實驗教學優化策略

〔摘" "要〕" 本文聚焦基于核心素養的小學科學探究實驗優化策略。通過緊扣核心素養，優化目標設計；創新實驗設計，激發學生興趣；改進教學方法，提升教學效果；完善評價體系，促進全面發展等優化策略，為學生營造優質的探究環境，助力核心素養在小學科學實驗教學中的有效落實，提升學生科學素養，為其未來發展筑牢根基。

〔關鍵詞〕" 小學科學；核心素養；探究實驗；優化；策略

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）24" " 0085-03

小學3～4年級的學生正處于小學階段的關鍵時期，也可以說是過渡時期，這個階段的學生已經積累了一定的知識技能，對很多新鮮事物充滿好奇，尤其對充滿神秘感的科學實驗充滿興趣，所以教師要恰到好處地利用學生的這種心理，積極優化小學科學探究實驗的教學方案，提升教學質量，培養學生的科學素養。

一、基于核心素養優化探究實驗的意義

（一）啟蒙科學興趣，培養學生科學態度

小學3～4年級的學生對新鮮事物尤其是充滿未知的科學世界充滿好奇，而科學探究實驗恰好打開了通往科學世界的大門，這對于學生來說可謂是啟蒙科學興趣，激發探索熱情。正所謂“興趣是最好的老師”，教師要恰當利用好學生的獵奇心理進行實驗探究。學生的科學興趣往往具有實效性，教師一旦激發出了學生的學習興趣，就要想辦法讓學生繼續保持這種探索熱情，盡量調整探究實驗的難度，避免學生產生畏難情緒。所謂科學態度是指無論是教師還是學生都要遵循嚴謹、實事求是的原則，養成尊重科學、尊重事實、勇于探索、堅持不懈的科學素養，這種科學態度歷經時間的沉淀，會逐漸衍生成一種科學精神定格在學生的品格之中。

（二）培養科學思維，提升學生實踐能力

小學3～4年級學生的思維模式尚未形成完整體系，是一個逐漸成長、不斷豐富其內涵的過程。這個階段的學生需要教師一步一步地向其灌輸科學知識技能，引領學生逐漸形成相對成熟的科學思維模式，進而將科學思維運用到實踐中，提升自己的綜合實踐能力。換言之，探究實驗是推動學生科學思維與實踐能力進階的核心要素，對于學生的成長有著不可替代的作用。探究實驗一方面側重引導學生進行深度思考，另一方面注重引導學生通過動手實操得出結論。探究實驗在引導學生進行深度思考時不僅強調思考的深度，更加強調思考的維度，要求教師著重培養學生的發散性思維，跳出思維定式。引入思維腳手架理論，為學生搭建逐級上升的思維支架。探究實驗在引導學生動手實操時強調“實踐出真知”。教師要善于鼓勵學生大膽提出假設，然后將設想轉化為實際操作，在操作中不斷調整優化實驗過程，進而對實驗結果進行反思總結得出結論。這一整套實驗過程融合了觀察、思考、想象以及動手實操等多種綜合能力的鍛煉，促進學生綜合實踐能力全面提高。

（三）促進團隊協作，提升學生合作能力

許多探究實驗不是一個人的獨角戲，而是需要學生通過小組合作的方式共同完成。在小組中，每個學生都有自己的任務，大家分工合作，互相幫助，向著共同的目標前進。學生通過小組合作的方式逐漸意識到個人的力量是有限的，只有大家都發揮所長，齊心合力才能探索到科學的奧秘。在合作過程中，小組成員難免會因為各種原因產生摩擦，科學合理地處理這些摩擦有助于學生形成包容、互助的意志品質，在這個過程中逐步提升學生的團隊協作能力，創造共贏局面。

二、基于核心素養優化探究實驗的策略

（一）緊扣核心素養，優化目標設計

教師在設計科學探究實驗目標時，要深度融合科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任四個維度的核心素養。一方面，引導學生樹立科學意識，形成系統的科學思維模式，明確學生需要掌握的核心知識，幫助其構建系統的知識體系；另一方面注重培養學生的探究精神，養成嚴謹的科學態度，培養學生對科學的熱愛以及對社會和環境的責任感。以教科版科學四年級下冊“電路連接”實驗為例，教師不僅要設定引導學生掌握電路連接方法、理解電流原理的科學觀念目標，還要設定鍛煉學生分析電路故障、設計不同電路連接方式的科學思維目標；同時更要設定培養學生動手操作、團隊協作完成電路搭建的探究實踐目標；最后也要設定學生嚴謹對待實驗數據、節約用電的態度責任目標。通過明確且多元的目標導向，讓實驗更具針對性和育人價值。

（二）創新實驗設計，激發學生興趣

小學3～4年級學生的基本特點是好奇心強，掌握了一定的科學基礎知識和技能但尚不完善，同時自律能力相對較差。基于以上特點，教師在進行實驗設計時務必貼合這個階段學生的實際情況，為學生量身打造實驗設計。在契合學生認知的實驗設計的基礎之上融入創新元素，最大限度地激發學生的學習興趣。創新即打破原有的常規實驗設計，引導學生從不同的思維角度去探究實驗，要鼓勵學生在實驗過程中積極融入新奇的想法，勇于大膽嘗試新的實驗方法，努力維系學生的學習熱忱。創新實驗設計的主要方法有創設情境法和增加趣味性元素法。其中，創設情境法指的是教師結合學生的生活實際，創設合理的科學實驗情境，引導學生身臨其境，在特定的情境中進行科學實驗的探究。比如，在《簡單電路》的課堂教學中，教師可以設置維修燈具的情境，請學生假設自己就是“小電工”，要求學生找出造成電路故障的原因并進行相應的修復。教師通過模擬維修燈具的場景，引導學生積極主動地探究電路連接的原理和方法，激發學生解決問題的興趣。增加趣味性元素法則指的是教師在實驗探究過程中增加一些具有趣味性的元素，從擬人的角度賦予科學實驗以人的靈魂，設計新奇有趣的實驗方式，提高學生參與實驗探究的積極性。比如，在教科版科學三年級下冊《植物的一生》課堂教學中，“一生”二字已經賦予了植物靈魂，以“人”的視角展開了對植物生命的探索。教師可以向學生展示植物生長的“魔法盒”，“魔法盒”里面已經有開始萌芽的種子。當學生看到這些可愛的小嫩芽時，就會非常好奇植物的種子是如何在這個小盒子中生長的。此時，學生的學習興趣已經被激發出來了，教師再適時引導學生自己在“魔法盒”中播種種子，通過澆水施肥觀察種子的成長過程。“魔法盒”講述了植物神奇的“一生”，這種充滿趣味性的實驗設計，能夠吸引學生的注意力并提高學生的學習主動性。

（三）改進教學方法，提升教學效果

教師在教學過程中要秉持終身學習的職業道德情操，不斷進行自我反思，逐漸改進教學方法以提升教學效果。教師對于教學方法的探索不應僅僅來源于理論，更多的應該來源于實際的科學實驗探究過程。傳統的教學方法多是教師講、學生聽，這樣的教學方法忽視了學生的主體地位。教師應該嘗試從講授法逐漸向引導法轉變，通過科學實驗探究引導學生自主思考。比如，教師在講授教科版科學四年級上冊“聲音的傳播”時，不再像從前一樣直接給出答案，而是通過設計“真空罩中的鬧鐘”的科學實驗引導學生進行思考：聲音能否在真空中傳播？引導學生觀察鬧鐘鈴聲隨著空氣被抽出逐漸減弱的過程，總結出聲音傳播需要介質的結論。學生通過觀察思考所得出的結論一定要比教師直接灌輸的答案更加深入人心，也更加易于理解。在以往的教學過程中，學生習慣獨自完成學習任務，這種學習方式不利于學生集思廣益、交流溝通。所以教師可以變個體學習為小組合作，從學習形式上改進教學方法。小組合作的學習方式不僅可以促進學生交流分享自己的想法，還能提升學生的團隊協作能力。以教科版科學四年級下冊“植物的蒸騰作用”實驗為例，教師將學生分成不同的小組，分別負責準備實驗材料、操作實驗過程、觀察記錄實驗數據以及分析實驗結果。每個小組都有自己的學習任務，大家分工合作，各司其職，對于所發現的問題及時進行交流討論，如此不僅鍛煉了學生合作交流的能力，還大大提高了學生的成就感。

隨著AI技術融入課堂教學，教師可以借助數字化工具輔助實驗教學。利用AI技術模擬一些具有危險性的科學實驗場景，引導學生通過直觀演示的方式更好地理解抽象的科學概念。比如，教師在講解教科版科學五年級上冊“地球的結構”時可以引入AI技術，動態展示地球內部結構，引導學生通過觸摸電子屏幕進行縮放等功能自主操作，探索地球不同的圈層。教師還可以引導學生輸入不同的條件，如深度、溫度變化，模擬地球內部物質狀態改變，輔助學生理解復雜的科學原理。數字化教學方法是對教師教學方法的一次徹底革新，助力教師提升教學效果。

（四）完善評價體系，促進學生全面發展

完善評價體系主要包括三個方面：第一，評價主體多元化。評價主體不僅僅包括教師評價，還包括學生自評和學生互評。教師評價側重專業性的方法指導，學生自評側重學生自我反思，學生互評則側重彼此之間的交流溝通。評價主體的多元化有利于為學生提供全面反饋，增強評價的可信度。不同評價主體代表不同的評價視角，能夠將不同的評價結果相互印證補充，降低主觀偏見，使評價更加客觀公正，結果更具說服力。第二，評價內容多元化。評價內容涉及學生學習情況、課堂表現情況、學習習慣和學習態度等方面，打破以往單純以學習成績論優劣的局面。每個學生的長短板是不一樣的，評價內容的多元化尊重了學生個體差異，有利于促進學生綜合素養的提升。第三，評價方式多元化。將形成性評價與終結性評價相結合，既能夠關注到學生在課堂提問、作業批改、小組討論等過程中的表現和進步，又能夠檢驗學生在一個階段結束時的學習成果。教師還可以將定性評價與定量評價相結合，分別通過文字描述和數據呈現的方式評價學生的優缺點，準確地反映學生的學習情況和發展水平。比如以教科版科學三年級下冊“聲音的奧秘”單元教學為例，融入評價多元化理念，教師觀察學生在聲音傳播實驗中的表現情況，從專業角度點評其操作規范性與實驗結論總結的準確性。在制作小樂器后，學生對照制作要求，反思自己對聲音高低、強弱原理的運用，完成自評。小組討論聲音的特性時，學生互評彼此的參與度、觀點創新性和對他人意見的接納程度。不僅評估學生使用實驗器材的熟練程度，還觀察學生在實驗探究中面對困難時的堅持程度，以及對聲音探索的熱情和好奇心。教師可以通過選擇題、填空題、簡答題的形式檢驗學生對聲音知識的記憶與理解，或者讓學生現場設計并完成聲音傳播速度與介質關系的實驗，考查其操作技能。多元化的評價體系能夠促進學生全面發展。

三、結語

基于核心素養優化小學科學探究實驗是提升教學質量、培養學生科學素養的關鍵路徑。通過緊扣核心素養優化實驗目標設計的優化策略，從科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任四個維度出發，讓實驗目標更具全面性與導向性，使學生在知識學習中發展多元能力。通過創新實驗設計，激發學生興趣的優化策略，摒棄傳統單一的實驗模式，結合生活現象與趣味元素設計實驗。通過改進教學方法、提升教學效果的優化策略，采用項目式、問題驅動式教學，替代傳統灌輸模式，鍛煉學生自主學習與團隊協作能力，讓學生在解決問題過程中掌握科學知識與技能。通過改善評價體系，促進全面發展的優化策略，構建多元評價體系，除知識技能考核，還關注學生實驗態度、創新思維與合作能力。綜合教師評價、學生自評與互評，全面考量學生表現。這些優化策略相互關聯，為學生打造優質的科學探究環境，助力學生掌握知識、提升能力、塑造科學精神，讓核心素養在科學實驗教學中落地生根。

【本文系廣西教育科學“十四五”規劃2023年度專項課題“基于核心素養提升的小學科學探究實驗教學策略研究”的研究成果，課題編號：2023ZJY784】

參考文獻

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