課堂實驗的加法和減法

〔摘" "要〕" 小學科學課堂實驗作為學生探究實踐的載體，能有效促進學生認知發展。調查發現科學課堂實驗教學中存在學生實驗體驗不足、實驗缺乏應用、實驗方案簡陋等問題。本文旨在探討對小學科學課堂實驗進行加法和減法的整合，通過增加實驗情境、體驗、挑戰和弱化結果導向、簡化實驗步驟、減少無效試錯的方式，促進小學生認知發展，實踐卓有成效。

〔關鍵詞〕" 小學科學；課堂實驗；加法；減法

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）12" " 0068-03

實驗探究既是學生科學學習的主要方式，也是科學學習的目標之一。《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）強調了實驗探究在科學教育中的重要性，它不僅是一種學習方法，也是培養學生科學素養的重要途徑。通過實驗探究，學生能主動探索科學現象，建構基本科學觀念、發展基礎科學思維、形成探究實踐能力、養成科學態度。但在日常科學課堂實驗探究中，學生常因實驗體驗不足、實驗缺乏應用、實驗設計簡陋等，造成認知受限、所學難以致用、事倍功半，影響認知發展與科學素養提升。

一、小學科學課堂實驗存在的問題

（一）實驗體驗缺，學生認知滯

小學每節課的標準時長是40分鐘。課堂時間緊，教師導入、布置實驗任務，學生開展探究、交流、總結，時間倉促。教師受時間限制與評價規則影響，縮減學生探究體驗時間；因實驗場地、器材不足，以視頻學習替代學生親身探究實踐；刪減學生在生活中已體驗過的內容；抑或探究實踐缺乏情境性，學生探究體驗意愿低下。這些因素導致學生建構新知識時缺乏參照事物，難以據所見進行思考和運算，認知受限，導致新知建構有偏差甚至無法完成。

（二）實驗應用少，所學難致用

《課程標準》強調學生的主體地位，注重課堂與生活的連接。小學生因生活經驗匱乏與身心發展局限，對事物的認識、理解和感悟基于事物的表面，對實驗的認識僅限于觀察到的實驗現象，不能真正理解實驗原理。缺乏情境引導與實驗應用，學生難以理解課堂實驗內涵，難以將實驗與生活相連，不懂知識的生活化運用，科學素養發展受限。

（三）實驗方案陋，事倍卻功半

完備的實驗方案是學生實驗成功的前提。開展課堂實驗前，教師需設計與預演實驗方案，包括準備材料、設計步驟、進行下水實驗等。受實驗條件的限制或是教師對實驗理解不足、準備時間倉促而致使實驗方案不完備，容易使學生在課堂上經歷無效試錯，影響實驗效率與課堂學習效率，進而影響新知的構建。

二、小學科學課堂實驗的加法與減法

課堂實驗的加法與減法是指增加實驗情境、體驗、挑戰和弱化結果導向、簡化實驗步驟、減少無效試錯的方式，使實驗方案設計符合學生認知發展規律，創設情境使所學應用于生活實踐，強化過程導向，豐富學生課堂實驗的體驗感，促進學生認知發展與素養提升。

（一）增加多元要素，促進學生認知發展

小學科學課堂實驗的加法是指教師在開展課堂實驗教學中，通過創設實驗情境、增加結構化的材料豐富學生體驗，加入挑戰項目的方式，激起學生的探索欲，充實學生的課堂體驗，促成學生將所學鏈接生活，促進學生認知發展，提升學生科學素養。

“加”實驗情境促探索興趣。小學生的學習動力易受環境影響，若課堂環境無趣、不符合其需求與年齡特征，積極性便會顯著降低。教師可根據學生身心特點，創設有趣且生活化的實驗情境，營造寬松愉悅環境，給予其真實的、沉浸式體驗，激發學生探究興趣，助力新知構建與認知發展。

教學五年級上冊“光”單元《光的反射現象》一課前，學生雖有相關生活經驗，但還不能理解其含義、規律，難以聯系生活現象與問題，更無法運用科學規律解釋或解決問題。課堂上，教師可結合黃雨婷與盛李豪勇奪巴黎奧運首金之事，創設“射擊運動員打靶”情境，請學生用激光筆射中置于黑板上的靶心，然后提升難度，將靶心置于教室后方，保持激光筆不動，請學生思考如何再次射中靶心。學生根據生活經驗會提出用鏡子反射光線的方法，由此開啟課程學習。學生始終以“射擊運動員”的身份，運用生活化情境建構光反射現象與規律的新知識。

科學實驗具有真實性、直觀性的特征，處于小學階段的學生活潑，好奇心強，興趣多樣且濃厚，富有趣味性、生活化的科學實驗情境，能迅速吸引學生的注意力，激發學生的探索興趣。

“加”實驗體驗促認知深度。處于具體運算階段的兒童需要借助具體事物思考和運算，缺少具體事物的支撐，兒童難以完成新知的建構。心理學認為，學生的學習離不開積極的親身體驗。課堂探究是一種身臨其境的體驗，適當增加實驗體驗，有利于學生加深對研究對象認知，提升其認知深度。

二年級上冊“材料”單元《不同材料的餐具》一課，意在讓學生圍繞金屬、陶瓷、木頭、塑料等常見材料制作的餐具，憑借感官多維度觀察，探究常見材料性能，描述其特點，初步掌握研究材料的方法。可根據學生既有認知，創設幫3歲小朋友樂樂、90歲的爺爺奶奶、學校食堂選餐具的情境，引導學生從多維度觀察材料特點，學生憑經驗分析對象需求，并據此選擇。教材雖然設計了“看一看”“摸一摸”“掂一掂”“聽一聽”“聞一聞”的探索活動，指向材料的多種特征，但仍難滿足選餐具的需求。在保障可操作性與安全性的前提下，我們加設了“哪種材料不易燙手”的體驗環節。學生完成教材探索活動后，教師獎勵其品嘗糖水，以糖水很燙需攪拌為由，讓其用四種大小相同但材料不同的勺子攪拌。當學生攪拌時，必然與勺柄充分接觸，用手直接體驗溫度的差異。在攪拌等待品嘗糖水的過程中，學生對材料特性有更深感知，從而幫助其從更多的維度發現材料的特點，多維度地解決了選餐具的生活問題，有效提升了他們的認知深度。

學生對未知的微小世界充滿好奇。在《觀察身邊微小的物體》一課教學中，教材建議用簡易顯微鏡觀察花粉、灰塵，但這難以滿足學生高昂的興致。教師可增加花粉、葉片、脫脂棉、腐爛的水果、蜘蛛絲、灰塵、雞蛋殼等常見物體，豐富學生對微小世界的觀察體驗，為構建學生眼中的微小世界提供實物依據，保障后續研討學習。

學生經歷豐富的親身體驗活動，在主、客觀交互中親身體會，獲得經驗，構建新知識，提升認知深度。

“加”實驗挑戰促概念應用。科學課堂實驗采用加法的策略，可以增加挑戰項目，激發學生科學興趣，培養科學思維，使其運用所學解釋現象、解決實際問題，進而推動認知發展，提升科學素養。

四年級上冊“運動和力”單元《用橡皮筋驅動小車》一課，學生經過探究與數據分析，明白在一定條件下，橡皮筋纏繞圈數越多彈力越大，小車行駛越遠。基于此，可增設橡皮筋動力小車停入車位的挑戰項目，將課堂與生活連接起來。學生經多次嘗試、分析與調整，使小車精準入位，完成挑戰。

素養立意的科學課堂注重培養學生綜合能力。在課堂實驗中設置挑戰項目，為學生創造實踐應用契機，強調學以致用，助力其認知與思維發展。

（二）減冗余聚要點，促進學生認知發展

小學生注意力有限，其廣度、穩定性、分配與轉移能力均不足。對標準答案的依賴、冗雜的課堂實驗步驟、無效的課堂實驗體驗，會使學生失去興趣、分散精力，影響實驗效率與準確性。小學科學課堂實驗的減法，即教師引導學生弱化對實驗結果的依賴、簡化冗雜的實驗步驟、減去無效的試錯體驗，給予學生“精簡”“成功”的實驗體驗，提升實驗效率與準確性，推動學生認知與思維發展。

“弱”依賴實驗結果，促思維發散。在科學課堂實驗中，弱化學生對實驗結果的依賴是指避免學生在實驗過程僅單純地尋找一個預先設定的、固定的正確答案，強調思維發散與過程導向。

五年級學生通過觀察發現不同的擺一分鐘擺動次數有差別，基于此，讓其自主思考并猜測影響擺擺動快慢的因素。學生會提出多種猜想，教師不評判猜測對錯，能有效促進其思維的發散。學生根據猜測自主選擇想要研究的影響因素，相同因素者組成一個專門學習小組，自行設計對比實驗并開展探究，而后將探究成果分享給其他專門學習小組。當探究結果有差異時，教師引導學生及時復盤，分析原因。

弱化對實驗結果的依賴，倡導過程導向，認同問題的多元性，教師應鼓勵學生借助實驗探尋多種答案，助力其思維發散與發展。

“簡”冗雜實驗步驟，促概念理解。冗雜的實驗步驟會干擾學生聚焦實驗要點。簡化步驟乃提升效率之要，簡潔的步驟有利于學生專注現象，深入分析、理解實驗過程與結果，深化對概念的理解。

熱的概念對于小學生而言比較抽象。五年級下冊“熱”單元起始課《溫度與水的變化》，教材原設計先加熱水至沸騰，撤離酒精燈，在特定時間記錄溫度與水的形態變化，再加熱、再觀察，步驟冗雜，有安全隱患且耗時。簡化后，用酒精燈加熱常溫水至沸騰，再持續加熱使水持續沸騰一段時間后撤離酒精燈。在整個實驗過程中，學生定時觀察，記錄溫度、氣泡、體積變化等現象。如此，實驗步驟清晰，僅一次點火更安全；實驗過程中學生無須等待，可以專注觀察記錄。將記錄單設計成現象與溫度變化一一對應的形式，使觀察記錄更有序；學生將數據制成折線圖，變數字為直觀趨勢，班級匯總記錄單將抽象數據具象化，有效幫助學生理解“熱量變化導致了物體溫度變化”的科學概念。

實驗步驟簡潔，且步步皆有明確的目的，有利于學生聚焦實驗現象，理解實驗過程與結果，助力概念理解。

“減”無效實驗試錯，促認知效率。小學3～6年級每周僅三節40分鐘的科學課，課堂時光珍貴。工欲善其事，必先利其器。教師課前做好下水實驗，減去學生在課堂上的無效試錯，是提升課堂實驗效率的良策。

六年級上冊“工具與技術”單元起始課《緊密聯系的工具和技術》，教材設計取核桃仁的任務意在讓學生體會工具與技術的聯系，核桃的選擇是關鍵。教師若課前未做下水實驗，課堂上學生用不合適的核桃進行探究，容易造成學生體驗差，難以理解二者關系，還浪費時間。經課前多次對比實踐，教師發現鐵皮核桃外殼堅硬，學生徒手無法取出核桃仁，進而引發對工具的需求，用不同的工具取核桃仁的方法和效果不同，引發學生對工具和技術的思考。因此，鐵皮核桃適合用作本課實驗材料。

教師預先熟悉并檢測實驗器材，減去學生在課堂上的無效體驗，切實提升課堂實驗效率與精準度，助力學生構建新知。

三、實踐成效

對科學課堂實驗進行加法和減法的整合，增加實驗情境、體驗、挑戰和弱化結果導向、簡化實驗步驟、減少無效試錯的方式是課堂實驗教學的改革。筆者在普通鄉鎮小學五、六年級4個平行班級間分別開展了“熱”和“工具與技術”單元的教學實踐，隨機分配班級實驗，由同一位教師授課，在單元學習結束與新學期期初用相同試卷測試。

實踐測試表明，科學課堂實驗中加法與減法并用的班級，其單元測試及新學期期初測試的優秀率、良好率，比僅用加法或減法的班級高，更遠超普通實驗教學班級。據此，我認為對科學課堂實驗進行加法與減法的整合能促進小學生認知發展，實踐成效不菲。

綜上所述，小學科學課堂實驗通過加法和減法的整合，增加實驗情境、體驗、挑戰和弱化結果導向、簡化實驗步驟、減少無效試錯，這樣的實踐是基于學生立場、著眼學生認知發展的，可提高課堂探究效率，促進學生認知提升與科學素養的發展，推動學科育人。

參考文獻

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