小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性策略
——以科學(xué)實(shí)驗(yàn)課《空氣的熱脹冷縮》為例

江蘇省南通市城中小學(xué) 徐志龍

學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)提升，是小學(xué)科學(xué)課程核心任務(wù)。為了達(dá)成這一任務(wù)，在科學(xué)課教學(xué)活動(dòng)中，教師引導(dǎo)學(xué)生積極參與探究是必不可少的環(huán)節(jié)。而在眾多的探究方式中，操作實(shí)驗(yàn)是其主要方式之一。因此，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師必須要關(guān)注實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性，這不僅有助于讓學(xué)生獲得一定的科學(xué)知識(shí)，還將幫助他們較好地掌握科學(xué)的探究方法、形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、塑造求真的科學(xué)精神。如何提升小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性，本文以《空氣的熱脹冷縮》為例，闡述其中的五種策略。

一、懸念設(shè)置策略，激活學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力

據(jù)調(diào)查,盡管學(xué)生對(duì)科學(xué)課有比較濃厚的興趣，但主要是對(duì)自然奧秘充滿好奇，對(duì)豐富多彩的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象感興趣，自主、合作、探究的學(xué)習(xí)習(xí)慣還未真正形成。這時(shí)，我們要在教學(xué)活動(dòng)之前設(shè)置懸念，以此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，有效開(kāi)展自主、合作、探究學(xué)習(xí)，這就是我們所謂的懸念情境策略。在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們從小學(xué)生的年齡特征、認(rèn)識(shí)規(guī)律和興趣特長(zhǎng)出發(fā)，設(shè)置與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的懸念情境，以此引發(fā)學(xué)生的觀察注意力，并嘗試讓學(xué)生說(shuō)出發(fā)生這種現(xiàn)象的原因，從而激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知愿望。比如，在《空氣的熱脹冷縮》這一節(jié)的導(dǎo)入環(huán)節(jié)，我創(chuàng)設(shè)了這樣的教學(xué)情境：首先呈現(xiàn)給學(xué)生的是一只稍稍扁的乒乓球，然后將這只乒乓球放入容器中，再倒入一些熱水，讓學(xué)生觀察，當(dāng)熱水倒入容器后，扁的乒乓球發(fā)現(xiàn)了什么現(xiàn)象？原來(lái)這只扁的乒乓球又重新鼓起來(lái)了。這樣的現(xiàn)象引發(fā)了學(xué)生思考，教師結(jié)合學(xué)生的談話引出課題。通過(guò)這樣一個(gè)有趣的懸念情景，既能有效地激發(fā)學(xué)生的求知欲，又能活躍課堂學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生對(duì)空氣熱脹冷縮的性質(zhì)形成初步的感知，積累某些生活經(jīng)驗(yàn)。

二、問(wèn)題引導(dǎo)策略，明確科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

美國(guó)教育家加里·D·鮑里奇指出：“有效的問(wèn)題是那些學(xué)生能夠積極組織回答并有效參與學(xué)習(xí)過(guò)程的問(wèn)題。”科學(xué)教學(xué)信息量大、綜合性強(qiáng)、聯(lián)系性強(qiáng)?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也不同于日常生活中的某些現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)與研究，通常是有明確的目的的，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證一些假設(shè)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康娜绾误w現(xiàn)，筆者認(rèn)為可以通過(guò)一系列問(wèn)題的方式逐步呈現(xiàn)出來(lái)。這就是問(wèn)題引導(dǎo)策略。其操作途徑是：首先，讓學(xué)生圍繞教學(xué)內(nèi)容，自己提出一些問(wèn)題，這些問(wèn)題是基于學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)的，也可能是學(xué)生從自身的理解出發(fā)，提出的某些猜想；其次，教師根據(jù)學(xué)生提出的問(wèn)題，梳理出其中有價(jià)值的問(wèn)題，這些有價(jià)值的問(wèn)題應(yīng)該是基于課程標(biāo)準(zhǔn)的，具有科學(xué)探究意義的問(wèn)題；第三，讓學(xué)生緊扣梳理出的問(wèn)題進(jìn)行廣泛探究實(shí)踐、討論、辨析、設(shè)想、驗(yàn)證等。在《空氣的熱脹冷縮》教學(xué)中，我在實(shí)驗(yàn)教學(xué)梳理出以下幾個(gè)問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生的積極思考：第一個(gè)問(wèn)題是“怎樣收集空氣？如果用錐形瓶收集空氣，需要把收集到的空氣密封嗎？怎樣密封？”第二個(gè)問(wèn)題是“如何使收集的空氣受熱或受冷？”第三個(gè)問(wèn)題是“怎樣才能清楚地看出空氣體積的變化呢？”上述問(wèn)題可以由學(xué)生提出實(shí)驗(yàn)方案，從而真正實(shí)現(xiàn)由學(xué)生全程參與的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，不斷提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。

三、小組協(xié)同策略，提升合作探究質(zhì)量

小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們通常是以實(shí)驗(yàn)小組的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的。這時(shí)，我們要采取小組協(xié)同策略，即在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，首先要做到科學(xué)分組，通常四到六名同學(xué)為一組，盡量做到組內(nèi)異質(zhì)，組間同質(zhì)。組內(nèi)異質(zhì)便于組內(nèi)同伴的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、分工協(xié)作；組間同質(zhì)便于組際間學(xué)習(xí)競(jìng)賽。其次要做好實(shí)驗(yàn)小組內(nèi)任務(wù)分配，實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象觀察、數(shù)據(jù)記錄、研討梳理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告單填寫(xiě)、成果匯報(bào)等，都要做到任務(wù)明確，責(zé)任分明。第三，要指導(dǎo)小組成員學(xué)會(huì)合作學(xué)習(xí)的方式。學(xué)生要傾聽(tīng)他人，積極參與討論，大膽提出自己的觀點(diǎn)，形成共識(shí)，當(dāng)自己的觀點(diǎn)和別人觀點(diǎn)不同時(shí)，應(yīng)說(shuō)服他們或改變自己，在合作學(xué)習(xí)中提升自己。第四，要認(rèn)真組織開(kāi)展好班級(jí)內(nèi)的展示交流活動(dòng)，盡量讓各小組的實(shí)驗(yàn)成果得以展示，教師還要做好正確的引導(dǎo)，得出正確的結(jié)論。在《空氣的熱脹冷縮》教學(xué)中，我們得到的結(jié)論是：空氣受熱膨脹，受冷收縮，空氣具有熱脹冷縮的性質(zhì)。此前，教師還要深入各個(gè)小組進(jìn)行指導(dǎo)。

四、教師演示策略，形成嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度

教師演示實(shí)驗(yàn)是小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的常用方法，演示實(shí)驗(yàn)在很大程度上是示范給學(xué)生看的，這就要求我們演示實(shí)驗(yàn)之前，要做好充分準(zhǔn)備，力求做到實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)明確具體、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)科學(xué)合理、實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范有序、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明晰可辨。比如：在教學(xué)《空氣的熱脹冷縮》時(shí)，教師演示實(shí)驗(yàn)如下：準(zhǔn)備兩個(gè)一樣的試管，一個(gè)試管里裝滿了紅水，另一個(gè)試管里裝滿了空氣，管口用氣球包起來(lái)。演示時(shí) 教師把兩個(gè)試管同時(shí)放入熱水中，學(xué)生很明顯看到了裝了空氣的試管上的氣球很快鼓起來(lái)了，因此學(xué)生得出了空氣的熱脹冷縮要比水快。教師鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)比較有新的發(fā)現(xiàn)，同時(shí)讓學(xué)生在科學(xué)探究中嘗試應(yīng)用比較法進(jìn)行學(xué)習(xí)，有效提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

五、拓展延伸策略，擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)效果增量

受時(shí)間、空間、課程資源的限制，要想發(fā)揮課堂教學(xué)效益最優(yōu)化、最大化，我們必須注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)拓展延伸，這就是我們所謂的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的拓展延伸。拓展延伸主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面是實(shí)驗(yàn)操作活動(dòng)由課內(nèi)實(shí)驗(yàn)向課外實(shí)驗(yàn)拓展延伸。目前，課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖然各小組手頭的材料不一樣，但最后得出的結(jié)論都差不多，使孩子們明白科學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅僅限于在實(shí)驗(yàn)室，不僅僅限于實(shí)驗(yàn)室的器材，我們身邊熟悉的一些東西也可以進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，這就要求我們讓校內(nèi)實(shí)驗(yàn)向生活實(shí)驗(yàn)拓展延伸，實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)的生活化。另一方面是現(xiàn)象觀察、淺層描述向數(shù)據(jù)分析、深度思考的延伸。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，要避免只有活動(dòng)體驗(yàn)、只有感觀熱鬧，而缺乏實(shí)驗(yàn)反思、深入探究，這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是沒(méi)有很好的效果的。小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不再僅僅是為了提出問(wèn)題、驗(yàn)證問(wèn)題、解決問(wèn)題，而在于探究問(wèn)題背后的道理。所以，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的本質(zhì)是“動(dòng)手”之后的“動(dòng)腦”，只有“做”與“思”的融合，才能從根本上保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高效，擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)效果的增量。

此外，為了提高課堂教學(xué)的有效性，我們還可以借助于現(xiàn)代技術(shù)手段，比如，采用多媒體技術(shù)展示“空氣微粒運(yùn)動(dòng)”軌跡，讓學(xué)生直觀、形象地獲得微觀世界知識(shí)，從而明白熱脹冷縮現(xiàn)象所產(chǎn)生的原因。

《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確提出，小學(xué)科學(xué)教學(xué)重在讓學(xué)生“學(xué)會(huì)科學(xué)探究的初步方法，體會(huì)科學(xué)探究過(guò)程的樂(lè)趣，培養(yǎng)善于觀察、勤于思考、樂(lè)于奉獻(xiàn)、勇于探索、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度”。因此，我們每一位小學(xué)科學(xué)教師都應(yīng)做一個(gè)有心人，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)緊扣課程標(biāo)準(zhǔn)要求，從學(xué)科核心素養(yǎng)要求出發(fā)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中注重科學(xué)思想、科學(xué)方法的滲透教學(xué)，全面提升科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。