小學自然學科教學中學生科學素養的培養實踐研究

李愛明

（上海市浦東新區建平臨港小學，上海 201306）

小學自然課程標準指出：“自然教學的基本過程是學生在教師的指導下主動地認識自然事物和應用所獲得的知識，教師要盡可能地啟發學生自行探求和應用知識。”那么，怎樣指導學生探究和應用科學知識技能呢？怎樣在指導學生自行探求的過程中培養學生的科學素養呢？什么是學生的科學素養？

小學自然學科課程是以培養學生的科學素養為宗旨的科學啟蒙課程，學科教學的三個基本維度是知識與技能、過程與方法、情感態度價值觀，主要體現在：對科學知識的積累和運用，對科學探究的過程和方法的了解和實踐，對與科學相關的積極向上的情感態度與價值觀的培養。

學生科學素養，我們又稱為核心素養，在中國是通過學科分科，分別提出各學科的核心素養模型（見表1），在遵從各學科核心素養培養目標的情況下，根據不同學段與學科提出循序漸進的目標要求，實施相關的科學教育內容。

從表1中可以看出在科學課程各學科核心素養培養模型中有著共性的關注點，那就是“科學觀念及運用、科學思維與創新、科學探究與交流、科學態度與責任”，注重科學學習目標從純粹的科學知識學習到科學方法思維、創新實踐能力的培養，再到科學積極作用于社會，改變人們生活的價值引領與社會責任擔當。

表1 部分科學學科核心素養

小學自然學科是整個科學課程體系中的基礎課程，是科學課程體系中“總—分—總”的起始階段。圍繞著小學自然科學教學培養學生科學探究能力和學科核心素養要求，下面就具體課堂教學實踐教學談幾點想法。

1 創設教學情境，激發學生質疑

例如：科教版小學自然三年級第一學期《熱傳遞與熱脹冷縮》教學時，筆者在課前導入階段，創設了一個情景，通過交流對話的形式，激發學生的學習興趣：“你們見過燒不死的小魚嗎？今天老師請同學們來開開眼，看看小魚在老師的實驗中，有沒有‘生命危險’”。接著，開始向學生進行演示實驗：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。可是，瓶中的小魚仍然自由自在地在燒瓶的瓶底部位游來游去。學生們邊觀察著實驗，一邊禁不住紛紛議論起來。

看到時機成熟，筆者便順勢引導：“看來，這些小魚果然燒不死啊！同學們大家有什么想法，或者是發現嗎”學生對這種現象感到很驚奇，紛紛提出想到的問題，探究的氣氛非常濃厚，繼續學習的欲望和興趣自然而然地產生了。在課堂的后續環節，教師就可以非常順利地組織學生開展關于熱的傳導的知識點的教學活動了。

又如在科教版自然二年級第一學期《加熱與保溫》教學溫度計的使用教學內容時，老師引出今天學習的課題是研究溫度計的使用后，向學生提問：“你們想了解溫度計嗎？”有的學生說：“我想了解溫度計的構造。”有的說“我想了解溫度計是什么時候由誰發明的。”還有的說，“溫度計可以測量小動物的體溫嗎？”等。看到同學們學習的興趣上來了，筆者也就抓緊歸納說：“根據實驗室的條件和時間，我們今天研究同學們提出的溫度計的構造、原理、種類等幾個問題，以及溫度計在我們日常生活中的運用。”這樣，學生學習的主動性和積極性在討論中被激發，他們就會自然而然地投入到探求科學現象和知識的活動中去。

因此，創設積極有效的學習情境，激發學生的問題意識和探究意識，在小學自然教學中可以為學生的學習實踐活動奠定基礎，從而更加順利地引導學生進行科學體驗和實踐。

2 開展探究學習，組織學科實踐

有了學生自主思考提出的問題的鋪路，還要進一步去引發學生深入探究的愿望，讓他們去“打破砂鍋問到底”，更深入完整具體地探求科學知識原理。從學習知識的方法來說，觀察和實驗是人類認識自然的基本途徑。因此，老師必須精心設計組織學生實施觀察和實驗活動，提供和學習內容有關的生動直觀、具體形象的感性材料，讓學生通過科學實驗和探究活動獲得的科學知識，掌握科學原理。

2.1 提供結構性材料，實施科學探究活動

選擇和提供什么樣的材料給學生觀察、實驗，老師必須經過仔細地考慮。材料要簡單，能為每個學生參與實驗探究活動奠定基礎；材料也要盡量豐富多樣，在設計實驗和探究活動中，體現自然學科學習的豐富性；材料還要因地制宜，充分發揮學校既有教學設施和資源配置。

科教版小學自然五年級第一學期《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，水為什么會進入玻璃杯中”的活動中，教師可以這樣為學生準備有結構的材料：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，引導學生通過親手實驗，觀察、交流、分析，在教師的引導下，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知識。在實驗中，學生分組活動，在蠟燭底部沾上膠泥，注意玻璃杯扣住蠟燭時，提示學生要做到平穩、勻速，垂直，等等。總之，當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入其中，學生也會發現水進入的量，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構的材料，給學生提供了打開思路、動手實驗的機會，更好地培養學生科學實驗能力，提高了學生的綜合科學素養。

夜靜更深，她依然無法入睡。風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。她的眼前晃動著風影落寞而傷感的臉孔，還有那雙似乎永遠迷茫的眼睛。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影站在她的面前，眼睛里滿滿的，風吹著他薄薄的衣衫，風過處了然無痕。再一看，風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，風撕裂了鉛灰色的云，在東方，在天邊，出現了一道桔紅色的曙光。

2.2 啟發設計實驗方案，實施驗證實驗設想

啟發學生探究，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，或者把實驗變為“一講、二看、三示范，照著課本做實驗”的簡單教學行為。簡單的模仿實驗，只能獲得一些表面的科學現象，而不能引發學生內在的思考和理解。教師也不能完全放任學生在課堂實驗中的自由活動，不顧班里學生學習能力和知識差異，不做分工，不做指導，一切都讓學生自己去摸索。毫無目的實驗學習，只能是無效的課堂教和學行為，不符合學生科學素養培養的正確途徑。

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

教師先提問題：人體吸進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，組織學生：人體呼出和吸進的氣體，我們如何發現？有什么不同？讓學生進行預想推測。接著，教師啟發學生了解氧氣、二氧化碳有什么性質，讓學生根據它們的特性，觀察桌上的實驗材料，進行小組討論，啟發學生自己設計實驗。

在此基礎上，老師和學生可以開展交流，分享實驗發現：

（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，并交流發生了什么樣的變化。然后再鼓勵、啟發學生思考：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，這是二氧化碳氣體的特性。

（2）將提前準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，觀察實驗現象。

通過老師的演示實驗和學生的仔細觀察，引導學生討論得出：使蠟燭快速熄滅的是二氧化碳氣體，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 發揮學生的主體和教師的引導作用

課堂教學中教師要及時關注每個學生，發現他們在探索學習活動中存在的問題，既要發揮學生學習的積極性，又要充分體現教師作為課堂組織者的主導作用。如在學習小學自然科教版四年級第二學期《望遠鏡里的天空》單元中，認識凸透鏡的成像原理時，可做如下的示范和指導：

①組織學生將燭焰、凸透鏡、紙屏必須放在一條直線上，注意蠟燭的高度；

②調整蠟燭和紙屏位置，速度要慢，在勻速移動中成像。

教師根據班內學生的學習能力、知識水平，提前做好分組，以小組合作的形式讓學生在反復不斷的實驗中，發現凸透鏡成像的規律；教學中教師適時地做好巡視指導，幫助學生在動手實驗、觀察討論的基礎上完成實驗探究的過程。

在小學自然學科學習中，主要以教師的指導幫助學生通過觀察和實驗獲取科學原理。但教材中有一些知識學習學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，如石油、煤的形成，動植物的進化過程；還有的也是無法提供直觀的方式學習觀察，如海嘯、地震。這就需要引導學生查閱、收集書本外的資料，或進行網上資料收集調查。這也是學生通過自主方式獲取科學知識原理的一種方法。

如科教版小學自然四年級第一學期《自然界里的水》單元，在組織學生了解自然界水的污染和保護的時候，課前老師布置學生廣泛收集資料，如因為生活垃圾的隨意排放，我國有多少河流受到污染；人類不當的生活方式對自然界里的水源的破壞，以及由此對人類生活的影響；環境破壞對水環境的影響等。收集資料的過程就是學習的過程，在學生收集數據的過程中，能喚起學生對環境保護重要性的認識。教師還可以組織學生開展家庭和學校垃圾分類的調查，了解垃圾處理對環境保護的積極意義。只有在調查深入、資料豐富的基礎上，才能做到研討充分，認識深化，才能將學到的科學知識轉化為今后生活、工作中自然形成的科學意識、科學態度，讓學生真正成為一名具有良好科學素質、良好生活態度和生活方式的社會公民。

3 引導學生獨立思考，梳理科學實驗結論

要使學生真正成為學習的主體，需要教師為學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習的學生有獲得學習并獲得成功的機會。教師要支持、幫助學生自行探求，鼓勵他們大膽發表意見。只有不怕學生想錯、說錯、做錯，就能在一次次的錯誤中，逐步體驗學習的艱巨性，并讓學生充分感受科學學習的巨大魅力，充分發揮學生的聰明才智，這樣的課堂才會顯現勃勃生機。教師要讓學生逐步養成勤于獨立思考、善于解決問題、敢于刨根問底的學習品質。

如在小學自然科教版三年級《家蠶的一生》單元學習中，在組織學生觀察家蠶的外形特征時，教師要指導學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，而要了解學生為什么這樣認為，再引導學生深入觀察，從家蠶不同的生命階段來認識了解其身體特征，全面客觀的幫助學生學習認識事物。只要學生獨立思考了，自由大膽發言了，實事求是地根據自己的想法去認真做了，就要鼓勵，給予學生足夠的信任和支持，引導學生養成獨立思考的習慣和能力，并最終獲得科學的結論。

4 聯系學生生活實際，培養科學學習能力

自然學科教學始終要把“應用科學概念”作為培養學生科學素質的根本，使學生能舉一反三，觸類旁通。如在小學自然科教版第八冊《水的壓力》教學內容時，教師可以設計這樣一個問題：為什么大壩的設計必須要符合下厚上薄的原理如果反過來設計會怎樣？老師可以出示一張水壩的剖面圖，設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”這時學生都能用本課學到的“水越深，壓力越大”這個道理來解釋。然后老師及時進行學科滲透教育，讓學生明白任何行為都應遵循科學規律，違反了科學規律，就會受到大自然懲罰。通過這樣的學習體驗，逐步培養學生的基本科學素養和社會實踐能力。

把握小學自然學科教學特色，堅持知行合一、有效提升學生科學素養的教育方法，不僅能使學生在知識、能力、興趣，品德上都得到發展，而且還蘊含著更為深遠的意義：科學學習最終是為了更好服務、造福人類！它能使學生主動去獲取科學知識、勇于探索實踐。只有這樣，我們才能培養出具有較高科學素養的學生，也只有這種具有較高科學文化素質的人，才能適應不斷變化的社會需要和競爭，才能使其真正成為社會建設的有用人才。