小學(xué)自然學(xué)科教學(xué)中學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)實踐研究

李愛明

（上海市浦東新區(qū)建平臨港小學(xué)，上海 201306）

小學(xué)自然課程標(biāo)準(zhǔn)指出：“自然教學(xué)的基本過程是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下主動地認(rèn)識自然事物和應(yīng)用所獲得的知識，教師要盡可能地啟發(fā)學(xué)生自行探求和應(yīng)用知識?！蹦敲?，怎樣指導(dǎo)學(xué)生探究和應(yīng)用科學(xué)知識技能呢？怎樣在指導(dǎo)學(xué)生自行探求的過程中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)呢？什么是學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)？

小學(xué)自然學(xué)科課程是以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的科學(xué)啟蒙課程，學(xué)科教學(xué)的三個基本維度是知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度價值觀，主要體現(xiàn)在：對科學(xué)知識的積累和運用，對科學(xué)探究的過程和方法的了解和實踐，對與科學(xué)相關(guān)的積極向上的情感態(tài)度與價值觀的培養(yǎng)。

學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，我們又稱為核心素養(yǎng)，在中國是通過學(xué)科分科，分別提出各學(xué)科的核心素養(yǎng)模型（見表1），在遵從各學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的情況下，根據(jù)不同學(xué)段與學(xué)科提出循序漸進(jìn)的目標(biāo)要求，實施相關(guān)的科學(xué)教育內(nèi)容。

從表1中可以看出在科學(xué)課程各學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)模型中有著共性的關(guān)注點，那就是“科學(xué)觀念及運用、科學(xué)思維與創(chuàng)新、科學(xué)探究與交流、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”，注重科學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)從純粹的科學(xué)知識學(xué)習(xí)到科學(xué)方法思維、創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)，再到科學(xué)積極作用于社會，改變?nèi)藗兩畹膬r值引領(lǐng)與社會責(zé)任擔(dān)當(dāng)。

表1 部分科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

小學(xué)自然學(xué)科是整個科學(xué)課程體系中的基礎(chǔ)課程，是科學(xué)課程體系中“總—分—總”的起始階段。圍繞著小學(xué)自然科學(xué)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力和學(xué)科核心素養(yǎng)要求，下面就具體課堂教學(xué)實踐教學(xué)談幾點想法。

1 創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生質(zhì)疑

例如：科教版小學(xué)自然三年級第一學(xué)期《熱傳遞與熱脹冷縮》教學(xué)時，筆者在課前導(dǎo)入階段，創(chuàng)設(shè)了一個情景，通過交流對話的形式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣：“你們見過燒不死的小魚嗎？今天老師請同學(xué)們來開開眼，看看小魚在老師的實驗中，有沒有‘生命危險’”。接著，開始向?qū)W生進(jìn)行演示實驗：把幾條活的小魚放入裝滿水的平底燒瓶中，點燃酒精燈后對著燒瓶的瓶頸燒，學(xué)生觀察老師的實驗演示。實驗中，瓶頸處的水逐漸升溫，一會兒時間，瓶口附近的水逐漸開始沸騰，許多的氣泡在瓶口處涌出?？墒?，瓶中的小魚仍然自由自在地在燒瓶的瓶底部位游來游去。學(xué)生們邊觀察著實驗，一邊禁不住紛紛議論起來。

看到時機(jī)成熟，筆者便順勢引導(dǎo)：“看來，這些小魚果然燒不死??！同學(xué)們大家有什么想法，或者是發(fā)現(xiàn)嗎”學(xué)生對這種現(xiàn)象感到很驚奇，紛紛提出想到的問題，探究的氣氛非常濃厚，繼續(xù)學(xué)習(xí)的欲望和興趣自然而然地產(chǎn)生了。在課堂的后續(xù)環(huán)節(jié)，教師就可以非常順利地組織學(xué)生開展關(guān)于熱的傳導(dǎo)的知識點的教學(xué)活動了。

又如在科教版自然二年級第一學(xué)期《加熱與保溫》教學(xué)溫度計的使用教學(xué)內(nèi)容時，老師引出今天學(xué)習(xí)的課題是研究溫度計的使用后，向?qū)W生提問：“你們想了解溫度計嗎？”有的學(xué)生說：“我想了解溫度計的構(gòu)造?！庇械恼f“我想了解溫度計是什么時候由誰發(fā)明的?！边€有的說，“溫度計可以測量小動物的體溫嗎？”等?？吹酵瑢W(xué)們學(xué)習(xí)的興趣上來了，筆者也就抓緊歸納說：“根據(jù)實驗室的條件和時間，我們今天研究同學(xué)們提出的溫度計的構(gòu)造、原理、種類等幾個問題，以及溫度計在我們?nèi)粘Ｉ钪械倪\用?！边@樣，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性在討論中被激發(fā)，他們就會自然而然地投入到探求科學(xué)現(xiàn)象和知識的活動中去。

因此，創(chuàng)設(shè)積極有效的學(xué)習(xí)情境，激發(fā)學(xué)生的問題意識和探究意識，在小學(xué)自然教學(xué)中可以為學(xué)生的學(xué)習(xí)實踐活動奠定基礎(chǔ)，從而更加順利地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)體驗和實踐。

2 開展探究學(xué)習(xí)，組織學(xué)科實踐

有了學(xué)生自主思考提出的問題的鋪路，還要進(jìn)一步去引發(fā)學(xué)生深入探究的愿望，讓他們?nèi)ァ按蚱粕板亞柕降住?，更深入完整具體地探求科學(xué)知識原理。從學(xué)習(xí)知識的方法來說，觀察和實驗是人類認(rèn)識自然的基本途徑。因此，老師必須精心設(shè)計組織學(xué)生實施觀察和實驗活動，提供和學(xué)習(xí)內(nèi)容有關(guān)的生動直觀、具體形象的感性材料，讓學(xué)生通過科學(xué)實驗和探究活動獲得的科學(xué)知識，掌握科學(xué)原理。

2.1 提供結(jié)構(gòu)性材料，實施科學(xué)探究活動

選擇和提供什么樣的材料給學(xué)生觀察、實驗，老師必須經(jīng)過仔細(xì)地考慮。材料要簡單，能為每個學(xué)生參與實驗探究活動奠定基礎(chǔ)；材料也要盡量豐富多樣，在設(shè)計實驗和探究活動中，體現(xiàn)自然學(xué)科學(xué)習(xí)的豐富性；材料還要因地制宜，充分發(fā)揮學(xué)校既有教學(xué)設(shè)施和資源配置。

科教版小學(xué)自然五年級第一學(xué)期《我們周圍的空氣》單元中第一課時《空氣的組成》，在“蠟燭燃燒后，水為什么會進(jìn)入玻璃杯中”的活動中，教師可以這樣為學(xué)生準(zhǔn)備有結(jié)構(gòu)的材料：一個玻璃杯，一支長短適中的蠟燭，火柴、膠泥，玻璃水槽，紅色水等。利用這些取自身邊的實驗材料，組織學(xué)生開展氧氣的助燃性和在空氣中的成分實驗。在實驗中，引導(dǎo)學(xué)生通過親手實驗，觀察、交流、分析，在教師的引導(dǎo)下，逐步理解、掌握燃燒需要氧氣，空氣中含有一定比例的氧氣等科學(xué)知識。在實驗中，學(xué)生分組活動，在蠟燭底部沾上膠泥，注意玻璃杯扣住蠟燭時，提示學(xué)生要做到平穩(wěn)、勻速，垂直，等等?？傊?，當(dāng)空氣中的氧氣燃燒殆盡，在外面的空氣壓力下，水就會從玻璃杯口下方進(jìn)入其中，學(xué)生也會發(fā)現(xiàn)水進(jìn)入的量，并通過探討和教師介紹得知：空氣中含有接近1/5的氧氣，氧氣支持燃燒等。正是因為這些豐富有層次有結(jié)構(gòu)的材料，給學(xué)生提供了打開思路、動手實驗的機(jī)會，更好地培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗?zāi)芰Γ岣吡藢W(xué)生的綜合科學(xué)素養(yǎng)。

夜靜更深，她依然無法入睡。風(fēng)將她的一顆心一層一層地剝開來，像剝洋蔥皮一樣，每剝一層她就流一次淚，痛楚的淚，懺悔的淚。她的眼前晃動著風(fēng)影落寞而傷感的臉孔，還有那雙似乎永遠(yuǎn)迷茫的眼睛。半夜，窗外響起滴滴答答的雨點聲，天空下了一場雨，她聽著檐前的水滴寂寞地敲打著階前的青石板，直到東方拂曉，天色微明，她才迷迷糊糊地睡了過去。剛睡下，就被一場惡夢驚醒了，夢中那個耽于幻想的風(fēng)影站在她的面前，眼睛里滿滿的，風(fēng)吹著他薄薄的衣衫，風(fēng)過處了然無痕。再一看，風(fēng)影的手中居然捏著一把刀子，刀尖上有紅色的液體，正一滴一滴地往下滴落。漸漸地，風(fēng)撕裂了鉛灰色的云，在東方，在天邊，出現(xiàn)了一道桔紅色的曙光。

2.2 啟發(fā)設(shè)計實驗方案，實施驗證實驗設(shè)想

啟發(fā)學(xué)生探究，不能完全按照教材提供的范例，教師僅僅提供過程性的實驗教學(xué)，或者把實驗變?yōu)椤耙恢v、二看、三示范，照著課本做實驗”的簡單教學(xué)行為。簡單的模仿實驗，只能獲得一些表面的科學(xué)現(xiàn)象，而不能引發(fā)學(xué)生內(nèi)在的思考和理解。教師也不能完全放任學(xué)生在課堂實驗中的自由活動，不顧班里學(xué)生學(xué)習(xí)能力和知識差異，不做分工，不做指導(dǎo)，一切都讓學(xué)生自己去摸索。毫無目的實驗學(xué)習(xí)，只能是無效的課堂教和學(xué)行為，不符合學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的正確途徑。

如小學(xué)自然科教版五年級第二學(xué)期《身體的律動》單元第一課時《呼吸》教學(xué)，要求學(xué)生用實驗研究吸進(jìn)的氣體與呼出的氣體有什么不同時，教師可以這樣啟發(fā)學(xué)生設(shè)計實驗：

教師先提問題：人體吸進(jìn)和呼出的氣體有什么不同，我們可以通過什么方法來獲得這些氣體？

接著，組織學(xué)生：人體呼出和吸進(jìn)的氣體，我們?nèi)绾伟l(fā)現(xiàn)？有什么不同？讓學(xué)生進(jìn)行預(yù)想推測。接著，教師啟發(fā)學(xué)生了解氧氣、二氧化碳有什么性質(zhì)，讓學(xué)生根據(jù)它們的特性，觀察桌上的實驗材料，進(jìn)行小組討論，啟發(fā)學(xué)生自己設(shè)計實驗。

在此基礎(chǔ)上，老師和學(xué)生可以開展交流，分享實驗發(fā)現(xiàn)：

（1）在兩個盛有不同氣體的玻璃瓶中倒入同樣多的澄清石灰水，然后搖晃幾下，觀察哪個瓶中的澄清石灰水有變化，并交流發(fā)生了什么樣的變化。然后再鼓勵、啟發(fā)學(xué)生思考：人體呼出的氣體是二氧化碳，它可以使澄清的石灰水變得渾濁，這是二氧化碳?xì)怏w的特性。

（2）將提前準(zhǔn)備好的二氧化碳放在集氣瓶中，先點燃一根蠟燭，把它緩緩地放入其中一個集氣瓶（裝有二氧化碳），觀察實驗的現(xiàn)象。

（3）點燃一根火柴，幾秒后搖晃熄滅，然后迅速放入另一個盛有另外一種氣體（氧氣）的集氣瓶中，觀察實驗現(xiàn)象。

通過老師的演示實驗和學(xué)生的仔細(xì)觀察，引導(dǎo)學(xué)生討論得出：使蠟燭快速熄滅的是二氧化碳?xì)怏w，它不支持燃燒；使即將熄滅的火柴梗重新快速燃燒起來的是氧氣，氧氣可以支持燃燒。

2.3 發(fā)揮學(xué)生的主體和教師的引導(dǎo)作用

課堂教學(xué)中教師要及時關(guān)注每個學(xué)生，發(fā)現(xiàn)他們在探索學(xué)習(xí)活動中存在的問題，既要發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，又要充分體現(xiàn)教師作為課堂組織者的主導(dǎo)作用。如在學(xué)習(xí)小學(xué)自然科教版四年級第二學(xué)期《望遠(yuǎn)鏡里的天空》單元中，認(rèn)識凸透鏡的成像原理時，可做如下的示范和指導(dǎo)：

①組織學(xué)生將燭焰、凸透鏡、紙屏必須放在一條直線上，注意蠟燭的高度；

②調(diào)整蠟燭和紙屏位置，速度要慢，在勻速移動中成像。

教師根據(jù)班內(nèi)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、知識水平，提前做好分組，以小組合作的形式讓學(xué)生在反復(fù)不斷的實驗中，發(fā)現(xiàn)凸透鏡成像的規(guī)律；教學(xué)中教師適時地做好巡視指導(dǎo)，幫助學(xué)生在動手實驗、觀察討論的基礎(chǔ)上完成實驗探究的過程。

在小學(xué)自然學(xué)科學(xué)習(xí)中，主要以教師的指導(dǎo)幫助學(xué)生通過觀察和實驗獲取科學(xué)原理。但教材中有一些知識學(xué)習(xí)學(xué)生無法或不便觀察實驗。比如太陽系，探索宇宙空間；有的知識屬于年代久遠(yuǎn)，如石油、煤的形成，動植物的進(jìn)化過程；還有的也是無法提供直觀的方式學(xué)習(xí)觀察，如海嘯、地震。這就需要引導(dǎo)學(xué)生查閱、收集書本外的資料，或進(jìn)行網(wǎng)上資料收集調(diào)查。這也是學(xué)生通過自主方式獲取科學(xué)知識原理的一種方法。

如科教版小學(xué)自然四年級第一學(xué)期《自然界里的水》單元，在組織學(xué)生了解自然界水的污染和保護(hù)的時候，課前老師布置學(xué)生廣泛收集資料，如因為生活垃圾的隨意排放，我國有多少河流受到污染；人類不當(dāng)?shù)纳罘绞綄ψ匀唤缋锏乃吹钠茐?，以及由此對人類生活的影響；環(huán)境破壞對水環(huán)境的影響等。收集資料的過程就是學(xué)習(xí)的過程，在學(xué)生收集數(shù)據(jù)的過程中，能喚起學(xué)生對環(huán)境保護(hù)重要性的認(rèn)識。教師還可以組織學(xué)生開展家庭和學(xué)校垃圾分類的調(diào)查，了解垃圾處理對環(huán)境保護(hù)的積極意義。只有在調(diào)查深入、資料豐富的基礎(chǔ)上，才能做到研討充分，認(rèn)識深化，才能將學(xué)到的科學(xué)知識轉(zhuǎn)化為今后生活、工作中自然形成的科學(xué)意識、科學(xué)態(tài)度，讓學(xué)生真正成為一名具有良好科學(xué)素質(zhì)、良好生活態(tài)度和生活方式的社會公民。

3 引導(dǎo)學(xué)生獨立思考，梳理科學(xué)實驗結(jié)論

要使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體，需要教師為學(xué)生提供心理上的安全感、成就感，也就是教師要讓每一位參與學(xué)習(xí)的學(xué)生有獲得學(xué)習(xí)并獲得成功的機(jī)會。教師要支持、幫助學(xué)生自行探求，鼓勵他們大膽發(fā)表意見。只有不怕學(xué)生想錯、說錯、做錯，就能在一次次的錯誤中，逐步體驗學(xué)習(xí)的艱巨性，并讓學(xué)生充分感受科學(xué)學(xué)習(xí)的巨大魅力，充分發(fā)揮學(xué)生的聰明才智，這樣的課堂才會顯現(xiàn)勃勃生機(jī)。教師要讓學(xué)生逐步養(yǎng)成勤于獨立思考、善于解決問題、敢于刨根問底的學(xué)習(xí)品質(zhì)。

如在小學(xué)自然科教版三年級《家蠶的一生》單元學(xué)習(xí)中，在組織學(xué)生觀察家蠶的外形特征時，教師要指導(dǎo)學(xué)生從家蠶不同的生長階段加以分析，幼蟲時候是分成頭、胸、腹三部分，成蟲階段分成頭、胸、腹，頭部由觸角，胸部有兩對翅膀。教師不能武斷地判斷誰對、誰錯，而要了解學(xué)生為什么這樣認(rèn)為，再引導(dǎo)學(xué)生深入觀察，從家蠶不同的生命階段來認(rèn)識了解其身體特征，全面客觀的幫助學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)識事物。只要學(xué)生獨立思考了，自由大膽發(fā)言了，實事求是地根據(jù)自己的想法去認(rèn)真做了，就要鼓勵，給予學(xué)生足夠的信任和支持，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成獨立思考的習(xí)慣和能力，并最終獲得科學(xué)的結(jié)論。

4 聯(lián)系學(xué)生生活實際，培養(yǎng)科學(xué)學(xué)習(xí)能力

自然學(xué)科教學(xué)始終要把“應(yīng)用科學(xué)概念”作為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的根本，使學(xué)生能舉一反三，觸類旁通。如在小學(xué)自然科教版第八冊《水的壓力》教學(xué)內(nèi)容時，教師可以設(shè)計這樣一個問題：為什么大壩的設(shè)計必須要符合下厚上薄的原理如果反過來設(shè)計會怎樣？老師可以出示一張水壩的剖面圖，設(shè)計成上厚下薄倒梯形的大壩形狀。老師指著圖片說；“有人修了這樣一座水壩，后來塌了，為什么呢”這時學(xué)生都能用本課學(xué)到的“水越深，壓力越大”這個道理來解釋。然后老師及時進(jìn)行學(xué)科滲透教育，讓學(xué)生明白任何行為都應(yīng)遵循科學(xué)規(guī)律，違反了科學(xué)規(guī)律，就會受到大自然懲罰。通過這樣的學(xué)習(xí)體驗，逐步培養(yǎng)學(xué)生的基本科學(xué)素養(yǎng)和社會實踐能力。

把握小學(xué)自然學(xué)科教學(xué)特色，堅持知行合一、有效提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的教育方法，不僅能使學(xué)生在知識、能力、興趣，品德上都得到發(fā)展，而且還蘊含著更為深遠(yuǎn)的意義：科學(xué)學(xué)習(xí)最終是為了更好服務(wù)、造福人類！它能使學(xué)生主動去獲取科學(xué)知識、勇于探索實踐。只有這樣，我們才能培養(yǎng)出具有較高科學(xué)素養(yǎng)的學(xué)生，也只有這種具有較高科學(xué)文化素質(zhì)的人，才能適應(yīng)不斷變化的社會需要和競爭，才能使其真正成為社會建設(shè)的有用人才。