基于深度学习的小学科学实验教学研究

摘 要：科学是小学阶段基本的教育课程之一，它能够提高学生对周围环境的理解和认识。在小学科学教学过程中，实验教学被广泛采用，它可以引导学生发掘事物背后的科学原理。基于深度学习的小学科学实验教学能够有效地提升科学教学的质量，达到预设的教学目标。通过对深度学习观点的剖析，并结合小学科学实验教学经历，对基于深度学习的小学科学实验教学的设计策略进行研究。

关键词：深度学习；小学科学；实验教学

作者简介：马云亭（1991—），女，江苏省苏州市昆山市裕元实验学校。

深度学习是一种新的学习观点，它主张让学生深度思考、研究以及处理问题。随着课程改革的推进，各个小学阶段的学科都开始引入深度学习。小学科学教师需要结合科学教学内容，主动推行以深度学习为主的教育方式，强调对学生理解、思考的方式和态度的培育，激励他们开展研究与实践，使他们能够熟练运用科学的基本知识，提高科学修养。

一、基于深度学习的小学科学实验教学的意义

深度学习要求学生在吸收和理解现有知识的同时，能够对新的信息进行高级的处理。按照深度学习的观点，学生要以批判的方式吸收新的观点与信息，把它们整合进自己的认知框架里，同时也要把现有的知识运用到新的学习环境中，进而做出决定并处理学习过程中遇到的难题。小学科学实验教学旨在激发学生对科学的热爱，同时为他们未来进行更广泛的科学探索奠定坚实的基础。小学生的实践能力相对来说并不高，对于日常生活中的科学知识的理解也较浅。对此，教师可以利用科学实验的方式来提高他们的实践能力，从而帮助他们更好地理解生活中的科学常识［1］。教师借助科学实验教学可帮助学生掌握思考、观察、研究以及合作的技巧，树立正确的科学学习态度。这样，学生在小学时期就能熟练运用科学的知识与技巧，为自身的终身学习打下坚实的基础。高效的小学科学实验课程可以有效调动学生的积极性，让他们更加热衷于参与并完成各项学习任务。然而，在实际的教育过程中，让小学生自行策划并完成一系列的实验任务并不容易。深度学习与小学生的学习特点相适应，教师借助深度学习开展科学实验教学，能够弥补现有教学模式的不足，提高实验课的教学成效。

二、基于深度学习的小学科学实验教学策略

（一）有效进行设计，标准化实验操作

在小學科学实验教学开始之前，教师需要根据实验的主题来精心策划，设计较为完备的实验教学步骤，同时详尽地列出每个步骤的详细规定，以便指导学生在实验期间的操作［2］。科学实验本质上是一项高度精细化的任务，若实验步骤不严谨，不但无法达到预期的实验结果，还会阻碍学生形成严谨的科学观念，这对他们未来的进步和发展极其不利。考虑到这个因素，教师必须清楚地了解科学实验的各项具体内容，并且根据小学生的成长特点深入分析，设计出每个学生都能完全理解的实验规则，并在他们的实验过程中给予适当的引导。当学生进行实验操作时，教师需密切关注他们的实验行为。教师只有将实验操作标准化，才能更好地达到实验目标。

比如，在“用手来测量”的实验教学中，教师可以先要求学生将双手张开，然后测量一拃的长度。之后，让学生使用一拃这个单位来测量其他物品，如课桌的高度、书的长度，或者是其他同学的身高等。在开始此实验之前，教师需要对实验的步骤做出明确的安排，具体可以划分为三个步骤：第一步，确保一拃的两个手指始终保持直立，然后测量一拃的平均长度；第二步，在测量的过程中，确保每一步都符合标准，以减少实验过程中出现的误差；第三步，在测量结束之后，要做好记录，以获取更精确的测量数据。在测量的过程中，教师也要巡视，观察每个学生对物体的手动测量行为。一旦发现有不安全的行为，教师应立即介入，以确保实验能够顺利进行。

（二）创设探索空间，保证活动的层次

按照深度学习的观点，教师需要激励学生进行批判式的学习，将新的观点和信息整合进现存的知识体系中，并且将已有的知识应用于新的学习中。因此，在实验教学的过程中，教师需要将主导权转移到学生手中，以便他们有充裕的时间和空间去深入思考和研究［3］。在开展科学实验教学的过程中，教师需要提供给学生更多的学习和合作的机会，使他们能够最大限度地利用课堂时间，全身心地参与到他们期待完成的任务中，激发思维，深度研究，进而建立自身知识架构。在学生对本次实验的目的有了清晰的认识的基础上，教师需要强调他们在课堂上的主导地位，让他们有机会在实验的过程中独立寻找和解决问题，掌握如何设计和开展实验。

例如，在教学“摆”时，为了帮助学生理解摆动速度与哪些因素相关，教师在课堂互动、同学间讨论以及团队探讨等活动中，构建了一个能让学生主动参与的实验情境。课前，教师先对学生之前的实验结果和这堂课的学习目标进行深入的解读。为了减轻学生的学习压力，教师可以利用课件来帮助他们理解。同时，教师应当重视实验活动的持续深化，对于学生提出的“摆动速度可能与摆的重量、摆的角度、摆的长度这些因素有关”等疑问，应和学生一起研究并验证。经过教师和学生的共同努力，学生对于变量控制的方式有了深入的理解，这为他们未来独立开展实验活动打下了坚实的基础。实验中，教师指导学生依据自身的判断来选择一个他们感兴趣的研究领域，并进行团队协作研究，以此来完善设计方案。这样，学生的思考不只是局限于设计，也会延伸到实验材料的挑选、变量的管理、实验流程等各个环节。实验结束后，教师引导学生进行深入的讨论，让他们在讨论中深度思考。这种实验教学方式，不仅能激发学生的自主学习热情，也能提升他们的实验操作技巧。

（三）促进思维发散，提升实验参与度

在进行实验教学时，教师应激发学生的思维，指导学生从各种视角去理解实验的基本原则、实验的现象以及实验的结果，鼓励学生提出他们的疑惑和观点，提升他们对科学实验的参与度，使他们能够感受到科学研究的乐趣。小学科学课程的主要内容，包括一些基本的科学理论，其中大多数可以在学生的日常生活中找到相关的现象［4］。小学科学教师需要最大限度地利用这些生活资源，通过构建情境、进行实验展示等方式，引导学生去探索和获取科学信息，让学生有机会参与“寻找问题—推测假设—策划实验—执行实验—交流讨论—总结反思”的实验研究流程，以此增强他们的科学研究意识。此外，借助开放式思考的交流合作，学生提出的问题和研究的路径也变得更加丰富，教师要仔细倾听每个学生的观点，引领他们进行实验式的研究学习，以协助他们构建一套系统化的科学认知框架。

以“声音是怎样产生的”教学为例，在课堂开始阶段，教师构建了与教学主题有关的情境，鼓励学生分享他们在课间休息时听到的各种声音，并对比谁听到的声音种类更丰富。这样一来，学生立刻产生了课堂学习的热情，纷纷举手表达自己的想法。之后，教师概括了学生的回答，引入课堂实验的关键部分，让学生思考：“关于声音，你想知道什么呢？”此问题的开放度极高，学生依照各自的兴趣，提出了许多关于声音存在的原因、如何感知声音、声音的差异等问题。教师引导学生将“声音是如何形成的”作为首个需要探讨的问题，并鼓励他们根据生活体验去大胆推断。教师可把做出相似推测的学生集结到一个团队，为他们准备所需的实验资源，引导他们制订实验计划以验证他们的推测是否准确。这样，学生就能在多次的实验探索过程中，持续地进行反思和调整，逐渐得出“声音是由振动产生的”这个准确的推论，从而提升自身的实验探索学习思维。

（四）有效进行互动，引导课堂走向纵深

在小学科学实验教学过程中，教师需与学生保持紧密的交流，以加深学生对课堂所学知识的理解，指导学生研究和理解科学实验中的关键概念。由于小学生的身心发展水平较低，在课堂上难以持续专注于某件事情，常会出现注意力分散等问题［5］。因此，教师需要适当提升课堂的互动性，促使学生积极投入课堂活动中，提升学生的课堂感受，并引导他们理解和掌握科学课程的核心知识。与学生互动的时候，教师需要多运用一些有趣的话语，以此来改善课堂的气氛，增强课程内容对学生的吸引力，让他们能够持续地专注于科学实验。在进行实验时，教师需要运用一些精练的话语来与学生沟通，帮助他们更快地理解科学实验的基本原则，降低科学实验的复杂性和乏味性。在实验过程中，教师要提出一些富有启发性的问题，促使学生探索实验背后的科学原理，同时运用已经掌握的科学知识独立思考和解决问题，从而推动科学课程教学持续深入。

以“谁轻谁重”的实验教学为例，教师要在课堂上阐述天平的工作原理，同时展示一个简单的天平制作方法。教师可以提供一些工具，让学生独立设计天平。这种让学生动手参与的实践活动，能够增进学生对天平科学原理的理解和掌握。教师可提供一些学生在日常学习生活中经常见到的物品，如橡皮、铅笔、小木块、橘子、苹果、小面包等，并向学生提问，在这些物品中，最重的和最轻的各是什么，让学生根据生活经验来回答。而后，教师再指导学生利用天平来测量各种物品的重量，从而验证他们先前的回答。当学生能够熟练操作天平时，教师就可提出一些富有启发性的问题，如“一个苹果的重量等同于一块橡皮的几倍？”等。在学生充分思考之后，教师指导他们利用多块橡皮进行检验，以此提升他们对于重量的感知和计算的技巧。

以“观察月相”的实验教学为例，教师向学生提出“月亮的形状是什么”的问题，大多数学生回答说月亮是圆形的，但也有一些学生回答月亮是一个椭圆形或其他的形状。待学生回答结束后，教师介绍月相的相关知识，并展示月亮在不同時间段呈现的形状。当学生对这些知识有了基础的理解之后，教师便可布置课外的实验任务，要求学生连续两周观察月亮的形状，并把它们记录下来，讨论月亮在这两周内的变化情况。通过这个实验，学生对月亮的变化规律有了更深入的理解。此时，教师可以引入“十五的月亮十六圆”等俗语，详细阐述月亮的各种形状出现的时间规律，从而加深学生对此类知识的理解［6］。除此之外，教师也可以提出一些富有启发性的问题，如“月亮的位置是否会随着时间的推移而改变”等，让学生在课后独立思考和探索，以此来培养他们的科学研究思维。

（五）组织小组合作，强化学习效果

小学科学教师可以通过小组合作的方式，指导学生合作，共同应对挑战。在合作的过程中，学生可以通过对比学习内容和思考模式来获得进步，这样可以提升学生的整体学习效果和实验学习的积极性，推动他们形成科学的思考方式，以达到更好的学习效果。

例如，在“热胀冷缩”的教学结束之后，教师可以组织学生进行合作实验。在实验小组中，有的学生负责搜集信息，有的学生负责列出理论知识。在实验中，学生可通过观察两种相似物质在不同温度条件下的变化，探究热膨胀与冷收缩的相互影响。实验小组观察和记录实验流程，并整理和编写实验报告，这有助于加深他们对知识内容的理解，培养科学的实验操作思维。

三、总结

总之，将深度学习融入小学科学实验教学中，能够有效地提高课程的深度，激发学生对实验研究的热情。在开展小学科学实验教学的过程中，教师要基于科学实验的独特性，结合学生的实际学情来精心策划实践活动。只有这样，才能唤醒学生的求知欲和对实验的热爱，从而持续提高他们的实验能力，提高他们的科学修养。

［参考文献］

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王兆琦.“深度学习”下的小学科学实验教学策略：以《造房子》一课为例［J］.陕西教育：教学版，2021（4）：43-44.

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