以實(shí)驗(yàn)為抓手 全方位培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)

◇曹清蓉（福建：連城縣莒溪中心小學(xué)）

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》進(jìn)一步細(xì)化了發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的內(nèi)容，強(qiáng)化了科學(xué)實(shí)驗(yàn)在提升科學(xué)教學(xué)效率方面的作用。形象、有趣、直觀的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，有助于學(xué)生清晰理解抽象的科學(xué)知識(shí)。但在以往，因受教學(xué)理念、教學(xué)環(huán)境等因素的影響，教師與學(xué)生對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)重視程度不夠，科學(xué)實(shí)驗(yàn)在促進(jìn)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展方面的效果不明顯。在新課標(biāo)指導(dǎo)下，教師應(yīng)圍繞教材內(nèi)容，基于學(xué)情，聯(lián)系實(shí)際生活，精心設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，并依托有趣、有效的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)觀念，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，讓學(xué)生學(xué)會(huì)探究實(shí)踐以及形成良好的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等。

一、在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)科學(xué)觀念

在新課標(biāo)下，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)需要培養(yǎng)他們的科學(xué)觀念。科學(xué)觀念，既包括對(duì)客觀事物的總體認(rèn)識(shí)，也包括對(duì)科學(xué)本質(zhì)的準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)。利用形象、有趣的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，教師可引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)事物的客觀規(guī)律與科學(xué)本質(zhì)。

（一）利用實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)客觀事物

巖石、黏土、沙是怎樣形成的？它們之間有什么區(qū)別？地球的結(jié)構(gòu)是什么樣的？為什么會(huì)發(fā)生地震、海嘯、臺(tái)風(fēng)？火山在什么時(shí)候噴發(fā)……清晰、準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)客觀事物，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)觀念的基本內(nèi)容之一。在新課標(biāo)下，教師可組織學(xué)生開展一些模擬實(shí)驗(yàn)，并利用科學(xué)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)客觀事物。

盡管通過閱讀、識(shí)記等途徑，學(xué)生也能夠?qū)陀^事物有一定的認(rèn)識(shí)，但是，閱讀、識(shí)記的過程較為枯燥、不太直觀，學(xué)生也未能經(jīng)歷知識(shí)生成過程。而實(shí)驗(yàn)則不同。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠?qū)陀^事物有更為清晰、直觀、形象的認(rèn)識(shí)與了解，同時(shí)，學(xué)生也能夠經(jīng)歷知識(shí)的生成過程，積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)。

（二）利用實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)

小鐵釘為什么會(huì)沉入水中？航空母艦為什么能夠乘風(fēng)破浪？電視為什么能夠顯示清晰的圖像？燈泡通電之后，為什么能夠發(fā)亮……為了準(zhǔn)確解答這些問題，學(xué)生應(yīng)通過各種科學(xué)現(xiàn)象進(jìn)一步認(rèn)識(shí)、了解科學(xué)本質(zhì)。

以教科版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)“船的研究”這部分內(nèi)容為例。教師可設(shè)計(jì)一項(xiàng)科學(xué)小實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生嘗試用低成本材料制作各種各樣的船。在操作該實(shí)驗(yàn)時(shí)，有學(xué)生利用廢舊塑料瓶制作了一艘輪船；也有學(xué)生利用橡皮泥制作了一艘小船；還有學(xué)生利用木塊、泡沫塑料等制作了一艘輪船；也有學(xué)生利用廢舊紙盒制作了一艘小船；還有學(xué)生利用竹竿做了一條竹筏……運(yùn)用不同的低成本材料制作船，學(xué)生對(duì)船的沉浮、對(duì)水的浮力等科學(xué)知識(shí)就會(huì)有較為深入的理解。同時(shí)，在利用實(shí)驗(yàn)探究、認(rèn)識(shí)、理解科學(xué)本質(zhì)時(shí)，學(xué)生始終處于一種主動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)，能夠更好地發(fā)揮自身的主觀能動(dòng)性。

實(shí)驗(yàn)是學(xué)生揭示科學(xué)本質(zhì)、理解科學(xué)知識(shí)的一把金鑰匙。通過操作科學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅能更為深入、細(xì)致、通透地理解科學(xué)知識(shí)，還能培養(yǎng)、發(fā)展自身的科學(xué)探究能力。

二、在實(shí)驗(yàn)中發(fā)展科學(xué)思維

建模思維、創(chuàng)新思維等，都屬于科學(xué)思維的范疇。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)過程中，教師可依托實(shí)驗(yàn)，發(fā)展學(xué)生的建模思維、創(chuàng)新思維，讓實(shí)驗(yàn)成為孕育學(xué)生思維能力的一片沃土。

（一）依托實(shí)驗(yàn)，發(fā)展建模思維

從各種各樣的現(xiàn)象中，尋找、發(fā)現(xiàn)、梳理、歸納相關(guān)的規(guī)律，是發(fā)展學(xué)生建模思維的一種有效途徑。運(yùn)用這些規(guī)律，學(xué)生就能夠有序、有效地解決相關(guān)的問題。依托科學(xué)實(shí)驗(yàn)，教師可發(fā)展學(xué)生的建模思維。

以教科版小學(xué)科學(xué)六年級(jí)上冊(cè)“不簡(jiǎn)單的杠桿”這部分內(nèi)容為例。學(xué)生利用大石塊、小石塊、木板等，開展一些杠桿實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生可嘗試改變支點(diǎn)的位置，對(duì)比、梳理、探究杠桿的力與杠桿的長(zhǎng)度、杠桿的支點(diǎn)之間的關(guān)系，并根據(jù)杠桿長(zhǎng)度、支點(diǎn)的變化等，做好翔實(shí)的記錄。通過觀察，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)，支點(diǎn)不同，杠桿的力也會(huì)發(fā)生變化。同時(shí)，在支點(diǎn)相同的前提下，杠桿的長(zhǎng)度不同，力的大小也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。思考這些記錄，聚焦這些變化，學(xué)生就可深入淺出地分析，仔細(xì)尋找杠桿力的變化規(guī)律。最后，學(xué)生可利用該規(guī)律，進(jìn)一步分析現(xiàn)實(shí)生活中各種關(guān)于杠桿的工具，以及使用杠桿工具的方法等。

以上的案例可以看出，學(xué)生通過操作杠桿實(shí)驗(yàn)，梳理、歸納、總結(jié)了杠桿力的變化規(guī)律。而后，利用這些規(guī)律，學(xué)生又進(jìn)一步認(rèn)識(shí)與了解了現(xiàn)實(shí)生活中的各種杠桿工具。如此，學(xué)生的建模思維也會(huì)逐步發(fā)展起來。

（二）依托實(shí)驗(yàn)，發(fā)展創(chuàng)新思維

創(chuàng)新思維是科學(xué)思維的重要組成部分。在設(shè)計(jì)、操作實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生往往會(huì)遇到一些困難、問題等。這時(shí)，學(xué)生就需要?jiǎng)?chuàng)造性地解決這些困難、問題，以此提升實(shí)驗(yàn)效率。以此為契機(jī)，學(xué)生的創(chuàng)新思維也會(huì)得到發(fā)展。

以教科版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)“制作一個(gè)保溫杯”為例。教師可鼓勵(lì)學(xué)生充分發(fā)揮自身的想象力，利用低成本材料制作一個(gè)保溫杯。關(guān)于實(shí)驗(yàn)材料，教師僅僅要求學(xué)生利用一些低成本材料，并沒有明確告訴學(xué)生運(yùn)用什么材料。這樣，就能為學(xué)生留出足夠的創(chuàng)新空間。一些學(xué)生給水杯“穿了一件漂亮的外套”，以此實(shí)現(xiàn)保溫效果；也有一些學(xué)生將一個(gè)小杯子裝在了大杯子里，之后，在大杯子與小杯子的空隙之間，填塞了一些泡沫材料，以此實(shí)現(xiàn)保溫效果……

在制作保溫杯的過程中，學(xué)生發(fā)揮自身的奇思妙想，制作了各種各樣的保溫杯。通過制作保溫杯，學(xué)生不僅更為清晰地認(rèn)識(shí)與了解了保溫杯的原理，還循序漸進(jìn)地發(fā)展了自身的創(chuàng)新思維。

三、在實(shí)驗(yàn)中引導(dǎo)探究實(shí)踐

在新課標(biāo)背景下，為了發(fā)展學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)，教師應(yīng)為他們創(chuàng)造各種探究實(shí)踐機(jī)會(huì)，如主題鮮明、內(nèi)容豐富的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。立足于有趣、有效的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，教師可培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、實(shí)踐能力。

（一）立足實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)探究能力

科學(xué)探究能力，是指學(xué)生發(fā)現(xiàn)、提出問題，分析、解決問題的能力。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)過程中，教師可精心設(shè)計(jì)一些科學(xué)實(shí)驗(yàn)，并引領(lǐng)學(xué)生立足于科學(xué)實(shí)驗(yàn)，提高自身的科學(xué)探究能力。

以教科版小學(xué)科學(xué)六年級(jí)上冊(cè)“影長(zhǎng)的四季變化”這部分內(nèi)容為例。學(xué)生首先提出了這樣一個(gè)問題，“如何通過實(shí)驗(yàn)，模擬影長(zhǎng)的四季變化？”圍繞這一問題，學(xué)生展開了進(jìn)一步探究。學(xué)生在深入探究“影長(zhǎng)的四季變化”原理的基礎(chǔ)上，嘗試選擇實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)步驟等。在此過程中，學(xué)生不僅更進(jìn)一步地理解了“影長(zhǎng)的四季變化”的原理，而且逐步提高了自身的科學(xué)探究能力，即提出問題、分析問題、解決問題的能力，觀察分析能力等。

顯而易見，為了更好地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力方面的作用，教師應(yīng)充分放手，給予學(xué)生更多的自主權(quán)，讓學(xué)生自主提出、分析、解決問題，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、選擇實(shí)驗(yàn)材料等。

（二）立足實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)實(shí)踐能力

實(shí)踐能力是指學(xué)生運(yùn)用科學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。當(dāng)學(xué)生在自主學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)時(shí)，往往會(huì)遇到一些現(xiàn)實(shí)困難。學(xué)生可嘗試通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)、理解、分析、解決這些困難，以此培養(yǎng)自身的科學(xué)實(shí)踐能力。

以教科版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)“用沉的材料造船”這部分內(nèi)容為例。學(xué)生產(chǎn)生了認(rèn)知沖突，船是要浮在水面上的，如果用沉的材料造船，那么，船還能浮在水面上嗎？以該認(rèn)知沖突為切入點(diǎn)，學(xué)生開始自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。例如，一些學(xué)生將鐵板、石塊等沉的材料，與泡沫塑料、廢舊飲料瓶等浮的材料，作為造船材料。之后，這些學(xué)生將沉的材料與浮的材料組合在一起，制作了一艘輪船。通過制作輪船，學(xué)生清晰地認(rèn)識(shí)到，對(duì)于一些沉的材料，可通過擴(kuò)大材料面積、增加材料體積等途徑，增加材料的浮力。

在以上的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生根據(jù)已有認(rèn)知，首先提出了疑問、發(fā)現(xiàn)了問題。緊接著，學(xué)生嘗試通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究疑問、解決問題。在此過程中，學(xué)生對(duì)“浮力”這部分知識(shí)有了新的認(rèn)識(shí)，即“沉與浮，只是一種相對(duì)的狀態(tài)。通過改變材料的面積、體積等外部形態(tài)，也可以采用沉的材料制作船”。與此同時(shí)，立足于實(shí)驗(yàn)，學(xué)生也能夠逐漸發(fā)展自身的實(shí)踐能力。

四、在實(shí)驗(yàn)中形成態(tài)度責(zé)任

在探究科學(xué)知識(shí)的過程中，學(xué)生應(yīng)始終保持一絲不茍、求真務(wù)實(shí)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，應(yīng)逐漸形成保護(hù)生態(tài)環(huán)境、造福人類社會(huì)的責(zé)任意識(shí)。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠逐漸形成良好的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任意識(shí)。

（一）通過實(shí)驗(yàn)，形成科學(xué)態(tài)度

在觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、操作科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果學(xué)生觀察不細(xì)致，操作不嚴(yán)謹(jǐn)，往往會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)偏差，嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此，教師應(yīng)以科學(xué)實(shí)驗(yàn)為抓手，培養(yǎng)學(xué)生細(xì)致觀察、嚴(yán)謹(jǐn)操作、求真務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生要認(rèn)真觀察、細(xì)致記錄、理性分析、求真務(wù)實(shí)，唯有如此，才能保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，才能在實(shí)驗(yàn)過程中逐漸形成良好的科學(xué)態(tài)度。當(dāng)然，為了督促、引領(lǐng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中形成良好的科學(xué)態(tài)度，教師應(yīng)聚焦學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的真實(shí)表現(xiàn)，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)、有效的評(píng)價(jià)，端正學(xué)生的科學(xué)態(tài)度。

（二）通過實(shí)驗(yàn)，形成責(zé)任意識(shí)

科學(xué)知識(shí)唯有掌握在具有責(zé)任意識(shí)的人手中，才能造福人類、造福社會(huì)。小學(xué)科學(xué)教師應(yīng)通過趣意盎然、形式多樣的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)、發(fā)展學(xué)生的責(zé)任意識(shí)，讓學(xué)生巧妙、恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用科學(xué)知識(shí)為人類謀福祉。

以“地球家園的化學(xué)變化”這部分內(nèi)容為例。學(xué)生可利用一些實(shí)驗(yàn)軟件，操作模擬實(shí)驗(yàn)，全面、深入、細(xì)致地認(rèn)識(shí)與了解地球家園中發(fā)生的化學(xué)變化。同時(shí)，通過模擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生還能清晰了解這些化學(xué)變化給人類社會(huì)帶來的隱性危害與顯性危害。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生就會(huì)逐漸形成保護(hù)地球生態(tài)環(huán)境、保障人類生命安全的責(zé)任意識(shí)。又如，在引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)“校園生物大搜索”這部分內(nèi)容時(shí)，教師可設(shè)計(jì)一項(xiàng)觀察實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察、對(duì)比、分析、了解校園中的各種生物，并從“生物多樣性”的角度分析校園生物的種類。通過此項(xiàng)觀察實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅能聯(lián)系學(xué)校的實(shí)際，深入了解生物的多樣性，還能逐漸形成保護(hù)校園生態(tài)環(huán)境的責(zé)任意識(shí)。

以實(shí)驗(yàn)為契機(jī)，學(xué)生既能更為深入、通透、細(xì)致地理解相關(guān)的科學(xué)知識(shí)，也能逐漸形成良好的責(zé)任意識(shí)。當(dāng)學(xué)生具有了良好的責(zé)任意識(shí)，他們就會(huì)以更加積極的態(tài)度、飽滿的熱情學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，并積極主動(dòng)地嘗試運(yùn)用科學(xué)知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)生活中的相關(guān)問題。

總而言之，在新課標(biāo)背景下，教師應(yīng)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，精選實(shí)驗(yàn)主題，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以實(shí)驗(yàn)為抓手，全方位、多角度培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐能力、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任意識(shí)等核心素養(yǎng)。隨著學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的提升，他們將會(huì)對(duì)科學(xué)知識(shí)產(chǎn)生更加濃厚的興趣，他們學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的效率將會(huì)進(jìn)一步提升。與此同時(shí)，科學(xué)教學(xué)也會(huì)因有趣有效的科學(xué)實(shí)驗(yàn)而異彩紛呈。