基于經驗性學習理論的小學科學實驗操作教學實踐研究

【摘 要】基于經驗性學習理論的小學科學實驗操作教學有助于打造理解的課堂、形成螺旋式課堂、構建內化的課堂。經驗性學習理論強調學生從經驗出發，在動手操作中內化知識，形成思維。教師可從過程、思維、經驗三個方面入手，即把握實驗操作過程，縱觀全局；透析實驗操作思維，引導學生形成遷移能力；沉淀實驗操作經驗，幫助學生凝練成果。

【關鍵詞】經驗性學習理論 小學科學 實驗操作

【中圖分類號】G613 " "【文獻標識碼】A "【文章編號】1002-3275（2024）12-64-04

經驗性學習理論是杜威和庫伯的重要代表思想。杜威的經驗論將經驗與自然有機地統一起來，強調活動過程中學生的主動性。庫伯吸收了杜威的經驗學習理論的精髓，進一步提出了經驗學習圈理論。庫伯認為學習是持續的經驗構成與再構成的動態過程，由“具體經驗—反思觀察—抽象觀察—實踐應用”四個模塊組成，從而形成不斷上升的學習經驗螺旋。［1］本文借鑒經驗性學習理論，以直觀的實驗操作表現為切入點，剖析學生的實驗操作過程，洞察其思維，促使其沉淀經驗，從而形成成果。這種成果既是學生的一種科學探究能力，也是一種成熟的科學經驗。

一、小學科學實驗操作教學現狀分析

發達國家高度重視小學生的科學實驗操作，認為實驗操作是培養科技創新人才的重要環節，不僅在教育政策上給予實驗操作充分支持，而且在師資培訓和課堂教學方面形成了較為完善的體系。STEM課程模式就是從美國發展起來的，這種課程模式注重科學教學的實踐性并且打破了各個學科之間的界限，鼓勵學生親自動手探尋科技的奧秘。

我國的科學課程也越來越受到重視，加快科學課程教師隊伍建設是當前重要任務。在課程改革背景下，科學學習要以探究為核心，因為探究既是科學學習的目標，又是科學學習的方式，可通過實驗操作培養學生的探究能力。目前，盡管實驗操作能力培養的重要性越來越明顯，但是仍有教師過于依賴理論教學，忽視實驗操作。另外，由于教學條件不足、教學資源不均、實驗教學實施不到位等，部分學生的動手能力培養受限，對于科學知識的理解不夠深入。這就要求教師保證實驗操作時間、關注實驗操作過程、提供實驗操作必要的材料，創新實驗教學方法，開展實踐、探究式教學，讓學生在動手實踐中感受科學的魅力。

二、基于經驗性學習理論的小學科學實驗操作教學要點

經驗性學習理論為當今小學科學課程改革提供了思路，培養學生的科學實驗操作能力有助于更好地發展學生的核心素養，幫助他們積累實踐經驗、構建科學解釋、發展創新能力。

（一）聚焦核心素養，打造理解的課堂

科學是嚴謹的，也是樸實的，學生應該了解科學知識的建構，而不是簡單記憶。小學階段學生的科學探究水平處于起始階段，實踐能力較弱。教師在備課時要關注學生已有的生活經驗，基于學生的科學世界打造理解的課堂，保護學生的好奇心，讓學生能聽懂科學。開展實驗操作有助于提高學生的科學知識水平，培養他們的科學精神和科學態度，使他們在面對未知問題時，能夠運用科學方法進行探究實驗。操作經驗豐富的學生在觀察、思考、分析、創新等方面有著顯著優勢，有助于形成適應個人終身發展和社會發展所需要的必備品格和關鍵能力。

（二）關注經驗獲得，形成螺旋式課堂

經驗性學習理論關注學生的實驗操作過程和經驗獲得，學生經驗獲得過程可以看作是“經驗—反思—概念化—實踐—創生新經驗”的循環過程。在螺旋式課堂中，學生的經驗不是一蹴而就的，同一個科學知識的主干將在不同的實驗操作中得到豐盈。例如學生在不同階段獲得的觀察經驗有所不同，呈現出螺旋式上升的趨勢，低年級學生通過觀察靜態物品獲得有序觀察的經驗，通過觀察不同的材料獲得多種感官觀察的經驗；中年級學生通過觀察教師的演示實驗獲得實驗操作能力的經驗；高年級學生通過觀察不同的實驗現象獲得對比觀察能力的經驗。而不同階段的觀察經驗交織起來則成為成熟的經驗。

（三）重視科學解釋，構建內化的課堂

科學解釋是《義務教育科學課程標準（2022年版）》提出的科學能力，即以經驗事實為基礎，對客觀事物進行抽象和概括的能力。科學解釋能力的培養不能僅依靠單純的科學知識傳授，而是要組織學生開展動態探究，在實驗操作中獲得科學解釋能力。學生在實驗操作過程中將親歷“發現問題—設計實驗—實驗操作—現象分析—科學解釋”的過程，在這一循環過程中，不斷補充、修正不同大概念下的經驗，構建一個相對完整的科學解釋鏈，在親歷知識形成的過程中形成內化的課堂。

三、基于經驗性學習理論的小學科學實驗操作教學實踐策略

經驗性學習理論強調學生從經驗出發，讓學生將科學知識內化為科學思維。以下從小學科學課程探究活動中最重要的實驗操作環節出發，從過程、思維、經驗三個方面入手，提出有針對性的教學實踐策略。

（一）把握實驗操作過程，縱觀全局

在科學課堂中，教師可以從學生實驗操作的直觀呈現中獲得豐富的信息，如學生實驗操作正確與否、團隊合作順利與否、實驗記錄完整與否等，基于此引導學生把握科學探究的正確方向。教師基于學生的實驗操作縱觀全局，引導后續教學方向，能夠幫助學生奠定堅實的實驗操作基礎。

1．把握方向，在試錯中澆灌學生的“好奇心”

把握方向要求教師在實驗操作教學中遵循教育規律，因材施教。實驗教學不僅僅是讓學生動手做實驗，更是讓他們在實踐中思考、總結，從而培養他們的觀察能力、思維能力、創新能力。在實驗操作教學中，教師要根據學生的年齡特點、認知水平、興趣點，設計富有挑戰性、趣味性的實驗操作項目，在這個過程中要尊重學生的個體差異，因材施教，促使學生在好奇心的驅動下不斷探索，在實驗中發現問題、解決問題，在探索中享受學習樂趣。

需要注意的是，探索之路是曲折的，教師需要對學生的探究過程進行適度把控，要扮演好組織者與輔助者的角色，對學生在科學實驗活動中的操作行為進行指導，保證學生的探究更加科學、有效。［2］把握方向不等于幫學生完全規避錯誤，而是要保護學生的好奇心、求知欲，引導學生主動探索，勇于實踐，從而讓探索更有教育價值。試錯對于學生來說是必然的學習歷程，也是一種寶貴的學習方式，其帶來的教育價值是無法估量的，能夠讓學生學會從失敗中汲取經驗，培養他們獨立解決問題的能力。而對于學生而言，試錯需要一定的條件。首先，教師要營造開放、包容的課堂氛圍，在這樣的氛圍中，學生才能夠放下心中的畏難情緒和害怕犯錯的心理，從而敢于嘗試、勇于犯錯。其次，教師要合理安排實驗課程，確保每個學生都有足夠的時間進行實踐操作，設計疑問式、啟發式、階梯式的實驗，讓學生不斷試錯。

2．營造環境，讓學生在探索中啟迪智慧

小學生對未知事物充滿好奇，科學實驗操作是滿足他們好奇心的一種方式。營造開放的科學探究環境能促進學生更好地探究。為了更好地啟智增慧，實驗操作的環境創設應遵循以下原則：一是趣味性，增加趣味元素，讓實驗過程更吸引學生的注意力；二是安全性，確保實驗過程中學生的人身安全；三是易懂性，使實驗結果容易理解，促使學生能自主建構科學概念。例如在一次關于浮力的實驗中，教師首先讓學生在教室以環坐的形式圍成一圈，方便學生觀察實驗操作情況。然后在學生的中間出示模型船、裝著水的容器，讓學生觀察不同形狀、大小的模型船在水中浮沉的情況。最后讓學生通過實際操作，總結出浮力與物體形狀、大小之間的關系。在輕松的環境氛圍中，學生勇于提問、積極討論，并認真觀察、分析問題，收獲寶貴的探索經驗。

教師應充分考慮實驗操作的特點，營造適宜的課堂環境，為學生創造更多優質的動手操作機會，培養他們的科學素養和創新精神。

（二）透析實驗操作思維，形成遷移能力

實驗操作思維是一種在實踐中生長的，蘊含著創新與探索的思維方式。它既是一種探究態度，也是一種行為習慣。教師可從實驗過程中透析學生實驗操作思維，并通過引導鞏固幫助學生形成遷移能力。

1．深化理解

理解是學生經驗累積和成果凝練的基礎，只有在理解的基礎上去操作探究，才能真正做到深化認知，將掌握的知識內化為自己的經驗。“要想在實驗教學中取得更加突出和持久的教學效果，除了要關注實驗準備、學生所需能力以及具體的教學方法之外，還需要重視實驗活動的評估工作。”［3］那么如何評估學生是否真正理解？一方面體現為學生能理解實驗操作過程的設計意圖和數據呈現，另一方面體現為學生能產生獨到的見解。

例如在教授磁力知識時，學生分組進行兩塊條形磁鐵的實驗，通過操作探究磁極間的相互作用，感受磁鐵的吸引與排斥。這個過程是學生思維形成的過程。接著教師展示摔斷的磁鐵引發學生的認知矛盾，并提出問題：此時磁鐵還有兩個磁極嗎？促進學生進一步思考，進行實際操作驗證，并內化科學知識。這種逐步指向深化理解的操作過程是科學思維形成的過程，也是經驗內化的必經之路。

2．舉一反三

舉一反三是學生思維發展的重要標志，它體現了學生的觀察力、想象力、創新力。學生具備了舉一反三能力，便能夠在發現一個現象時，通過對比、歸納、總結等方法找出規律，然后再將這個規律應用到其他類似的現象中，科學地利用科學經驗解釋生活現象，從而解決問題。

例如在教授“凝結”這一科學概念時，學生通過實驗了解水蒸氣遇冷會凝結形成水這一科學知識之后，能夠聯系生活實際進行舉例，如冬天洗澡時浴室玻璃壁上形成的小水珠、夏天冰激凌外包裝上形成的小水珠、水燒開之后上方形成的“白汽”等都是水蒸氣，這就是舉一反三的思維能力。

教師需要細心培養學生舉一反三的科學能力，讓學生在反復實踐中習得。教師首先要鼓勵學生多提問，培養他們獨立反思的習慣，其次要引導學生多進行比較和總結，讓他們學會從多個角度看待問題，最后要給學生提供充足的實驗材料和空間，讓他們有機會實踐、探索。

（三）沉淀實驗操作經驗，凝練成果

在科學課程中，實驗操作經驗的重要性不言而喻，它是實驗者通過反復實踐，從失敗中汲取教訓，從成功中總結規律，在篤行中形成成果，從而提煉出的寶貴財富。

1．沉淀經驗

實驗操作對學生經驗累積具有顯著的促進作用。學生親歷實驗操作過程，觀察實驗現象，從初次接觸實驗器材，到熟練使用各種工具，需要在實踐中不斷摸索，掌握實驗技巧，將理論與實際相結合，從而積累豐富的經驗，總結規律。在實驗過程中遇到的問題和挑戰，也能激發學生不斷調整策略，積累解決問題的經驗。實驗操作經驗的積累是一個循序漸進的過程。這種經驗的積累過程，有助于學生形成獨立思考、勇于探索的科學精神。

在這個過程中，教師要善于引導學生總結實驗操作技巧和方法，包括了解各種實驗器材的性能和特點，熟練掌握實驗器材的使用方法，學會觀察和記錄實驗現象，培養自己的觀察力和思維能力等，使學生逐漸建立起實驗操作的規范意識。與此同時，學生也要勇于嘗試，不怕失敗，通過一次次的操作，豐富自己的實驗經驗，使之成熟、完整。

2．凝練成果

實驗操作經驗的沉淀與運用，是一個雙向的過程。一方面，學生需要在實踐中不斷摸索，掌握實驗技巧，了解實驗設備的使用方法，以及熟悉實驗過程中可能遇到的問題和解決辦法。另一方面，學生要善于從實踐中總結經驗，將零散的經驗體系化，形成能為自己所用的經驗，在行動中凝練成果。對于學生而言，能夠預判實驗操作可能遇到的問題、處理特殊數據、解釋特殊現象等都是寶貴的成果，這些成果只有經歷認真思考、反復磨礪才能獲得。

例如在教學“運動與摩擦力”這一課時，對于測力計測出的異常數據，學生能分析出可能存在的原因，即或是未能水平拉動測力計，或是讀錯數據，或是小車放錯位置等，這種分析問題的能力就是實驗操作能力的體現。分析問題意味著學生擁有自我修正的能力，這種能力是成果的體現，是學生通過無數次實驗操作累積的經驗。當學生掌握了基本的實驗技能，養成一定的探究精神后，便可將所學應用于實踐，解決實際問題。

此外，形成一定的團隊合作精神也應是學生的收獲之一。在實驗過程中，教師要引導學生學會與他人分工合作，共同完成實驗任務。這不僅有助于提高學生的溝通表達能力，而且能幫助他們更好地適應社會生活。

總而言之，實驗操作教學實踐的傳承與創新是科學課程發展的關鍵。經驗的傳承使得后來的研究者能夠站在前人的肩膀上，避免重復性勞動，提高研究效率。而經驗的創新則能為研究注入新的活力，推動學科的發展。學生在實驗操作中既要尊重已有經驗，又要敢于突破，形成自己獨特的實驗操作方法。教師則需要保持耐心和發揮智慧，引導學生在實驗操作中總結經驗、凝練成果，為后續的實驗奠定堅實的經驗基礎。

【參考文獻】

［1］殷世東，李敏．義務教育勞動課程“體驗學習圈”模型設計與行動審思［J］．教育學報，2024，20（1）：82-92.

［2］李越．小學科學實驗教學中學生動手操作能力培養［J］．新課程教學（電子版），2020（1）：68.

［3］朱粉粉．基于實驗操作提高小學科學教學效果［J］．新智慧，2023（32）：96-98.