基于深度學習的小學科學實驗教學探究

朱莉妮

小學科學是一門以觀察、實驗為基礎的自然學科。李四光曾說“實驗是人類認識自然的重要方法。”《義務教育小學科學課程標準（2011年版）》指出：“親身經歷以科學探究為主的學習活動是學生學習科學的主要途徑。”

一、整合實驗，促進深度學習

小學科學課堂上常常會有很多演示實驗，而這些演示實驗通常是根據物質的不同性質和特點進行的簡單實驗操作，學生往往只能觀察到表象并從中得出結論，思維和創造力無法被激發，不利于學生科學素養的形成。為了達到更好的教學效果，提升和拓展學生的實驗能力，我們將數字實驗儀器和傳統的實驗進行科學整合。

如在新教科版三年級科學上冊第一單元第2課“水沸騰了”的教學中，我們需要讓學生認識到，沸騰是水受熱超過一定溫度時發生的劇烈的汽化現象，沸騰過程中水的溫度不再發生變化，并利用文字、圖表等方式描述實驗結果并對結果進行分析。如果我們使用傳統的玻璃溫度計，那么這一目標將很難實現。學生在實驗過程中獲取的數據，不僅受制于玻璃溫度計的精度，還受制于讀取數據的頻度。利用溫度傳感器，不僅能精確地記錄相同時間間隔水的溫度變化，更能便捷地將數據轉化成圖表，并基于數據和圖表對實驗結果進行分析和處理，為師生定量化研究實驗數據提供支持，幫助學生獲取真實的第一手數據，有助于學生理解科學的本質，促進學生深度學習。

二、優化實驗，引導深度思考

理想的小學科學實驗可以激發學生的求知欲和探究欲，提升學生的思維能力和動手能力，培養他們良好的思維習慣。科學教師應該引導學生對實驗方案和裝置進行改進和優化，整合教材中的實驗素材，讓學生真正成為參與者和思考者。

以“熱是怎樣傳遞的”實驗為例，課堂演示實驗為分組實驗，讓學生探究熱傳遞的奧秘。教材設計將金屬條插入一杯熱水中，通過手來感知熱的傳遞并得出結論，再以實驗驗證自己的結論。驗證實驗中，首先是酒精燈在金屬條一端加熱，根據火柴掉落的順序發現熱傳遞的方向；接著是酒精燈在金屬圓片的邊緣加熱，根據原片上火柴掉落的順序，發現熱在金屬片上的傳遞方向。該實驗的不足是：要通過火柴掉落的順序感知熱傳遞的方向，而火柴掉落的快慢與粘火柴所用的蠟的多少有關。在金屬圓片實驗中，很難讓學生觀察到以加熱點為圓心的發散性的熱傳遞方向。教師應引導學生根據以往課堂教學實驗以及日常生活中的發現，改進優化傳統的實驗裝置。學生從變色馬克杯中得到了啟發，通過探究他們發現，變色馬克杯的原理其實就是在杯子外涂了一層變溫油墨，當到達一定溫度后，這層油墨的顏色就會褪去。于是，我們將實驗中所用的金屬條和金屬圓片的表面涂上變溫油墨，取代用蠟粘上的火柴，這樣的裝置不僅可以重復使用，而且操作簡單、便于觀察、節省時間。變溫油墨的引入，不僅優化了實驗裝置，也讓學生學會了用心觀察身邊的事物。

三、探究實驗，導向深度思維

在小學階段，科學實驗一般可以分為驗證性實驗和探究性實驗兩大類。驗證性實驗就是根據教科書的要求，按部就班地操作書上的實驗方案并獲得實驗結果。這類實驗有利于培養學生的實驗操作規范性，但是卻不利于學生思維的深度發展和整體科學素養的提升。而探究性實驗的基本步驟就是圍繞主題提出問題、做出假設、設計方案、開展實驗、得出結論、交流討論、反思評價，重視對實驗過程和方法的指導，關注學生的思維發展和深度學習。

在教學“拱形的力量”一課時，驗證性實驗就是告訴學生拱形會向下向外傳遞承受的壓力，可以承受很大的壓力。當我們把該實驗改為探究性實驗時，就可以更好地調動學生的學習興趣，激發他們的求知欲，從而實現學生學習方式的轉變。課堂任務就是要在一定的跨度內搭建一座紙橋，學生根據生活經驗，自然而然地想到平板橋和拱橋兩種形式。通過實驗他們發現，拱橋的承壓能力要比平板橋的承壓能力強。此時，教師提高任務難度，要求搭建一處承壓能力更強的紙拱橋，但是不能增加橋面的厚度和寬度，不能改變橋的形狀。于是，學生就會發現，當紙拱橋承壓后拱形高度變低，并向兩側發生形變。為了讓紙拱橋承壓能力更強，學生從兩個方面動腦筋：有的在橋下加了一根柱子來抵抗向下的形變，有的在橋的兩側增加了路基來抵抗兩側的形變。學生在解決課堂問題的過程中，思維能力得到鍛煉和提高。

四、拓展實驗，助推深度研究

小學科學教師要努力為學生設計與個性特征相適應的學習任務、學習環境和學習活動，讓學生獲得學習的快樂，嘗到科學學習的甜頭，收獲積極的學習體驗。

在教學“鐵生銹”一課的“鐵制品的保護”知識時，教師就可以把實驗延伸到課外，開展家庭實驗，拓展學生的學習空間，喚起學生愉悅的學習體驗，探究鐵制品生銹的原因，并在生活中尋找保護鐵制品的方法，思考其原理。雖然實驗是在課外開展的，但學生在班級群內上傳的視頻、照片、實驗報告等表明，學生的思維角度是多元的、多向的。學生從真實的生活情境中獲取信息、加工信息并提煉相關科學知識。在課外實驗過程中，他們學會了思考，學會了質疑，并培養了學生運用所學科學知識解決身邊實際問題的能力，強化了學校科學教育與學生現實生活的聯系，更好地提升了學生的自主學習能力，讓學生在真實、有意義的情境中開展深度學習。

（作者單位：江蘇省太倉市科教新城實驗小學）

責任編輯：閔 婕