創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué) 培育學(xué)生核心素養(yǎng)

〔摘" "要〕" 在新時(shí)代教育背景下，小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)占據(jù)著科學(xué)課程的關(guān)鍵地位，肩負(fù)著培育學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要使命。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生汲取科學(xué)知識(shí)、練就科學(xué)探究本領(lǐng)的核心所在，更是錘煉學(xué)生科學(xué)思維的“練兵場(chǎng)”，能激發(fā)潛藏在學(xué)生心底的創(chuàng)新精神，讓他們敢于突破常規(guī)、大膽設(shè)想。本文以小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)生核心素養(yǎng)聯(lián)系和現(xiàn)狀問(wèn)題為基礎(chǔ)，結(jié)合教學(xué)案例闡述改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件、拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方法、完善評(píng)價(jià)體系等具體策略，為小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的提質(zhì)增效尋覓方向。

〔關(guān)鍵詞〕" 小學(xué)科學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；學(xué)科核心素養(yǎng)；改進(jìn)與創(chuàng)新

〔中圖分類號(hào)〕" G424" " " " " " " " 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕" A" " " " 〔文章編號(hào)〕" 1674-6317" " （2025）13" " 0118-03

小學(xué)科學(xué)教育是學(xué)生開(kāi)啟科學(xué)探索之門的鑰匙，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力起著奠基性的作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為科學(xué)知識(shí)與實(shí)踐操作的橋梁，隨著教育理念的不斷更新與發(fā)展，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)以其獨(dú)特的直觀性、互動(dòng)性和探索性，成為實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)目標(biāo)的重要突破口，對(duì)塑造學(xué)生科學(xué)認(rèn)知、激發(fā)其科學(xué)興趣具有重要意義。

一、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)與培育學(xué)生核心素養(yǎng)的關(guān)系

（一）有助于激發(fā)學(xué)生科學(xué)興趣確立科學(xué)觀念

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)擁有直觀、生動(dòng)且充滿趣味的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，仿若具有神奇的魔力，能在轉(zhuǎn)瞬之間牢牢抓住學(xué)生的目光，把他們對(duì)科學(xué)的好奇與探索熱情充分點(diǎn)燃，化為內(nèi)在的驅(qū)動(dòng)力，促使他們主動(dòng)投身于科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)。例如，在教科版“電路”單元《簡(jiǎn)易電路》的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過(guò)親手操作，觀察燈泡的亮起與熄滅，不僅感受到了電的神奇魅力，更在動(dòng)手操作中初步形成了關(guān)于電路和電流的科學(xué)觀念。這種通過(guò)親身體驗(yàn)獲得的科學(xué)觀念，相較于單純地講解理論，更加深入人心，更加持久。

（二）有助于培育學(xué)生探究能力鍛煉科學(xué)思維

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)著力營(yíng)造開(kāi)放自主的學(xué)習(xí)氛圍，激勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑、踴躍提問(wèn)，繼而依據(jù)所學(xué)與所思，獨(dú)立自主地構(gòu)思、擬定實(shí)驗(yàn)方案，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度投身實(shí)驗(yàn)實(shí)操環(huán)節(jié)，最終運(yùn)用科學(xué)思維與方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果條分縷析、解讀探究。學(xué)生在這一過(guò)程中，不斷鍛煉觀察細(xì)節(jié)的眼力、深度思考的腦力、精準(zhǔn)分析的判斷力，以及高效歸納的總結(jié)力，科學(xué)思維越發(fā)成熟。

（三）有助于學(xué)生樹(shù)立科學(xué)態(tài)度強(qiáng)化責(zé)任意識(shí)

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)的規(guī)范性、記錄的真實(shí)性、結(jié)果的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)過(guò)程能讓學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的習(xí)慣，凡事都講究實(shí)事求是。這更增強(qiáng)了他們對(duì)科學(xué)研究的責(zé)任感，還能在學(xué)生心里種下一顆種子，讓他們打心底里覺(jué)得科學(xué)研究是件嚴(yán)肅的事情，得對(duì)自己做的事負(fù)責(zé)到底。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)培育學(xué)生核心素養(yǎng)存在的問(wèn)題

開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)益處頗多，靠學(xué)生親眼看、親手記，支撐后續(xù)思維運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，強(qiáng)化科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新與實(shí)踐，對(duì)于培育學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有不可或缺的重要性。但是，目前常規(guī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中卻存在著一些問(wèn)題。

（一）教學(xué)刻板，思維發(fā)展不足

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往局限于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)器材及教材配套的實(shí)驗(yàn)裝置，這種方式未能充分融入日常生活實(shí)際，存在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不夠直觀、操作步驟復(fù)雜難以掌握等問(wèn)題。這種現(xiàn)象不僅限制了學(xué)生突破固有思維模式的能力，也阻礙了他們創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，因此，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)有的過(guò)于刻板，在促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展方面顯得力不從心。

（二）脫離生活，應(yīng)用價(jià)值不高

科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容大多是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，和生產(chǎn)生活聯(lián)系不緊密，學(xué)生只是體驗(yàn)了實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，幾乎不會(huì)運(yùn)用于生活實(shí)際。在教科版“計(jì)量時(shí)間”單元《制作水鐘》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生只是知道了水可以被用來(lái)計(jì)時(shí)，卻對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏興趣，這與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與社會(huì)生活現(xiàn)狀（用手表、手機(jī)等科技手段進(jìn)行計(jì)時(shí)）相互脫節(jié)有很大關(guān)系。不能很好地體現(xiàn)STS教育思想，學(xué)生未能了解實(shí)驗(yàn)與生產(chǎn)、生活及社會(huì)的緊密關(guān)系。這些教法或者觀念對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成造成很大阻礙，從而影響了創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，與當(dāng)今教育的目的和社會(huì)需要相矛盾。

（三）器材限制，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯

有的科學(xué)實(shí)驗(yàn)由于實(shí)驗(yàn)器材的限制，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，實(shí)驗(yàn)難操作。以教科版“運(yùn)動(dòng)和力”單元《用氣球驅(qū)動(dòng)小車》實(shí)驗(yàn)為例，很多學(xué)校沒(méi)有配備與教材配套的實(shí)驗(yàn)材料，即使網(wǎng)絡(luò)采購(gòu)的一些教具也存在難以打氣，經(jīng)常導(dǎo)致邊打氣邊漏氣的情況；釋放小車易受摩擦力的影響；測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，采用米尺測(cè)量，比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。另外，還由于教材實(shí)驗(yàn)無(wú)法測(cè)量反沖力的大小，教師通過(guò)讓學(xué)生比較小車行駛的遠(yuǎn)近推測(cè)反沖力的大小。因沒(méi)有反沖力大小的相關(guān)數(shù)據(jù)作為支撐，學(xué)生比較難理解，教學(xué)效果大打折扣。

（四）評(píng)價(jià)單一，忽視操作熟練程度

小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)大部分從實(shí)驗(yàn)活動(dòng)手冊(cè)和綜合訓(xùn)練題兩個(gè)角度進(jìn)行。在“地球的運(yùn)動(dòng)”這個(gè)單元的實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)中，教師側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)地球公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)等概念的理解，以及實(shí)驗(yàn)活動(dòng)手冊(cè)中數(shù)據(jù)記錄和結(jié)論撰寫的規(guī)范性，而忽視了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中操作技能的熟練程度、對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察的敏銳性、基于現(xiàn)象提出問(wèn)題和假設(shè)的創(chuàng)新思維能力等方面的評(píng)價(jià)。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)與創(chuàng)新的原則

（一）科學(xué)性原則

實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)建立在堅(jiān)實(shí)的科學(xué)理論基礎(chǔ)之上，以保障實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性、操作步驟的精確無(wú)誤以及實(shí)驗(yàn)成效的可信度。教師在改進(jìn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)時(shí)，需深入鉆研教材知識(shí)體系，準(zhǔn)確把握相關(guān)科學(xué)原理，嚴(yán)格遵循科學(xué)規(guī)律開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)。在“宇宙”單元，建模“月相變化”實(shí)驗(yàn)時(shí)，要依據(jù)天體力學(xué)原理，精確計(jì)算地球、月球、太陽(yáng)之間的相對(duì)位置關(guān)系，合理選擇實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，以確保能夠準(zhǔn)確模擬月相變化規(guī)律，讓學(xué)生獲得科學(xué)準(zhǔn)確的認(rèn)知。

（二）趣味性原則

興趣是引領(lǐng)學(xué)生踏入科學(xué)殿堂的“引路人”。實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)充滿趣味性，通過(guò)創(chuàng)設(shè)生動(dòng)有趣的實(shí)驗(yàn)情境、精心挑選富有吸引力的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及靈活運(yùn)用多樣化的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的好奇心與探索熱情，驅(qū)動(dòng)學(xué)生自發(fā)地、積極地投入實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中。例如，在教科版“材料”單元教學(xué)中，教師可以引入“神奇的紙橋”實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生嘗試用不同材質(zhì)、形狀的紙張搭建紙橋，測(cè)試其承載能力。這種趣味性十足的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)能夠極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使他們?cè)跉g樂(lè)中學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，感受科學(xué)的魅力。

（三）啟發(fā)性原則

實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)成為啟發(fā)學(xué)生思維的“催化劑”。教師要善于巧妙設(shè)計(jì)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及深入分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出合理假設(shè)、自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并得出科學(xué)結(jié)論。例如，在進(jìn)行教科版“水”單元的“水的表面張力”實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以先展示一些水的表面張力現(xiàn)象，如水滴在荷葉上滾動(dòng)呈球形，然后提出問(wèn)題：“為什么水滴會(huì)呈現(xiàn)這種形狀？水的表面存在怎樣的力量？”引導(dǎo)學(xué)生思考并提出假設(shè)，進(jìn)而通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究驗(yàn)證假設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和批判性思維能力。

（四）可行性原則

改進(jìn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)必須充分考量學(xué)校實(shí)際教學(xué)條件、學(xué)生的認(rèn)知水平和操作能力等現(xiàn)實(shí)因素，確保實(shí)驗(yàn)方案具有可操作性。實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)易于制作或獲取，實(shí)驗(yàn)步驟應(yīng)簡(jiǎn)潔明了，實(shí)驗(yàn)時(shí)間安排應(yīng)合理得當(dāng)，避免因?qū)嶒?yàn)難度過(guò)高或條件過(guò)于苛刻而導(dǎo)致無(wú)法實(shí)施。例如，在選用教科版“光”單元實(shí)驗(yàn)材料時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用日常生活中常見(jiàn)、易獲取且價(jià)格低廉的材料，如手電筒、鏡子、透明塑料片等，確保每個(gè)學(xué)生都能順利參與實(shí)驗(yàn)，親身體驗(yàn)光的傳播、反射、折射等現(xiàn)象。

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)與創(chuàng)新的實(shí)踐探索

（一）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，提升演示效果

《用氣球驅(qū)動(dòng)小車》一課，教材原實(shí)驗(yàn)器材為氣球、小車、簡(jiǎn)易打氣筒、無(wú)閥噴氣管、米尺，學(xué)生因打氣難、易漏氣、易受摩擦力的影響等問(wèn)題不易操作。對(duì)此，教師綜合采取如下措施：改用氣球、小車、籃球打氣筒、有閥噴氣管、激光測(cè)距儀、小車釋放和測(cè)量反沖力裝置、電子天平、鉤碼、細(xì)線；改用籃球打氣筒（展示），配備小號(hào)充氣嘴；將噴氣管換成帶有開(kāi)關(guān)閥的噴氣管，改用橡膠塞堵住噴氣孔；增加小車釋放裝置，改用激光測(cè)距儀，增加反沖力大小測(cè)量裝置。由此，降低了實(shí)驗(yàn)操作難度，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的演示效果，加深了學(xué)生對(duì)反沖力大小與小車行駛距離關(guān)系的理解深度。

（二）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，創(chuàng)設(shè)適宜環(huán)境

以教科版“生物與環(huán)境”單元“比較種子發(fā)芽”實(shí)驗(yàn)為例。教材實(shí)驗(yàn)將綠豆種子放在濕潤(rùn)的紙巾上，置于溫暖的地方觀察。但在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，部分種子可能因紙巾水分分布不均或環(huán)境溫度波動(dòng)，影響萌發(fā)速度和效果，學(xué)生難以清晰對(duì)比不同條件對(duì)種子萌發(fā)的作用，且實(shí)驗(yàn)周期較長(zhǎng)，在課堂上難以完整呈現(xiàn)整個(gè)萌發(fā)過(guò)程。對(duì)此，教師可以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)條件，準(zhǔn)備多個(gè)透明塑料盒，在盒內(nèi)放置等量且經(jīng)過(guò)篩選的綠豆種子。設(shè)置不同實(shí)驗(yàn)組，如一組保持濕潤(rùn)且恒溫環(huán)境，一組干燥常溫，一組濕潤(rùn)低溫。利用小型恒溫箱精確控溫，在濕潤(rùn)組采用噴霧裝置均勻補(bǔ)水。借助定時(shí)拍攝裝置記錄種子萌發(fā)全過(guò)程，并連接到教室多媒體展示。這樣改進(jìn)后，實(shí)驗(yàn)變量控制更精準(zhǔn)，學(xué)生能直觀對(duì)比不同條件下種子萌發(fā)的差異，縮短了觀察周期，可在課堂內(nèi)讓學(xué)生更全面深入地理解種子萌發(fā)條件，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

（三）拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，激發(fā)創(chuàng)新思維

在完成教科版“物質(zhì)的變化”單元“鐵釘生銹”實(shí)驗(yàn)后，教師可提出拓展性問(wèn)題：“如何利用化學(xué)方法防止鐵釘生銹？除了鐵，其他金屬生銹過(guò)程有何異同？”引導(dǎo)學(xué)生自主查閱資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探究金屬防銹方法和不同金屬腐蝕特性。此類擴(kuò)展性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚣ぐl(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維活力，深化他們對(duì)知識(shí)的理解，并鍛煉學(xué)生將知識(shí)綜合應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（四）創(chuàng)新教學(xué)方法，培育學(xué)生綜合能力

在教科版“環(huán)境與我們”單元教學(xué)中，教師可組織“設(shè)計(jì)綠色校園環(huán)保方案”項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)。將學(xué)生分成小組，每個(gè)小組負(fù)責(zé)一個(gè)子項(xiàng)目，如校園垃圾分類方案設(shè)計(jì)、水資源循環(huán)利用系統(tǒng)規(guī)劃、校園綠化植被優(yōu)化建議等。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生綜合運(yùn)用環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)等知識(shí)，開(kāi)展實(shí)地調(diào)研、數(shù)據(jù)分析、方案設(shè)計(jì)和展示匯報(bào)等活動(dòng)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作、問(wèn)題解決和創(chuàng)新實(shí)踐能力。

（五）完善評(píng)價(jià)體系，促進(jìn)共同成長(zhǎng)

采用多角度評(píng)價(jià)模式，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)參與到評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)中。在教師的評(píng)價(jià)之外，也倡導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自我反思性評(píng)價(jià)及同伴間的相互評(píng)價(jià)。例如，在“我們的身體”單元“制作骨、關(guān)節(jié)和肌肉模型”實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，組織學(xué)生填寫自我評(píng)價(jià)表，反思自己在實(shí)驗(yàn)中的優(yōu)點(diǎn)、不足以及改進(jìn)方向；開(kāi)展小組內(nèi)互評(píng)活動(dòng)，小組成員相互評(píng)價(jià)在實(shí)驗(yàn)中的貢獻(xiàn)、合作態(tài)度、溝通能力等方面表現(xiàn)。通過(guò)自我評(píng)價(jià)和互評(píng)，學(xué)生能夠從不同角度認(rèn)識(shí)自己，學(xué)習(xí)他人的長(zhǎng)處，培養(yǎng)批判性思維和自我反思能力，促進(jìn)共同成長(zhǎng)進(jìn)步。

總之，緊扣學(xué)科核心素養(yǎng)的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)與創(chuàng)新，以科學(xué)性、趣味性、啟發(fā)性、可行性與安全性為原則，從優(yōu)化實(shí)驗(yàn)裝置、條件、拓展內(nèi)容、創(chuàng)新教法、完善評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行創(chuàng)新，不僅有利于點(diǎn)燃學(xué)生的科學(xué)探索熱情，發(fā)展科學(xué)思維與探究能力，更能全方位塑造學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，為培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代需求的創(chuàng)新型人才筑牢根基。

【本文系2024年三元區(qū)基礎(chǔ)教育教學(xué)研究立項(xiàng)課題“基于科學(xué)核心素養(yǎng)的小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐研究”的研究成果，課題立項(xiàng)批準(zhǔn)號(hào)：SYKT-24059】

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