談談基于兒童經驗的實驗教學

摘 要：基于兒童經驗的實驗教學，以發現和理解兒童經驗為實驗教學起點，以喚醒和利用兒童經驗為實驗教學手段，以豐富和發展兒童經驗為實驗教學旨歸，包括創設問題情境、引導學生猜想與假設、設計實驗與制定計劃、動手實驗與收集數據、分析與論證、交流與表達、評估與反思七個要素。通過優化課堂結構、加強具身體驗、促進交往互動、堅持開放自主等策略，實現實驗教學與兒童經驗的融合發展。

關鍵詞：兒童經驗；實驗教學；問題情境；猜想與假設；分析與論證

《義務教育課程方案（2022年版）》明確指出，課程應變革育人方式，突出學科實踐，加強知行合一、 學思結合，倡導“做中學”“用中學”“創中學”。實驗是學科實踐的一種重要方式，可以引導學生從“看客”轉為“創客”，在手腦并用、做思共生的過程中促進學生核心素養發展，是順應當下課改要求的重要教學方式。本文立足實踐，談談基于兒童經驗的實驗教學的內涵、要素與實施策略。

一、 基于兒童經驗的實驗教學內涵

（一） 什么是兒童經驗

經驗是人與環境交互作用的結果，是一個動態的過程，不僅包括認知因素，還包括情感、態度、意志等非認知因素的發展。兒童經驗是指兒童在生活和學習過程中，通過自身實踐、觀察、感受所積累的認知、經歷和體驗，是與周圍環境相互作用而產生和發展的。兒童經驗包括直接經驗和間接經驗。直接經驗是兒童通過自身的實踐活動，如觀察、操作、探索等方式直接獲得的經驗。它是兒童在與周圍環境的實際互動中產生的第一手知識和體驗，對學習者的發展尤為重要。兒童的直接經驗需要兒童在親臨其境、親自操作、親身感悟、親歷創造的學習活動過程中形成、積累和發展。

（二） 什么是實驗教學

實驗教學是利用實驗的方法發現和驗證知識、有別于灌輸式教學的實踐性的教學方法和過程。同時，它還是以學生為主體，以嚴謹科學、注重事實的學習態度，運用實驗的思想與方法開展實驗型學科探究學習活動，并以此活動為主線開展學科教學活動的教學方式。

（三） 什么是基于兒童經驗的實驗教學

基于兒童經驗的實驗教學，應讓兒童經歷完整、真實的學習過程，在經歷、體驗、探索中發展兒童學習活動經驗，提升綜合學習素養。它具有以下特征：

1. 以發現和理解兒童經驗為實驗教學的起點

兒童的個體經驗之中已然囊括了各類事實與真理，同時也蘊含著于學習過程中發揮作用的態度、動機以及興趣等要素。教師首要的任務便是去發掘并領會兒童的經驗，將其作為實驗教學的起始點。在實驗教學中，教師應當有意識地從兒童的視角進行觀察與思考，把兒童的生活及其個人所擁有的知識、直接經驗轉變為實驗教學的有效資源。

2. 以喚醒和利用兒童經驗為實驗教學的手段

在進行實驗活動過程中，兒童的部分經驗會處于一種類似“冬眠”的狀態。此時，教師就需要對這些經驗予以喚醒、激活和調動，其目的是使兒童的經驗能夠和實驗學習構建起有意義的關聯。教師也要對兒童的經驗進行分析、選擇、加工，使其有利于實驗教學的順利開展。當兒童缺乏相關經驗或經驗不足的時候，教師需要采取一些措施來進行補充。

3. 以豐富和發展兒童經驗為實驗教學的旨歸

實驗教學不僅是為了積累知識，更是為了增長、豐富和提升兒童的學科學習與實踐經驗。實驗教學的設計與實施除了要關注新的知識，更要關注兒童的活動體驗、實驗反思、實驗情感和態度等綜合素質的發展。實驗活動后，教師要引導學生學會對形成的經驗進行分析與反思、選擇與改造，從而促進其經驗的發展。

二、 基于兒童經驗的實驗教學要素

（一） 創設符合兒童經驗的實驗問題情境

好的問題既是實驗教學的引子，也是實驗教學的線索。教師應當為學生留出一定的時間和空間進行思考和提問，對學生的提問加以指導和評價，幫助學生打開思路，引導學生篩選出具有價值的問題。考慮到學生的知識儲備相對有限，且思維水平尚未完全成熟，教師如何創設適宜的問題情境就顯得尤為關鍵。在創設問題情境時，需注意以下幾點：其一，要 緊密貼近兒童的學習生活實際。真實的情境能夠有效激發學生對實驗學習的興趣，進而促使他們調動自身原有認知結構中的相關經驗。其二，要具備思考價值。問題情境應具有一定的難度，這樣才能推動學生積極思考、深入探究。其三，要突出實驗主題。以簡明扼要的方式創設情境，既能調動學生的學習積極性，又能讓學生清晰地明白即將接觸的實驗內容以及開展實驗的原因。

（二） 引導學生作出猜想與假設

在實驗教學中，教師應當引導學生依據實際問題作出合理的猜想與假設。猜想和假設能夠使實驗更具成效。教師要有意識地讓學生在實驗的前后階段都經歷“想”的過程，以此來培養學生的直覺思維、推理能力以及創造能力，同時訓練學生在猜想之后主動進行實驗驗證的習慣。

（三） 引導學生自主設計實驗與制定計劃

設計實驗是實驗教學的關鍵環節之一，要求探究者以操作的視角，將猜想和假設予以具象化、程序化，進而為實驗探究的實際施行制定具體規劃。基于兒童經驗開展實驗教學，首先，教師要大膽放手，讓學生經歷設計實驗與制定計劃的過程。其次，教師要有意識地引導學生試著去思考對實驗產生影響的關鍵因素，逐步樹立起控制實驗變量的初始觀念。在實驗過程中，要讓學生明白不同的因素可能會對實驗結果造成不同程度的影響。最后，還要讓學生有機會自主嘗試選擇科學探究的方法及實驗所需的材料。教師可以提供一定的范圍或選項，讓學生根據問題的特點去自主選擇、組合，靈活地運用方法和實驗材料，實現對方法和實驗材料的再創造。

（四） 引導學生自主動手實驗與收集數據

在傳統的課堂中，常常是教師進行演示操作或者僅有個別學生參與操作，而在基于兒童經驗的實驗教學中，每一位學生都擁有親自動手實驗的機會。學生在實驗探索的過程中，或許會遭遇諸多困惑與挫折，可恰恰是在持續不斷地嘗試和調整過程中，學生方能獲取學科實踐的切身體驗以及豐富多樣的學習活動經驗。學生開展實驗的組織形式既可以是小組合作探究，也可以是個體獨自探究。教師應當引導學生以嚴謹認真、細致入微的態度進行觀察，秉持實事求是的精神，將觀察到的現象和數據予以記錄，并且進行有序的整理。

（五） 組織學生展開分析與論證

在實驗活動完成之后，教師需引導學生針對整理好的數據和現象展開分析論證，從而對實驗猜想加以驗證。實驗活動過程中所產生的信息往往是多元且雜亂無章的，教師要敏銳地捕捉那些關乎學科本質、能夠展現學生獨特思維的信息，并引領學生對所收集的信息進行全面充分的比較。除此之外，教師還應當讓學生深入思考實驗背后的道理，培養學生的學科表達能力以及學科思維能力。

（六） 引導學生針對實驗結果交流與表達

交流是智慧的交換，表達有助于思維的發展。基于兒童經驗的實驗教學，既需要學生獨立思考，又需要交流和表達。教師應當積極組織師生、生生交流，營造良好的互動氛圍，讓學生在積極的交流互動中學會傾聽、勇于質疑、善于說服。教師還要引導學生通過合作的方式嘗試對實驗過程和結果予以描述和闡釋。結合學生的年齡特征和認知規律，實驗過程和結果的呈現方式可以具有多元化、直觀化和產品化的特點。

（七） 引導學生評估與反思

評估與反思，是學生對實驗過程的回溯，是對實驗活動經驗的歸納總結。在實驗教學結束后，教師需引導學生對實驗學習的歷程展開回顧與反思，評估自己在實驗中的操作步驟是否合理，思考所運用的方法是否有效，分析在解決問題過程中遇到了哪些困難以及如何克服等。如“通過此次實驗學習，你取得了哪 些收獲”“當再次面臨類似的問題時，你將會采取怎樣的做法”“你最喜歡今天這堂課的哪個環節呢”。通過這樣的方式，讓學生對實驗過程中的各個方面進行深入思考。

三、 基于兒童經驗的實驗教學實施

（一） 優化課堂結構，順應兒童的認知規律

實驗教學的七要素一般對應實驗課堂的七個環節，但它并非線性的過程。“交流與表達”可能安排在“動手實驗與收集數據”環節之后，也可能嵌入“設計實驗”“動手實驗與收集數據”“分析與論證”三個環節之中。一節課可能只有一次實驗，也有可能經過“交流與表達”后提出新的問題，再次經歷猜想假設、設計實驗、動手實驗與收集數據、分析與論證的過程。七要素可以根據教學內容和學生學情靈活組合，形成不同的實驗教學課堂結構。基于七要素的實驗課堂結構，順應兒童的認知規律，環環相扣、有序展開，能較好地喚醒和調動兒童的生活經驗、學習經驗、活動經驗，讓學生經歷更加清晰和具體的實驗學習過程。

例如《平行四邊形的面積計算》一課，教師以真實情境喚起學生有關圖形面積的已有經驗，并提出“平行四邊形面積如何計算？”這一實驗主題，引導學生初步猜想平行四邊形面積可能等于一組鄰邊的乘積，通過“拉動平行四邊形框架”小實驗證偽猜想；隨后，在觀察和比較中引導學生進一步思考平行四邊形的面積可能和哪些因素有關，提出更合理的假設；接著，給學生提供開放性、探究性的實驗學習材料，讓學生自主設計實驗，并在動手實驗、合作探究中發現和提出問題，感知平行四邊形的面積與底和高的關聯；繼而，引導學生在師生、生生深度對話中分析與論證，從歸納類比走向演繹推理，達成對面積計算公式意義的理解；最后，在回顧與反思中，讓學生體會數學實驗對平行四邊形面積計算探索的意義和價值，體會轉化思想對解決圖形面積問題的妙用。

（二） 加強具身體驗，用感知促進認知經驗的提升

認知并非發生在大腦內部的孤立事件，而是包括大腦在內的身體與外部環境進行關聯、互動產生的結果。實驗教學強調要讓學生通過“身體力行”來認知，即將身體視為學習發生的部位，通過身體多感官參與實驗活動獲得鮮活的感知經驗，利用這些感知經驗將抽象的內容具象化、直觀化，再通過聯系、對比、推理、分析、想象等思維活動形成新的認知經驗，從而建構學科知識，提升學科素養。在實驗教學過程中，教師要引導學生多感官協同活動，使學生產生身臨其境的感覺，讓學生的學科學習成為一種全身心經歷、體驗、探索的過程，從而用感知促進認知經驗的提升。

例如，在小學科學《人的呼吸》一課教學中，教師首先設置“憋氣活動”。學生在無法呼吸時的“難受”和“暈乎乎”的感覺中體會到生命時刻都需要呼吸。接著，通過食指放在鼻前深呼吸、雙手放在胸下方深呼吸等動作，學生感受到呼吸的存在以及呼吸可能經過的身體部位，再通過畫一畫的方式認識呼吸系統的組成，并了解呼吸器官的作用和工作流程。在學生對呼吸系統建立了初步認識之后，教師再次讓學生將食指放在鼻前慢慢體會呼吸。此時，學生自然會提出“空氣經過了身體這么多器官，吸進去的氣體和呼出來的氣體有變化嗎？”這樣的問題，進而引發探究。

（三） 促進交往互動，實現個性發展與群體合作

課堂學習應該是生動活潑的、主動的、富有個性的和充滿生命力的過程，實驗教學除了要給學生提供充分的時間和空間，讓學生自主探索、親身實踐，還要營造良好的合作交流氛圍。在實驗教學過程中，教師要引導學生進行實驗互動，讓學生的實驗活動從單向走向多維。在實驗課堂中，教師是組織者和引導者，應當因勢利導，為學生的相互協商、合作交流創作更多機會，引導學生暢快地表達自己的實驗發現、結論等。這樣才能促進學生相互吸納、相互滋養，在尊重個性的基礎上達成共識，推動兒童經驗的個性發展。

例如，在小學美術《色彩的混合》實驗教學中，實驗前，教師展示了一些著名畫家通過色彩混合創造出的美妙畫作，讓學生觀察畫作中豐富的色彩以及色彩之間過渡和融合的效果。學生在交往互動中分享自己對這些色彩的直觀感受，初步猜想不同顏色混合可能會產生新的顏色。實驗開始，教師引導學生思考，應該選擇哪些基本顏色來進行混合實驗才能更全面地了解色彩的變化規律。學生在交流討論中明確，要選取紅、黃、藍三原色以及常見的顏色（如綠、橙、紫）等進行實驗，并且要嘗試不同比例的混合。實驗中，教師讓學生在小組合作的基礎上，進一步交流實驗的具體操作方法。學生通過討論、質疑、補充，確定了可以使用調色盤、畫筆等工具，將不同顏色的顏料按照一定比例進行混合攪拌，觀察顏色的變化。他們在實踐中發現，通過調整顏色的比例，能得到不同色深和色調的混合色。實驗后，教師再次引導學生反思與拓展，交流分享實驗學習中的收獲與感悟。

（四） 堅持開放自主，培養創新精神和實踐能力

開放自主的實驗課堂，可以促進兒童認知經驗的深化，培養兒童的創新精神和實踐能力，豐富兒童的情感體驗，促進兒童綜合素養的發展。對于小學生而言，自主設計和開展實驗無疑是困難的，但“經歷”是學生學會學習的必然過程。教師需要打造開放包容的實驗教學課堂樣態，引導、鼓勵學生獨立思考、動手實踐、自主探索、合作交流，讓實驗教學走向開放和自主。自主開放的實驗教學，強調學生根據已有經驗、實驗主題和現有實驗素材，綜合運用所學的知識，自主設計實驗方案。整個實驗實施過程中，學生是主體，教師引導學生探究問難、建立自主研學方法、組織交往互動，把提出問題、分析問題和解決問題的機會還給學生。

例如，信息科技《賽車游戲》一課實驗教學中，教師首先引導學生回顧并討論現實生活中賽車的關鍵因素，如車速、賽道設計、車輛性能和駕駛技巧等，以此作為設計虛擬賽車游戲的靈感來源。隨后，教師鼓勵學生結合已有的信息科技知識和編程基礎，自主設計實驗方案來探究如何在游戲中模擬這些關鍵因素。學生分組討論，提出了諸如“賽車平穩行駛可能和賽車的速度參數、偵測控件模擬傳感器的參數等實驗變量有關”等假設。實驗活動中，學生從最基本的賽車移動開始，學習如何使用編程語言控制賽車在屏幕上直線前進和停止。接著，學生嘗試編寫代碼來實現賽車的加速、減速以及簡單的轉向功能。最后，學生不斷調整參數、實驗測試，助力賽車平穩、高速到達終點。在這一過程中，學生四人一組，分工明確，有的負責編寫代碼，有的負責測試游戲性能，有的則負責記錄實驗數據和觀察賽車行為，還有的負責根據反饋調整代碼，優化游戲體驗。整個實驗教學過程中，教師始終扮演著引導者和支持者的角色，給予學生充分的自主探索和解決問題的空間。

（張 玲， 南京曉莊學院第一實驗小學副校長。 應華峰， 南京曉莊學院第一實驗小學副校長。）

*本文系江蘇省中小學教學研究2021年度第十四期立項課題“教學做合一：基于兒童經驗的小學全學科實驗教學策略研究”（編號：2021JY14 L83）的階段性研究成果。