建立科學概念改變實驗教學方法

王繼兵

科學課實驗教學，是培養學生科學素養不可或缺的重要方面。科學課實驗教學有其自身特點，在培養核心素養的背景下，小學科學實驗課該如何教學，值得認真思考。

一、科學課實驗教學應該著眼于學生科學素養的提高

科學課堂實驗，同科學家做實驗一樣，也應遵循一定的操作規范和操作流程，才可能采集到有價值的實驗數據，從而得出科學的實驗結論。可是，小學生的課堂實驗，不只是為了完成實驗，更要在實驗教學中對標學生的核心素養發展目標，精心設計，著眼于人的發展，這與整個科學教學以及整個教育目標是一致的。

在科學領域，我們該關注科學素養的哪些方面呢？胡衛平教授指出：科學觀念及應用、科學思維及創新、科學探究與實踐、科學態度與責任是我們必須關注的。由于科學實驗強調操作性，因此，科學觀念、科學思維與科學態度，往往容易在實驗教學中被忽視。

二、科學課實驗教學應該幫助學生建立科學概念

2017版《小學科學課程標準》明確提出了科學學習的主要概念。概念不等于科學知識，需要學生在現象的基礎上進行抽象概括，從而得到有關事物的規律或本質。在實驗教學中，要充分引導學生從多種現象中找規律，透過現象看本質，最終形成科學的重要概念。

筆者曾有幸觀摩了寧波市北侖區小港實驗學校丁言君老師執教的《運動和摩擦力》視頻課。課中，丁老師就巧妙地通過實驗，幫學生逐步建立了“摩擦力”的概念。丁老師先讓學生都想辦法產生摩擦，或讓學生雙手互擦，或讓學生手擦褲子，使之真實體驗到摩擦的感受。丁老師再演示手捂頭皮，形象揭示摩擦產生的必要條件——兩個物體接觸并產生運動或想要運動。然后讓學生腳擦地面再感受摩擦，并引導其感受有一種阻礙運動的力，水到渠成地幫學生建立了摩擦力的概念。

所以，科學實驗不僅僅是為了完成實驗，還要充分利用實驗的設計，觀察操作過程以及實驗過程中的現象、數據、感受，進行必要的抽象概括，幫助學生建立必要的科學概念。

三、科學課實驗教學應該幫助學生發展科學思維

胡衛平教授指出：教學的核心是思維，學習的關鍵是思考。因此，小學科學實驗，更應關注學生的思維。

（一）提出實驗需要解決的問題讓思維有品質

提出有價值的問題比解決問題更重要。為什么要做實驗？實驗是為了解決什么問題？在一定的現實情境下，提出實驗要解決的問題，本身就凸顯了思維的品質。

我在教學五年級《擰螺絲釘的學問》一課時，首先組織學生進行“比誰擰得快又輕松”的體驗式活動，在展示任務與工具后，我問學生：“你認為用哪把螺絲刀擰得快又輕松？為什么這樣認為？”接著進行分組體驗，學生最后匯總感受：似乎大螺絲刀更省力一些。我又追問：“你認為我們該確定研究什么問題？”讓學生用自己的語言描述需要研究的問題，從而讓其通過思考，概括出需要研究的問題是“是否省力與螺絲刀把的大小的關系” 。這樣由現象、體驗到聚焦問題，發展了學生的思維。

（二）實驗方案的設計讓思維更縝密

科學實驗需要用怎樣的方案，需要準備什么樣的材料，要控制哪些影響實驗的條件，要分哪些步驟進行實驗，要觀察和記錄哪些有效的現象和數據，如何進行分工協作……這些實驗方案涉及的細節，都需要周密細致地考慮。教師在教學中千萬不能完全放手交給學生去完成，而應該引導學生多方考慮，啟發思維，追問不足，引起反思，在不斷完善實驗方案的過程中讓思維更縝密。

以教學《建橋梁》一課為例。在共同討論確定實驗方案的過程中，我通過追問的方式問學生：實驗方案中“平板橋”與“拱橋”實際承載重物的厚度一樣嗎？從而使學生反思到了“拱橋”實際承載重物的，是由橋面的一層卡紙加上成拱的一層卡紙，變成了兩層，與“平板橋”“斜拉橋”的實際單層橋面去比較，并不具有可比性。該如何改進呢？學生通過討論反思，將“平板橋”“斜拉橋”的橋面也變成雙層，獲得了學生的認可。由此可見，完善實驗方案的過程，就是訓練學生思維縝密的黃金時機。

（三）實驗數據的有效分析讓思維更顯成熟

實驗的目的是獲得有效的實驗數據，從而為實驗結論的正確性提供保證。我們要在實驗教學中引導學生客觀正確地看待數據，分析數據，尋找數據中的規律和本質。我們更要引導學生關注異常數據，查找異常數據背后的影響因素，給出科學合理的解釋，在這樣的教學過程中使學生的思維更加趨向成熟。

王天鋒老師在教學“研究磁鐵”的內容時，就在眾多常規條形磁鐵（磁極在兩端）中夾了一塊非常規條形磁鐵（磁極在兩側），學生在實驗時觀察到了異常的實驗現象，教師積極引導，再提出“是磁鐵的磁極在兩端的認知錯了，還是判斷錯了？”的研究新問題，然后設計方案，與學生一起再進行探究，實現了師生再共同發現與創造的思維多維發展。

以上思考，緊扣學生的核心素養形成，以發展思維為核心，幫助學生建立科學概念，更潛移默化地幫學生確立了實事求是的科學研究態度。實驗教學，我們只有不斷轉變教學觀念，改變實驗教學的方法，立足樹人，才會事半功倍。