小班化背景下初中科學實驗教學的實踐研究

王璐

初中科學課程是一門綜合性的學科，從內容劃分上科學的課程內容分為“科學探究”“生命科學”“物質科學”“地球和宇宙”“科學、技術、社會、環境”【1】。其中科學探究作為一項重要內容而被提出是因為它是培養學生實踐能力和創新思維的重要手段。科學探究的達成目標之一便是掌握觀察、實驗、收集處理信息的基本技能，因此科學實驗的教學在初中科學中占有重要地位和作用。日常的教學過程中人數眾多的“大班化”教學已經不能滿足教師的教與學生學的需求，教師在“大班化“的教學中逐漸表現出關注面較小，不能讓每一個學生都受到關注而個體關注不均衡，課堂時間的有限而不能夠讓每一個學生都參與課堂等問題。隨著教學改革的推進小班化的教學優勢逐漸顯露，能夠較好的解決大班教學過成中遇到的一些問題。

一、問題的提出

（一）大班化實驗教學中的問題

教師在大班化的教學遇到了個體關注、實驗操作量、交流的參與面等方面的問題，而在小班化的教學中這些問題就表現的不顯著，因此通過研究發現大班化教學中遇到的這些問題歸根結底是因為人數的問題而引發了許多的局限。

1.人數眾多而個體關注度受到局限

科學課程的基本理念是要面向全體學生，立足學生發展培養科學探究精神，但大班化的教學中往往因為人數較多而在課堂上教師很難關注到每一個個體的情況。課堂上因為人數眾多而教師容易只看到部分學生上課的狀態而忽視了個體的情況。教師上課獲取學生學習情況時會因為人數眾多而樣本采集不全面而忽視個體學生課堂知識掌握情況。

2.組數眾多而實驗操作量受到局限

科學探究的重中之重是實驗設計與實施科學實驗上，實驗能力也是科學探究能力的主要能力之一，實驗教學是要通過學生親身體會，動手實驗操作過才能夠真正理解科學的本質知識。教師要創設盡可能多的機會讓學生動手實驗，而大班教育卻因為人數眾多，學生分組后也存在組數多而導致學生動手操作實驗的機會和操作量受到局限。

3.基數龐大而交流參與面受到局限

實驗從設計、動手實驗到評價交流的每一個環節都對學生思維導圖的提升起到重要作用，大班化教學往往學生個體沒有更多的展示機會，這些環節的實施過程中僅個別少數學生參與。教學效果的達成對于參與的學生明顯優于未參與的，造成參與面受局限的根本原因也正是基數龐大。

（二）小班化教學的優勢

1.個體關注度高與參與面廣

在以往的大班化教學中由于人數較多教師只能從面上關注個別學生，但是到了小班化的教學之后人數較少便是小班化教學與大班化教學明顯的區別。小班化優勢之一是班級人數較少，教師在小班化的班級上課就有更多的精力關注更多的個體學生。以往的課堂活動只能部分學生參與活動和展示，班級人數減少后學生分擔的活動任務會數量和機會也隨之增加，因此能夠讓更多的學生參與課堂的活動，教師可以更好的關注和獲取學生課堂的學習情況。

2.實驗操作量高與交流面廣

科學實驗的教學過程中學生動手實驗是非常重要的環節，實驗是培養學生的實踐能力的重要方法，而大班化的教學中人數眾多往往會引起學生動手實驗的機會和實驗操作量的減少。相反，小班化的教學在實驗教學中優勢就體現的更加明顯，學生分組后可以由更多的機會和時間進行實驗操作的練習，相比大班化的教學而言小班化的實驗操作量有了大幅的提升。同樣，對于小班化的實驗教學中學生的交流面也較大班化教學有了更多的增加，學生獲得了更多的機會進行交流和評價。

二、核心概念的界定

（一）小班化與小班化教學

1.小班化：“小班化”教學的概念目前主要是以班級人數的規模而定，通常是指班級學生人數較少的教學班。一般認為小班化主要指在學生數量一般控制在30人以下，班級的教學中更多的面向學生個體，圍繞學生個體發展而開展教學活動的班級。

2.小班化教學：“小班化教學”指在小班化班級的基礎上開張的教學活動。“小班化”的教學方式與傳統的有所區別，利用“小班化”人數較少的特點可以更好地開展小組合作形式的教學或者分層教學的方式。但不管哪種教學模式，教師與學生的時間分配比在教學中是增加的，對于學生而言無疑是個巨大的優勢，能體現小班化的有個特點。

（二）科學實驗教學

科學實驗教學指的是科學課堂中的實驗教學。通常實驗教學以如何上好實驗課培養學生學科素養為中心內容，圍繞實驗開展教學設計，因此包括實驗的設計、實驗操作和實驗的評價討論等環節。實驗教學注重實踐的動手操作，通過借助儀器引導學生進行觀察、測試和分析得出結論，在實驗過程中培養學生設計實驗方案、動手實驗等能力，從而提高學生的素養。

三、小班化實驗教學的模式

相比于大班化人數眾多的教學，小班化的人數少、教師關注度高的優勢就更加明顯的體現出來，因此如何在課堂教學中最大化的發揮這一優勢便是教學研究要面對和解決的主要問題。在小班化的一線教學中結合實驗教學的特點總結了以下教學模式：

實驗教學的起點要清楚教學目標，實驗教學的目標設置和常態的教學目標設置類似，但是要在目標中對教學的預設有所體現。小班教學的環節實施是整節課的重點所在，包含了小組的合理搭配問題，組內方案的有效交流、組內互助實驗操作、結果呈現與分享、思維碰撞素養提升等環節，而每一環節對前后又有直接的練習，可以理解為環環相扣、步步提升。教學的最后要進行合理的反思，反思小班教學中哪里沒有很好的體現實驗教學的特點和優勢。

四、小班化實驗教學模式的實踐應用

（一）小班目標細致化，落實到點顯成效

教學目標是整節課的引領，課堂內容的展開與實驗是圍繞教學目標而定，因此目標的設置對于課堂教學的達成與效果的顯現起著至關重要的作用。實驗課的教學目標與概念課的教學目標是不同的，實驗注重技能的操練，因此實驗的教學目標注重實驗的操作過程和達成情況。一般通過教學目標以獲知教學目標包括了動詞和名詞，比如了解結構、使用電表、練習測電阻等。而結合小班化的教學目標則應該更加具體細致，能具體的落實到每一個學生才可以顯現小班教學的優勢所在。因此通過一線教學實踐歸納總結了小班化教學目標設置的框架，如下圖所示：

在教材中《用電壓表和電流表測導體電阻》的教學目標有三條，分別如下：

1.了解滑動變阻器的結構，初步學會滑動變阻器的使用方法。

2.學會正確使用電壓表和電流表。

3.練習用電壓表和電流表測電阻。

綜合分析書本上的教學目標比較籠統，缺乏體現小班化教學目標的特點，基于以上的目標教師在實施小班教學的過程中會出現較為模糊的操作，因此基于小班教學目標設置框架可以將《用電壓表和電流表測導體電阻》中的教學目標完善和更加接近小班化教學的需求。修改完善的教學目標如下所示：

1.以小組合作的形式觀察滑動變阻器的結構，通過組內合作互相指認滑動變阻器結構的方式了解滑動變阻器的結構，以組內互助的形式分析滑動變阻器的工作原理達成初步學會滑動變阻器的使用方法。

2.通過小組內部交流和實際操作的方式學會正確使用電壓表和電流表，達成能準確用電壓表測導體的電壓，用電流表測導體的電流。

3.以小組合作的形式熟練運用電壓表和電流表，學會用電壓表和電流表測導體的電阻。

通過以上的教學目標便可以知道在進行某一個環節的時候有了方法的指導，學生作為教學和學習的主體的明確能夠更好的引領全課的進行。在教學目標中通過融入小班化的組織形式讓教師知道要采用的有效形式是什么，融入認知行為動詞就知道在指導學生學習的時候應該是怎樣的一種狀態和動作，能夠在教學中更加細致的把目標落到實處，最后效果達成的評價就可以檢驗本節課是否達成學習的有效。

（二）小班教學清晰化，課堂流程邏輯性

實驗教學的核心在于如何在課堂上實施，一個清晰的流程在教學中起到至關重要的作用，因此教師要在課堂內十分清晰教學過程到了哪一個環節，在哪一個環節需要做什么事情，為學生設置什么學習任務才能扎實的將知識落實到每一個學生，使學生的實驗能力真正得到提升。通過參組內討論方案、組間交流方案、組內互助實驗和組間經驗分享等環節使得每一個學生都能夠有機會參與到課堂，使小班教學真正做到關注全體，聚焦個體發展。將《用電壓表和電流表測導體的電阻》的教學實施環節以流程圖的形式顯現，將課堂核心環節的內容和問題更加清晰，使得實施過程更具邏輯性，起到更好的指導課堂教學的作用（圖4），使課堂的每一步都能夠扎實達到教學的預設。

（三）小班教學落實處，環環相扣顯進階

1.小班小組合理搭配，強弱均衡共同進步

（1）小班小組的強弱搭配的組織形式

小班的教學組織形式要從小組的設置開始，小組的分配對課堂教學起到促進作用，借助小班化人數少的優勢小組形式的編排可以有更多的選擇，比如以下在教學實踐中常用的形式：

小組的形式選擇通常以班級具體人數和實驗教學的實際需求靈活選擇，比如筆者現在任教的一個班級人數為28人，在進行《用電壓表和電流表測導體電阻》教學時變采用第二種四人組的形式開展。這中形式既滿足了實驗器材準備和實驗操作量的需求，同時全班的總組數為7組，在學生進行實驗操作的過程中教師有足夠的時間分配給各個小組，進行小組的巡視和指導可以更好的促進實驗教學的教學成效。

（2）實驗教學中小班小組的職責分配

根據實踐發現小組合作的形式不流于形式的最好方法就是給各組員以職責，同時進行組內的評價，各組員各司其職并相互督促，促進了組內成員的共同進步達成均衡發展。以5人小組為例，滿足小組分配強弱均衡性的要求時小組編排上設置1號位置為學習能力較強的學生為總指揮指導全組進行科學實驗的設計、動手實驗和結果分析。2號位置為基礎中等的學生為副總指揮，負責實驗過程的實驗方案的設計和實驗操作的指導。3號位置和4號位置為主要的工程師，負責整個實驗的操作。5號位置為數據分析師，負責記錄數據并分析得出實驗結論。而四人小組則實驗操作由3號和4號共同實施，同時4號兼任數據分析師的角色。

2.小班小組思維碰撞，交流共享完善方案

（1）任務驅動方案初形成，思維碰撞同進階

①方案設計流程與思路

實驗課的核心是通過實驗解決一個問題，而問題的解決是基于一定的科學原理。測量導體的電阻是基于歐姆定律測電阻，因此教師引導學生從原理出發，推出計算的公式，并從公式中知道實驗所需要測量的物理量有哪幾個，接著根據所需要測量的物理量選擇合適的測量工具，基于工具設計實驗電路圖，在根據實際情況和需求完善方案和電路圖。具體流程可以由下圖表示。

②任務布置與方案設計

教師提出實驗設計任務：請從下列器材中選取合適的儀器設計方案測量一個未知電阻的阻值。儀器：一個電源、一個開關、一個電流表、一個電壓表、一個滑動變阻器。

任務解決過程：小班化的小組成員少，小組成員有足夠的時間與機會參與設計，表述自己的想法。小組內每個組員都有相應的職責與作用，小組內的學生在各組的總指揮指導下開始設計，把控設計思路。副總指揮為主要發言人進行交流設計方案，并且將方案以文字圖像的樣子呈現。教師在小組間巡視指導，并獲取學生的設計意圖，收集不同小組的成果后展示其中一個小組的方案設計（圖8）。

設計意圖：圖的選擇可以多樣化，教師根據實際情況提供不同的圖，可以使存在較多問題的圖形請學生完善圖形和方案，也可以提供較好的設計請學生分析哪里設計的較好。而本課教師采用的是選擇不太完善的實驗圖，意圖通過啟發學生思考發現問題并解決問題。

③啟迪思考與質疑反思

針對選擇的小組設計方案和電路圖教師啟迪學生發現并指出方案和電路圖存在的問題和不合理的地方。引發學生針對實驗設計中的細節問題進行深入思考，以問題為載體促進學生在小組內開展有效的討論，各小組在總指揮的帶領下反饋了一些具有思考價值的問題，具體問題如下：

1.這組的設計方案能不能測出導體的電阻？如果能，怎么測？

2.通過一次實驗測出的數據可靠嗎？會存在哪些問題？

3.能不能實現多次測量的目的？怎么操作？

4.你如何能夠實現多次測量對電路圖如何改進？

（2）組間交流方案漸完整，共享結論同成長

問題討論：基于各小組討論提出的問題，小組成員在本組總指揮帶領下對問題進行深入思考與討論，重新改進電路圖，并且將實驗方案修改完善。小班化小組的課堂實施過程中要求每個組員必須發言，各組總指揮依次讓每個組員進行觀點陳述和想法交流。

獲取改進方案：教師巡視各組的組內交流情況并收集完善后的實驗電路圖，通過同屏技術呈現兩種電路圖的方案，如下圖所示。這兩種方案有各自的優點，教師啟迪學生就兩種方

案進行討論，分析各自的優缺點。

小組展示交流改進方案：學生以小組為單位分別展示各自組內成員對于其他組方案的評價，交流各組的想法及方案。有小組認為通過更換不同的電源從而實現多次測量的目的，也有小組認為實際操作過程中通過移動滑動變阻器從而實現多次測量更為方便。

討論結果呈現：學生通過組內交流和組間分享最后得出從實驗的實際需求和操作方便程度講上述的兩種改進方案又有以下的遞進關系。

3.小班小組實驗演練，組內互助提高素養

完整方案解讀：教師呈現學生完善的實驗方案，指明方案中的重點內容。進而解讀任務下發給各小組的總指揮，由組內協調開始進一步解讀和理解實驗方案。小組內的副總指揮為小組成員解讀實驗的原理和步驟，各組員清晰實驗的操作流程及操作要點。

實驗操作：然后總指揮和副總指揮負責指導各組員進行動手實驗，指出各組員操作中存在的問題并加以糾正。分析師記錄數據并加以分析得出實驗的初步結論。

4.小班小組經驗分享，結果討論達成共識

數據分析過程：各小組就實驗得到的數據進行分析展示。小班小組給予組內成員充分的交流機會，組間的交流也大大增加。通過大屏幕的同屏展示，使數據的分享與交流更加的清晰與方便，各小組通過推薦組員進行小組間就數據的分析和處理進行交流，得到了數據的記錄精確程度，誤差分析等方法。

結果達成共識：實驗的目的是通過利用電流表和電壓表測量電阻，通過數據的分享及處理方法的選擇最終得到了多次測量求出各次電阻的大小再就這些電阻的大小取平均值減小誤差而計算得電阻的大小。

課后思考提升：如果不局限于上述實驗器材，你能有其他的方法測量導體的電阻嗎？請小組課后進行討論并將結果形成一份完整的方案報告。

（四）小班實踐常反思，改進細節促升華

小班化的教學以人數少為最大優勢，在教學實踐中能夠充分利用這一優勢是促進教學有效的重要方法，通過上述課例的實踐總結反思小班教學的情況如下：

1.課前預設關注全體學生

小班化的教學要體現關注全體學生的發展，聚焦個體學生個性的成長。在實驗教學中通過課前的預設為學生鋪設好相應的討論與思考的問題，關注全體學生對于實驗的認識，包括實驗原理、方案設計、實驗操作及實驗結果討論等方。關注全體學生的發展要能夠創設足夠的問題討論促使學生以小組討論的形式開展。但是小組討論在大班教學中也可以開展，為了更好的體現小班教學的優勢，展現小班教學基于人數少的特點開展全員職責化的小組模式。每個組員有更加具體的職責與任務，從而促使各成員在討論過程中都能夠充分參與其中，盡可能的發表觀點和看法，在討論中促進思維的提升。

2.細節處理促進個體成長

小班化教學的學生主體更要體現的透徹，所以個體的個性成長也是課堂的重要關注點。通過組內兼顧強弱搭配促進個體成長和全體均衡化發展外還提供更多的機會使每個組員在相應的任務下能夠得到發展。比如在小組任務的分配下就根據學生的學習能力強弱分配不同職責，學習能力強的學生擔任總指揮，學習能力弱的學生擔任工程師等職責更好的發展自我的短板。在討論中盡可能使學生有發言的機會，有展示各自觀點的平臺，學生通過這些環節能夠更加自信更好的在過程中成長。

五、結束語

小班化作為的課堂是實施實驗教學絕佳的載體，是培養學生個性化的良好契機，因此在教學中要形成一定的模式指引學科開展小班化教學以達到教學的有效性。本文僅提供一種應用于科學實驗教學的模式，并在實踐教學中的應用為范例為一線教師提供參考，寄希望能夠通過更多的實踐提煉出更實用、實用更多教學內容的教學范式引領教學。

（作者單位：杭州市丁蘭實驗中學）