结构中，并能在相应的情境中迁移与应用。小学科学实验教学的目标是激发小学生的科学探究兴趣、培养小学生的科学素养，为他们开展更深入的科学研究奠定基础。这要求教师基于深度学习的理念开展多样化的实验教学活动，引导小学生在活动探究的基础上了解生活常识，培养良好习惯，掌握科学的方法和技能。

1.小学科学实验教学的价值

1.1 有利于小学生掌握科学知识

小学科学课程包含了丰富的内容，这些内容包含了生命科学、地质科学、地球与宇宙科学以及工程技术这四个领域，相关内容融入到了各个年级的科学教材中。新课程改革主张教师通过实验探究的方式来引导小学生掌握科学知识，对科学现象进行探究。在教学实践中发现，通过实验教学，小学生可以全面地掌握科学知识，提高科学认识[2]。第一，可以对物质的性质、运动形式等知识形成正确的认识，将科学实验作为载体了解空气的性质、关注太阳在不同时刻的位置变化等。第二，可以更好地了解生物体，明确生物体的特征，关注对生物体的活动特点。在实验中，小学生可以了解自然界不同生活环境、不同生活方式的生物群体，感受生物多样性。第三，可以更好地了解地球和宇宙，明确二者的关系，探索神秘的宇宙、解锁地球的秘密，关注地球中大气、土壤以及岩土的情况。第四，小学生还可以了解在人类生产生活中技术所发挥的重要作用，关注不同工程的特点，并在实验操作中掌握基本的工程操作方法。

1.2 有利于提高小学生的科学研究能力

古往今来，科学探究都是人们对自然进行探索的重要方式。在小学科学课程中运用实验教学法，能够为小学生的科学探究创造条件，使他们对事物形成正确的认识，设计实验对自己的想法进行验证，并在对实验结果进行思考和探索的基础上感受科学的魅力。实验教学包含了多个环节，小学生需要自主设计实验并动手进行实验操作，掌握实验技能，对探究目的、探究方法、探究材料以及探究步骤形成清晰的认识，为今后学习其他学科知识奠定基础。在演示类科学实验中，小学生可以在动手操作实验和观察实验现象的基础上猜测背后的原因并结合所学知识得出科学的结论；在合作类科学实验中，小学生需要与同伴一起讨论实验方法，基于小组合作的方式来完成实验并对实验数据进行处理与分析，相互交流心得体会，这可以提高信息处理能力，实现创造性思维的培养。

1.3 有利于小学生科学精神和科学态度的养成

小学生正处于好奇心比较强烈的阶段，他们对世界充满了好奇，表现出了较强的求知欲，这是他们学习科学知识、进行科学探究的内在驱动力。通过实验教学，教师可以通过对小学生进行引导来激发他们的探究兴趣，使他们形成科学精神和科学态度。在实验教学的导入环节，教师可以通过设置探究性问题、展示演示实验或者表演科学“魔术”等方式来吸引小学生，使他们保持注意力的集中，实现学习兴趣和探究热情的激发。在自主设计科学实验进行探究的过程中，小学生会遇到各种问题和困难，这需要他们想办法解决问题，直面困难、消除困难，这有利于小学生形成不畏挫折、不轻言放弃的科学精神[3]。由于能力有限，小学生在实验的过程中可能会出现错误，在教师的帮助下他们需要对错误进行分析和纠正，进而找到正确的实验方法。在这个过程中，小学生将认识到科学结论的产生并非一帆风顺，而是需要经过反复的尝试，需要在失败与再实验的过程中循环往复。这有利于小学生形成大胆质疑、尊重事实、严谨认真的科学态度。

2.深度学习视域下小学科学实验教学的问题

2.1 实验教学设备匮乏

在新课改的背景下，越来越多的教师开始关注实验教学，并主动在小学科学课堂上运用实验教学法。但在开展科学实验的过程中容易受到现实客观条件的限制，其中常见的问题就是实验设备匮乏。由于教学经费有限，学校没有购进先进的科学实验教学资源，导致部分实验在实验器材和实验材料方面缺乏支撑，最终会对实验教学的效果造成影响。还有部分学校没有配备专门的管理维护人员，导致科学实验室在设立之后长期处于无人管理的状态，这会造成严重的资源浪费，使实验室的功能难以有效发挥。实验教学设备匮乏的问题在农村地区的小学尤为突出，这是造成科学实验难以开展的重要原因。

2.2 实验教学形式化

在过去较长的一段时间，很多教育工作者都没有对科学实验的重要性形成正确的认识，没有意识到实验教学是促进小学生实现深度学习的重要途径。在小学科学课堂上教师只是采取理论法来向小学生传授相关知识，要求小学生结合教材的图片自行想象实验过程。还有部分教师虽然运用了实验教学法，但存在严重的形式化问题，在实验之前并没有做好充足的准备，在实验开展的过程中只是要求小学生观察实验现象，没有向他们传授正确的实验方法，也没有为小学生自主设计实验和自主进行实验探究创造条件。在这样的情况下，小学生无法灵活运用知识，难以在实验教学中实现深度学习和全面发展[4]。

2.3 学生处于被动状态

实验教学应该秉承以学生为中心的理念，将学生自主探究作为主要的教学形式。但部分教师受到传统教育理念的影响，在课堂上仍然以自己为中心，要求小学生跟随自身的思路进行学习。这导致小学生缺乏自主实验探究的机会，只是按照教材的流程和教师的安排学习科学知识，难以真正地感受到科学实验的魅力。还有部分教师在实验教学中没有充分考虑小学生的学习需求，只是按照自身的经验来进行实验演示，没有为小学生提供动手操作的机会，这导致小学生处于被动学习的状态，难以发挥想象力和创造力来进行实验探究，这不利于小学生积极学习态度的形成。

3.基于深度学习的小学科学实验教学策略

3.1 规范实验室管理，拓展实验教学资源

首先，学校要对小学科学实验室进行标准化管理，为实验教学活动的开展提供支持，也为小学生的深度学习提供保障。这要求学校领导对实验教学的重要性形成正确的认识，重视实验室的建设，将实验室的价值充分发挥出来，适当增加资金和资源来实现实验室的建设标准。同时，还要在科学实验室中配备专业的管理员并制定完善的管理规范，保证其中基本器材处于正常使用的状态。还要提高实验室的使用频率，避免将实验室挪为他用。其次，要对实验仪器和实验设备进行科学化管理。要在实验室中配备标准的仪器和设备，结合教学大纲中的科学实验准备数量充足的仪器，城市学校仪器设备的配备需要达到省Ⅰ类标准，而乡村学校的配备则要达到省Ⅱ类标准[5]。在这个基础上，要对这些仪器和设备进行定期检查和有效核对。还要做好必要的保养与维修，实现仪器设备的常用常新，防止过度损耗。最后，还要拓宽小学科学实验教学的资源。在实验室资源不充足的情况下，教师可以利用自然环境中的材料来进行实验教学，通过实地考察的方式来搜集教学资源，为小学生的深度学习提供资源支持。比如在“使用显微镜观察细胞”的科学实验中，教师可以与学生一同到学校周边的公园中搜集各类动物和植物细胞，在其中选择经典的细胞将其制作成为玻片标本并引导小学生进行观察。

3.2 对小学科学实验教学方法进行优化与调整

一方面，在实验教学的过程中教师要通过适时提问的方式来对小学生进行引导。要在实验教学之前做好充足的准备，进行完善的教学设计，尤其是要结合实验的类型和实验的内容设计好相关的问题。这些问题应该具有一定的目的性，可以引导小学生选择适合的实验器材。在对这些问题进行思考和分析的过程中，小学生可以形成科学思维。教师还可以围绕着实验原理来设计问题，以此来帮助小学生熟悉原理，更好地观察实验现象[6]。比如在“光是怎样传播的”这一科学实验中，教师可以围绕着实验材料进行提问：应该选择蜡烛还是手电筒充当光源？要求小学生结合自身经验进行思考，还可以引导他们通过简单的尝试来选择恰当的材料。同时，教师可以针对实验原理来进行提问，比如在手电筒照射空心塑料管得到光斑的实验中，教师可以向小学生提问如果吸管弯曲是否还可以得到光斑，这可以帮助学生思考背后的原因，进而得到“光沿直线传播”的结论。

另一方面，教师要坚持立足生活的原则来组织科学实验，使小学生在生活化的情境中思考实验现象，感受科学与生活之间的密切联系，同时也感受科学知识在生活中的应用价值。由于科学实验中所使用的材料和现实生活中的材料存在差异，通过生活化教学法可以解决实验教学资源方面的局限性，使教学活动更好地开展，促进小学生思维水平的提高。比如在学习“解决垃圾问题”这部分内容的时候，教师可以要求小学生利用生活中的废旧物品开展“变废为宝”的科学实验。在实验中，小学生需要准备塑料瓶、废旧纸壳等生活垃圾，并使用这些材料制作成为精美的手工艺品。在实验中，教师要鼓励小学生采取科学的手段来减少和处理生活垃圾，减少对环境的污染和破坏。

3.3 重视学生交流互动，突出学生主体地位

为了改变小学生在实验教学中被动学习的状态、实现深度学习的目标，教师要在课堂上与学生进行交流与互动，通过有效的引导来帮助他们进入深度学习的状态。同时，还要设置讨论的环节，为小学生自由猜想和自主探究创造条件，使他们在自由表达的过程中形成创造思维和科学素养。这要求教师采用小组合作教学法来开展实验教学，在对小学生进行合理分组的基础上使他们通过小组协作的方式自主设计实验方案或者对实验现象进行交流。为了实现对教学效果的优化，教师应该根据实验的特点对小组讨论的时间进行合理设定，每节课小组讨论的时间10 分钟左右为宜[7]。

比如在“光是怎样传播的”这一科学实验中，教师可以要求小学生围绕着“如何验证光沿直线传播”这一主题来展开讨论。有的学生认为可以通过“手电筒照射三张在同一位置打孔的卡纸，手电筒的光会留在卡纸后面的屏幕上，形成光斑”的方案来进行验证；有的学生认为可以使用激光照射有烟雾的透明玻璃瓶来观察光的传播路径，还有的学生指出可以使用手电筒或者蜡烛形成光束，然后在光束下放置直尺，通过直尺的影子就可以验证光沿直线传播。在肯定学生讨论结果的基础上，教师还要引导他们找到最切实可行的方案。通过这种方式，小学生可以在独立思考的基础上对实验方案进行设计，同时可以在相互讨论交流的过程中提高语言表达能力。

3.4 对学生适时评价，促进学生反思与成长

在小学科学实验教学的过程中，评价也是一个不可获取的环节，这可以为小学生的深度学习提供指引[8]。通过适时的评价，可以将实验教学的成果客观、全面地展示出来。在新课改的背景下，教师要对评价方式进行创新，要站在小学生的角度来对实验教学的效果进行反思，同时要对教学评价模式进行创新，突出小学生的主动性。除了教师对学生评价之外，还要通过学生自主评价、学生相互评价以及学生对教师评价等多样化的方法来将实验教学成果全面展示出来。同时，教师要引导小学生在完成实验之后对自身的行为进行反思，思考在实验中学到的知识和提高的能力。

比如在“制作我的小乐器”这一实验教学中，教师要围绕着“使学生掌握声音传播方式、感受不同音高”的教学目标引导小学生使用现有的材料来制作自己喜欢的乐器。在完成实验之后，教师可以先要求小学生展示小乐器，并对自己的制作成果及表现进行评价，思考在实验中的收获。在这之后，学生之间交换小乐器，从功能、美观性等方面就对方制作的乐器进行评价。在将这两种评价结果进行对比之后，小学生可以对自身的表现情况全面化认识。最后，教师结合小学生的作品展示进行整体评价，对本次实验教学的效果做出客观说明，并引导小学生就“如何提高实验教学的效果”和“希望教师在哪方面进行改进”发表自己的意见。

结语

总的来说，为了提高小学科学实验教学的有效性，教师要坚持深度学习的理念，结合实验特点和实验内容、基于小学生的认知水平和学习基础设计实验教学方案。针对当前在教学设备、教学效果以及学生状态等方面存在的问题，教师要通过规范实验室管理、优化调整教学方法、重视学生交流互动以及对学生进行适时评价等方式来实现小学科学课堂提质增效的目标，使小学生在深度学习的基础上全面发展。