基于核心素養的科學實驗教學策略探析

李鳳

［摘 要］科學實驗是科學教學的重要組成部分，是培養學生科學核心素養的重要方式。在科學實驗教學中，教師要明確實驗目標，優化實驗設計，強化實驗指導，突出實驗主體，關注實驗對接，拓展實驗空間，組織實驗反思，以優化科學實驗課堂教學，激活學生的科學思維，促進學生科學核心素養的提升。

［關鍵詞］小學科學；實驗教學；核心素養

［中圖分類號］ G623.6［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1007-9068（2023）36-0090-03

科學實驗是科學教學的重要組成部分。在小學科學學習中，學生對互動性、趣味性、探索性較強的實驗比較感興趣。基于此，教師要依據基本學情進行指向明確的教學設計，讓學生在輕松、愉悅的學習情境中完成科學實驗，從而豐富學生的學習體驗，促進科學教學從理論向實踐過渡。教師要合理整合教學資源，篩選適合的內容開展科學實驗，降低科學學習難度，引導學生在實驗中深入思考、自主探索，從而有效提升科學教學效果，順利完成教學目標。

一、明確實驗目標，滲透培養內容

在科學實驗教學前，教師應梳理教材內容，明確實驗教學目標，設計實驗的趣味點，調動學生參與實驗的積極性。教師適時展示實驗的重點、難點、易錯點，讓學生理解實驗的意義，能夠有效培養學生的實驗意識，提高學生的科學素養。教師明確實驗教學目標，引導學生了解實驗流程，使學生有方向、有目的地進行實驗，能夠加深學生對知識的理解，提升科學教學的成效。

下面以教科版科學教材三年級上冊《水到哪里去了》的教學為例進行說明。教師圍繞教學內容，嘗試從多個角度解釋生活中的科學現象，引導學生意識到水對人們生活的重要性。首先，教師在課前讓學生進行自主實驗：準備兩個相同的透明水杯，向兩個杯中加入等量的水，并在杯壁上標記起始水位；其中一個杯子蓋上蓋子，另一個杯子不蓋蓋子；把兩個杯子同時放在通風、向陽的位置，觀察、記錄實驗現象。經過一段時間后，學生發現兩杯水發生了不同的變化——不蓋蓋子的水杯中的水明顯少于蓋了蓋子的水杯中的水，而且蓋了蓋子的杯子杯壁上有水滴。其次，在課堂上，教師讓學生分享實驗發現，并提問：“在生活中還有哪些水消失的現象？”學生舉手回答。有的學生說：“在陽光下晾衣服，一天就能晾干，衣服里的水消失了。”有的學生說：“天熱時，我家門前的小河就干涸了，河水消失了。”最后，教師利用追問的方法不斷引導學生觸碰知識內核：“那你知道水去了哪里嗎？”這樣，通過一系列的問題，引發學生對科學現象進行自主思考，從而強化學生的自主意識，提高學生的科學核心素養。

教師明確實驗教學目標，引導學生秉承嚴謹、細致的科學態度進行實驗探索，樹立正確的科學實驗觀，能夠深化學生對科學實驗內容的認知，提高學生的科學核心素養，為學生的全面發展奠定基礎。

二、優化實驗設計，啟動培養計劃

教師要優化實驗設計，以小組合作的學習模式展開教學，培養學生的團隊協作意識和動手能力。在劃分小組時，教師要考慮學生之間的差異，依據不同學生的學習能力、認知水平、理解能力等，以同組異質的原則分組，同時明確組內分工，讓全體學生都能參與學習活動，鼓勵學生通過互幫互助的形式完成科學實驗，培養學生的實踐能力。

下面以教科版科學教材三年級上冊《水沸騰了》的教學為例進行說明。在進行本課的主題實驗之前，首先，教師指導學生明確自己的分工，有的學生負責點酒精燈、燒水，有的學生負責記錄實驗，有的學生負責觀察溫度計。由于加熱后的燒杯、三腳架溫度較高，存在一定危險，教師應提前說明注意事項。其次，當溫度計的液柱不再變化時，教師讓學生分別從俯視、仰視、平視這三個角度觀察溫度計的刻度，引導學生發現不同角度的讀數差別，從而學會正確讀取刻度。最后，教師引導學生進行自由交流，討論觀察到的現象。有的學生說：“水在加熱的過程中，溫度計的液柱不斷上升；水沸騰后，溫度計的液柱就停下了。”有的學生說：“水在加熱時，杯底有氣泡產生，這些氣泡不斷上升并且變大，升到水面時破裂了，水面產生熱氣。”

學生通過小組合作完成實驗活動，形成了樂于合作的學習態度；學生在小組內與其他成員互相交流，增強了自己的表達能力；學生共同觀察水加熱到沸騰的過程，以圖文、數據等形式記錄實驗，提升了總結歸納能力，形成實事求是的科學態度。

三、強化實驗引導，提升培養效率

教師強化對學生的實驗引導，凸顯學生的學習主體地位，可以有效調動學生的學習積極性。教師要深入分析實驗內容，將理論與實踐相結合，讓學生準確掌握實驗方法，順利進行實驗操作，從而加深對學習內容的理解，完成科學知識內化，獲得良好的實踐體驗。

小學生對周圍事物有強烈的好奇心和探索欲，但由于認知水平有限，他們只具備初步的觀察能力，缺乏基本的科學思維。例如，大多數學生對冰這一事物存在較為模糊的感性印象，只知道天冷水就會結冰，天熱冰就會變成水，卻沒有深入探究其中的科學原理。在教學教科版科學教材三年級上冊《冰融化了》時，首先，教師讓學生進行回憶，討論水結冰的原因是什么，再順勢引入問題：“如果加熱，冰會出現什么變化呢？”其次，教師給學生分發冰塊和吸管，要求學生開動腦筋，利用工具使冰融化。學生熱情高漲，紛紛用吸管對冰塊吹熱氣。經過一段時間，學生發現冰塊被吹熱氣的一面融化得更快，從而得出加熱可以加快冰塊融化的速度這一結論。最后，教師進一步引導學生利用結冰的試管進行實驗，觀察冰的融化過程，對比冰融化前后的刻度變化。學生由此發現冰融化成水后體積會減小，從而初步理解熱量與水的狀態變化之間的關系。

教師利用學生熟知的教學材料引入實驗，成功激發了學生的學習興趣，促使實驗順利完成，有效提升了課堂教學效率。在實驗過程中，教師強化引導，使學生保持認真的實驗態度，展開細致觀察。這樣，學生獲得更多的科學發現，養成了良好的觀察習慣。

四、突出實驗主體，培養思考能力

小學生的生活閱歷欠缺，科學實驗經驗不足。因此，教師在制訂教學方案時，應立足學生的知識掌握情況，調整教學內容，設計科學、合理的實驗活動，突出實驗主題，確保教學方式符合學生的實際情況。在教學過程中，教師要把控科學實驗的節奏，為學生留出足夠的思考時間，幫助學生內化科學知識，培養學生的思考能力。

學生是實驗的主體，教師要為學生創造自主學習的機會。例如，教學教科版科學教材三年級上冊《感受空氣》時，教師要求學生在課前收集能體現空氣存在的實驗材料，如塑料袋、氣球、哨子、打氣筒、扇子、一瓶水、托盤等。在課堂上，教師組織接力游戲，引導學生利用相應的材料傳遞空氣，讓學生認識到空氣會流動，如組織吹哨子比賽，比一比誰一口氣吹的時間更長。在長時間吹氣過程中，學生會出現缺氧的不適感，進而理解了空氣的價值。

學生通過多重實驗操作，認識到空氣是一種物質，具有一般物質的屬性和特點，如占據空間、有質量等，有效內化了科學知識。教師以學生為課堂主體，讓學生自主準備實驗材料，并利用這些材料進行各種實驗操作，增加了科學實驗的趣味性，能夠有效激發學生的實驗興趣，調動學生的主觀能動性，充分發揮了科學實驗的作用。

五、關注實驗對接，優化培養進程

在設計科學實驗時，教師應適當融入生活元素，以降低科學實驗的難度，提升學生的實驗完成度，提升實驗教學效率。教師巧用生活資源，將科學實驗與真實生活相對接，能豐富教學內容，讓學生在實驗過程中感悟科學原理，從而拓寬學生的視野，提升學生的科學素養。

例如，在教學教科版科學教材三年級上冊《空氣能占據空間嗎》一課時，教師提出問題：“如果我把一個紙團固定在透明杯內底部，然后杯口向下，將杯子垂直扣入水中，水淹沒杯底，這樣，杯子里的紙團會不會濕？”學生積極進行預測，大多數學生認為紙團會濕，少數學生則認為紙團不會濕。持不同觀點的學生都想證明自己是對的，于是主動進行實驗探究，成功激發了學習主動性。學生領取材料，進行實驗操作，教師巡視指導。大多數學生的實驗結果是紙團沒有濕，有個別學生的紙團濕了，教師協助其尋找原因，如杯子沒有垂直地倒扣進水里等。通過這個實驗，學生明白了其中的科學原理——杯子里的紙團沒有被水浸濕，是因為杯子里的空氣占據了杯中的空間，導致水無法進入。

教師以生活中隨處可見的杯子和紙團作為實驗材料，引導學生了解科學原理在生活中的應用，能夠啟發學生的科學思維，促使學生留意觀察生活中的科學現象，形成積極探索科學原理的意識。

六、拓寬實驗空間，開闊學生視野

科學實驗不應局限在課堂、實驗室中。教師可以適當拓寬實驗訓練空間，依據教材內容布設科學實驗任務，要求學生在課后進行拓展實驗。從課堂延伸到課后，實驗的自由度更大，實驗的趣味性也隨之增強。

例如，教學教科版科學教材三年級上冊《風的成因》時，教師將小風車作為實驗材料，首先，提出問題：“現在老師手里的小風車是不轉動的，你有什么辦法讓小風車轉動起來？”學生踴躍回答“用嘴吹”“用扇子扇”“拿著風車跑起來”等。教師追問：“這些方法為什么能讓風車轉動起來？”學生思考后回答：“因為這些方法促進了空氣流動，形成了風，風能讓風車轉動起來。”教師設計的問題鏈，有效聚焦“風”這一主題，幫助學生理解了風這一抽象的概念。其次，教師利用多媒體展示關于風的視頻，如大樹的搖曳、國旗的飄揚、炊煙的飄散等，讓學生根據這些現象感受風的存在，并明確：風看不見也摸不著，所以觀察無形的風需要借助其他物體。再次，教師進一步提問：“在大自然中，是什么讓空氣流動起來的呢？”教師展示風的成因演示盒，在紙筒內點燃蠟燭，在入風口點燃線香，在出風口放一個風輪，引導學生觀察煙的飄動和風輪的轉動，判斷冷熱空氣的流動形成風。最后，教師布置課后實驗任務，要求學生去觀察生活中有哪些現象體現了風、風的成因是什么，并通過觀察日記的方式記錄下來。

教師布設課后實驗任務，延伸科學實驗訓練，引導學生挖掘生活中的科學現象，能夠拓寬學生的科學視野。學生靈活運用在課堂上習得的實驗方法，在生活中完成實驗任務，不僅能鞏固科學知識，還能提升自主探索能力和實踐動手能力。

七、組織實驗反思，實現培養目標

科學實驗是不斷試錯、驗證真理的過程。學生要學會在失敗的實驗中總結經驗教訓，改進方法，優化實驗，得出結論。教師可以組織學生交流實驗失敗的原因，并對這些原因進行匯總整理，再逐一找到應對方法。學生反思實驗過程，梳理實驗流程中的正確操作和過失操作，能夠深入理解實驗內容，提升自我反思能力。

驗證科學原理的道路不是一帆風順的，教師應引導學生保持足夠的耐心和恒心。例如，教學教科版科學教材三年級上冊《我們來做“熱氣球”》時，首先，教師利用多媒體展示熱氣球的圖片，讓學生對熱氣球有一定的認知。其次，教師為學生提供相應的實驗材料，如塑料袋、蠟燭、塑料筒、打火機等，要求學生自制簡易的“熱氣球”，共同探究如何給熱氣球加入空氣。最后，教師演示實驗過程，為學生講解注意事項。本次實驗的難度較大，學生在實驗過程中可能會出現各種問題，如塑料袋邊緣過低，擋住進氣孔；塑料袋直接接觸到溫度高的塑料筒等。這時，教師要及時引導學生反思失敗的原因，改進實踐步驟，幫助學生順利完成實驗。經過反復嘗試，學生完成放飛熱氣球的實驗，并能夠反思失敗的教訓，形成科學思維，對科學實驗秉持認真、嚴謹的態度，促進自身的全面發展。

小學科學是以觀察和實驗為基礎的學科。教學中，教師要深入學生中，了解基本學情，并依據實際情況整合、創新教學方法，設計科學、合理的教學方案。在實驗教學中，教師要引導學生積極參與、主動探索、勤于思考，培養學生的收集和處理信息的能力、分析與解決問題的能力、團隊協作能力和自我反思能力，通過科學課程促進學生核心素養的提升。

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[5] 高臨靜.小學科學實驗教學中學生核心素養發展的策略：以教科版五年級下冊《增加船的載重量》教學為例[J].新教師，2022（10）：84-85.

（責編 劉宇帆）