以食物實驗為教學媒介增強學生學習動力

〔摘" "要〕" 本文旨在探討以食物科學實驗作為教學媒介，增強小學生科學學習動力的策略。通過自驅力理論及食物科學實驗在課堂上的應用，分析了實驗對學生好奇心、自主性、成就感、歸屬感等內在動機的激發作用。結果表明，通過食物科學實驗能夠顯著提升學生的學習動機與自驅力，激發其對科學的興趣和探索精神。

〔關鍵詞〕" 小學科學；食物科學實驗；自驅力；科學學習

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）21" " 0067-03

一、引言

（一）研究背景

如何在小學階段有效激發學生的科學興趣與學習動力，成為當前科學教育的關鍵問題。小學生常因傳統教授方式枯燥而失去興趣，因此當前科學教育亟須轉向更具吸引力的教學方式。

（二）研究主題

本研究提出“食物科學實驗”作為一種創新教學策略，旨在提升小學生科學學習動力。通過科學方法探究食物，理解物質構成、科學原理，建立科學思維和掌握科學方法。因其安全性、易操作、好理解等特點，可以高效且顯著地激發學生對科學的興趣。

（三）研究目的

探討食物與科學學習的緊密關系，闡明為何食物實驗能成為理解科學的高效途徑。設計適合小學生開展的食物科學實驗活動，兼具體驗、互動和跨學科特征，激發學生興趣。總結優勢與局限，為科學教育工作者對課程及教學法的改進提供思路。

（四）研究價值

融通日常生活與科學世界，有效激發科學學習動力：將“學生天生喜愛的日常食物”視作科學探究材料，契合他們的好奇心與感官體驗，從熟悉的生活經驗中發現科學的“星辰大海”。

具有普及性與易操作性。通過“吃進肚子的知識，融進身體的認知”，食物科學實驗可以讓小學生打開更多感官，調動更多人體系統參與，帶來沉浸感和創造性體驗，實現“腹有詩書，腹有宇宙”的教育理念。能自然融合藝術、數學、物理、生物等領域內容，支持深度學習，幫學生多角度理解科學并發展綜合素養。

（五）研究方法

文獻研究與策略設計：基于已有文獻和教育理論及實踐需求，開發一系列“食物+實驗”的教學策略。

數據收集與分析：利用問卷調查、觀察記錄、實驗報告和教師反饋等多元數據，評估對學生學習動力和自驅力的影響。

二、文獻綜述

（一）小學科學教育的現狀

小學科學教育重在培養科學素養。然而傳統課堂多重知識灌輸與應試訓練，學生缺少親身體驗與探索。但是“實驗有其自身獨立的生命”，“很多人主張實驗目的并不局限于檢驗理論。實驗本身也許就是目的”。

（二）學習動力與自驅力

學習動力是學生主動學習與內在成長的重要基礎。自驅力則強調學生在好奇心、自主性、成就感和歸屬感等內在動力驅動下，自發且持續地投入探究活動。人的食欲是天然的自驅力，對提升學習動力直接有效。“人類的認知植根于身體與其物理環境的相互作用中。”所以，策略上“只要創建相對應并能激活這些系統的課程，就可以促進學生的學習”。

（三）食物、餐廚文化與科學教育的關系

食物與科學教育有天然聯系：食物涉及物理、化學、生物等諸多學科；食材加工過程與實驗過程在操作和原理上高度契合。利用日常食材及設備能讓學生全方位感受科學思想與方法。

（四）食物科學的影響

從古人對火的掌控到現代食品工業及科研前沿，餐廚之地經由作坊模式演化為現代實驗室，食物既與人的身體息息相關，也承載著深厚的人文與科學意義。從諾獎到國家自然科學獎，與食物相關的科研成就汗牛充棟，不勝枚舉。通過引導學生探索“食物里的星辰大海”，可讓其體會到科學與生活的無縫銜接。

《科學》期刊發表的一項研究表明：“人類可以辨別超過1萬億種嗅覺刺激物。科學家們現在相信了，我們的嗅覺可能比眼睛和耳朵更靈敏。”門捷列夫說：“科學始于測量。”科學真理掌握在擁有更高靈敏度和精準度工具的人手里。食物科學實驗激發了學生最靈敏的“測量工具”——舌頭與鼻子。因此，從食物實驗開啟科學，獲取的知識和方法可能并不比眼睛和耳朵弱。

（五）本研究的創新

以“食物”為切入點提升小學生科學學習動力，讓學生既熟悉又意外，內容既有高度，又接地氣。降低了科學概念的抽象性，使學生在極其熟悉的實驗材料和親身體驗中探究科學。

三、理論框架

（一）自驅力的第一性原理

自驅力的核心在于無須外力推動、由學習者內在需求主動產生，其基本構成要素包括：好奇心，食物是孩子從小接觸的自然物質，天然對未知食物充滿好奇，并滿心期待探究味蕾和嗅覺的體驗；自主性，當科學實驗降維到“食物料理”，實驗好似“做頓飯”，讓學生獲得巨大的自主性和掌控感；成就感，中國人的文化中，成功完成一道食物的加工，是一個智人成人的象征；歸屬感，熟悉的食物讓學生很容易獲得歸屬感。成功處理食物的人也是為群體和他人帶來更多價值的人，讓學生體會到與集體、社會的連接。

當“吃”這一最原始的生理與心理需求被巧妙融入科學活動，學生會更自發地參與和探索。

（二）動機理論與自我決定理論

理論強調內在興趣與自主選擇對學習的作用。品嘗、制作與實驗操作本身帶來的愉悅，可形成多巴胺激勵，而科學過程中的探索發現又會強化內啡肽與自我效能感，持續提升學習熱情。

（三）全人類的食物科學文化

食物與人類進化、科技發展緊密相連。從古人對火的使用到現代實驗室里的超低溫液氮操作，食物不斷為科研提供靈感與載體。食物制備過程，與科學實驗過程有著驚人的相似性。食物甚至被科學家用來解釋萬物，串起了科學的形象：卡爾·薩根說，“想要從頭開始做一個蘋果派，你必須先創造宇宙”；霍金眼中，“整個宇宙是由一個果殼狀的瞬子演化而來，果殼上的量子皺紋包含著宇宙中所有結構的密碼”；還有砸在牛頓頭上的蘋果，湯姆遜的“葡萄干布丁”原子模型，甚至弦理論的“面包片膜宇宙”概念……通過讓學生親自試驗并“吃掉成果”，能更直觀地理解科學世界，體會從微觀粒子到宏觀宇宙的巨大跨度。

四、以食物科學實驗為教學媒介增強學生科學學習動力

（一）研究設計

1.選擇研究樣本。研究對象為小學1～6年級學生，分別設實驗組和對照組，以觀測不同教學模式對學習動力的影響。實驗組參與“食物科學實驗”的集中實踐，對照組沿用傳統講授方式。實驗組樣本來自2023年8月中國科幻大會“薛定鵝食驗室”科學營來自全國各地的小學生，共36人。對照組樣本來自2023年9月北京市各小學科學教育教學參觀活動。

2.實驗組與對照組。實驗組在科學營活動中采用“小組自主實驗+教師引導”的方式開展食物科學實驗；對照組則“教師講、學生聽”，僅有少量示范操作和觀摩。

3.實驗設計與策略。基于不同年齡段與認知特點，設計從簡單到復雜的一系列食物實驗，包括觀察、實驗、討論和報告等環節。貫穿游戲化和跨學科理念，利用故事導入、項目探索、作品呈現等，讓學生對科學保持高昂的興趣。

4.數據收集與分析。研究采取定量問卷、評測、課堂觀察和學生報告等方式收集數據，前測評估學生的科學學習動機、科學素養和創新思維能力；實驗結束后，對所有學生再次測評，并通過SPSS軟件進行數據分析。通過獨立樣本t檢驗和配對樣本t檢驗等統計方法，比較兩組在各項指標上的變化，評估教育模式的效果。

參與問卷調查、評測學生36人，有效問卷31人。

（二）實驗案例

“罐裝宇宙”：學生利用檸檬、蝶豆花水、小蘇打等進行簡單酸堿反應測試，體會物質在溶液中的離子形態轉化，并由此聯想到“宇宙離子湯”的概念。實驗強調學生主動猜測、動手、記錄與表達。

“球狀閃電+光速‘知識’蛋糕”：用微波爐創造等離子體現象，讓學生親眼見證“球狀閃電”，再通過測量微波波長與頻率，計算光速，激發對現代物理學的好奇與向往。

“納米薯條”：用超聲波細胞破碎儀制作納米級薯條，講解尺度（納米、微米等）和量子理論初步概念，在“吃”中體驗微觀世界的奇妙。

（三）學生表現與評估

1.實驗組表現。學生普遍展現出較高參與度，好奇心旺盛，樂于提出新問題，積極自主設計實驗流程。學習興趣及動機均有顯著提升。最終的“畢設”在教師幾乎零干預的狀態下，學生自主設計，成果各不相同。各組均呈現出較好的想象力和實驗精神。

2.對照組表現。由于只能觀看示范，缺乏自主操作，部分學生雖產生興奮但熱度不持久。整體學習氛圍不及實驗組活躍，探究深度與持續性也較弱。

3.主要指標分析。通過調查問卷、實驗報告、課堂觀察等，可以發現，實驗組學生的科學學習動機在實驗結束后顯著提升，而對照組的變化不明顯。獨立樣本t檢驗顯示，實驗組的后測平均得分顯著高于對照組（plt;0.05），表明教學策略有效。

興趣和動機：實驗組在課后自評的“好奇心”與“主動探究”得分明顯高于對照組；自主性和目標導向：實驗組學生能自發提出問題并嘗試解決，對照組主要停留在理論層面接受；自我效能感：實驗組學生完成作品后成就感更強，更相信自己具備完成類似挑戰的能力。

（四）策略反思與總結

成功經驗：利用食物這一天然“親和材料”，學生輕松融入科學情境；跨學科與多感官刺激增添了學習樂趣和深度；鼓勵學生主動操作、記錄和表達，強化了自驅力。

現實挑戰：大規模教學中，如何兼顧所有學生的實際操作機會；學生年齡差異大，難度設計需分層，避免低齡學生難以跟上或高齡學生動力不足。

五、結論與建議

（一）研究結論

基于食物科學實驗的教學策略能夠有效激發小學生的科學學習動力與自驅力。食物的日常性與可操作性為科學實驗提供了獨特優勢，讓學生在“做中學”“吃中學”的環境里，收獲多感官體驗與探究樂趣，更易建立對科學知識及方法的深層理解，并獲得成就感與自我效能感。與單純的講授模式相比，食物實驗能更好地調動學生好奇心和主動性。自驅力取決于學生能否在過程中擁有自主選擇權、得到及時成功體驗及積極的社會歸屬感。作為符合學生底層需求的材料，食物在保持學生學習熱度與情感投入方面優勢顯著。

（二）對未來研究的啟示

倡導在標準課程或常規課堂上推廣此法，建立系統化、易普及的“食物科學教學體系”。未來可與更多跨學科領域合作，增添數學、藝術、社會科學等維度，豐富食物科學實驗的內涵，進一步提升學生綜合素養與創新思維。

總之，基于食物科學實驗的小學生科學學習動力提升策略，能夠在較高程度上滿足兒童對探索、創造與分享的內在需求，是一條通往深度學習與終身科學興趣的有效途徑。教師及教育決策者如能充分認識并利用這一方法，對于提高小學科學教育的整體質量，將產生積極而長遠的影響。

參考文獻

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