實驗教學(xué)優(yōu)化策略

〔摘" "要〕" 本文聚焦基于核心素養(yǎng)的小學(xué)科學(xué)探究實驗優(yōu)化策略。通過緊扣核心素養(yǎng)，優(yōu)化目標(biāo)設(shè)計；創(chuàng)新實驗設(shè)計，激發(fā)學(xué)生興趣；改進(jìn)教學(xué)方法，提升教學(xué)效果；完善評價體系，促進(jìn)全面發(fā)展等優(yōu)化策略，為學(xué)生營造優(yōu)質(zhì)的探究環(huán)境，助力核心素養(yǎng)在小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)中的有效落實，提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，為其未來發(fā)展筑牢根基。

〔關(guān)鍵詞〕" 小學(xué)科學(xué)；核心素養(yǎng)；探究實驗；優(yōu)化；策略

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

小學(xué)3～4年級的學(xué)生正處于小學(xué)階段的關(guān)鍵時期，也可以說是過渡時期，這個階段的學(xué)生已經(jīng)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(xué)實驗充滿興趣，所以教師要恰到好處地利用學(xué)生的這種心理，積極優(yōu)化小學(xué)科學(xué)探究實驗的教學(xué)方案，提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

一、基于核心素養(yǎng)優(yōu)化探究實驗的意義

（一）啟蒙科學(xué)興趣，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度

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

（二）培養(yǎng)科學(xué)思維，提升學(xué)生實踐能力

小學(xué)3～4年級學(xué)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(nèi)涵的過程。這個階段的學(xué)生需要教師一步一步地向其灌輸科學(xué)知識技能，引領(lǐng)學(xué)生逐漸形成相對成熟的科學(xué)思維模式，進(jìn)而將科學(xué)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(xué)生科學(xué)思維與實踐能力進(jìn)階的核心要素，對于學(xué)生的成長有著不可替代的作用。探究實驗一方面?zhèn)戎匾龑?dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度思考，另一方面注重引導(dǎo)學(xué)生通過動手實操得出結(jié)論。探究實驗在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度思考時不僅強調(diào)思考的深度，更加強調(diào)思考的維度，要求教師著重培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維，跳出思維定式。引入思維腳手架理論，為學(xué)生搭建逐級上升的思維支架。探究實驗在引導(dǎo)學(xué)生動手實操時強調(diào)“實踐出真知”。教師要善于鼓勵學(xué)生大膽提出假設(shè)，然后將設(shè)想轉(zhuǎn)化為實際操作，在操作中不斷調(diào)整優(yōu)化實驗過程，進(jìn)而對實驗結(jié)果進(jìn)行反思總結(jié)得出結(jié)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(jìn)學(xué)生綜合實踐能力全面提高。

（三）促進(jìn)團(tuán)隊協(xié)作，提升學(xué)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(xué)生通過小組合作的方式共同完成。在小組中，每個學(xué)生都有自己的任務(wù)，大家分工合作，互相幫助，向著共同的目標(biāo)前進(jìn)。學(xué)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(fā)揮所長，齊心合力才能探索到科學(xué)的奧秘。在合作過程中，小組成員難免會因為各種原因產(chǎn)生摩擦，科學(xué)合理地處理這些摩擦有助于學(xué)生形成包容、互助的意志品質(zhì)，在這個過程中逐步提升學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力，創(chuàng)造共贏局面。

二、基于核心素養(yǎng)優(yōu)化探究實驗的策略

（一）緊扣核心素養(yǎng)，優(yōu)化目標(biāo)設(shè)計

教師在設(shè)計科學(xué)探究實驗?zāi)繕?biāo)時，要深度融合科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實踐、態(tài)度責(zé)任四個維度的核心素養(yǎng)。一方面，引導(dǎo)學(xué)生樹立科學(xué)意識，形成系統(tǒng)的科學(xué)思維模式，明確學(xué)生需要掌握的核心知識，幫助其構(gòu)建系統(tǒng)的知識體系；另一方面注重培養(yǎng)學(xué)生的探究精神，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的熱愛以及對社會和環(huán)境的責(zé)任感。以教科版科學(xué)四年級下冊“電路連接”實驗為例，教師不僅要設(shè)定引導(dǎo)學(xué)生掌握電路連接方法、理解電流原理的科學(xué)觀念目標(biāo)，還要設(shè)定鍛煉學(xué)生分析電路故障、設(shè)計不同電路連接方式的科學(xué)思維目標(biāo)；同時更要設(shè)定培養(yǎng)學(xué)生動手操作、團(tuán)隊協(xié)作完成電路搭建的探究實踐目標(biāo)；最后也要設(shè)定學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)對待實驗數(shù)據(jù)、節(jié)約用電的態(tài)度責(zé)任目標(biāo)。通過明確且多元的目標(biāo)導(dǎo)向，讓實驗更具針對性和育人價值。

（二）創(chuàng)新實驗設(shè)計，激發(fā)學(xué)生興趣

小學(xué)3～4年級學(xué)生的基本特點是好奇心強，掌握了一定的科學(xué)基礎(chǔ)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(jìn)行實驗設(shè)計時務(wù)必貼合這個階段學(xué)生的實際情況，為學(xué)生量身打造實驗設(shè)計。在契合學(xué)生認(rèn)知的實驗設(shè)計的基礎(chǔ)之上融入創(chuàng)新元素，最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。創(chuàng)新即打破原有的常規(guī)實驗設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生從不同的思維角度去探究實驗，要鼓勵學(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)熱忱。創(chuàng)新實驗設(shè)計的主要方法有創(chuàng)設(shè)情境法和增加趣味性元素法。其中，創(chuàng)設(shè)情境法指的是教師結(jié)合學(xué)生的生活實際，創(chuàng)設(shè)合理的科學(xué)實驗情境，引導(dǎo)學(xué)生身臨其境，在特定的情境中進(jìn)行科學(xué)實驗的探究。比如，在《簡單電路》的課堂教學(xué)中，教師可以設(shè)置維修燈具的情境，請學(xué)生假設(shè)自己就是“小電工”，要求學(xué)生找出造成電路故障的原因并進(jìn)行相應(yīng)的修復(fù)。教師通過模擬維修燈具的場景，引導(dǎo)學(xué)生積極主動地探究電路連接的原理和方法，激發(fā)學(xué)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(xué)實驗以人的靈魂，設(shè)計新奇有趣的實驗方式，提高學(xué)生參與實驗探究的積極性。比如，在教科版科學(xué)三年級下冊《植物的一生》課堂教學(xué)中，“一生”二字已經(jīng)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?qū)W生展示植物生長的“魔法盒”，“魔法盒”里面已經(jīng)有開始萌芽的種子。當(dāng)學(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)興趣已經(jīng)被激發(fā)出來了，教師再適時引導(dǎo)學(xué)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(shè)計，能夠吸引學(xué)生的注意力并提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。

（三）改進(jìn)教學(xué)方法，提升教學(xué)效果

教師在教學(xué)過程中要秉持終身學(xué)習(xí)的職業(yè)道德情操，不斷進(jìn)行自我反思，逐漸改進(jìn)教學(xué)方法以提升教學(xué)效果。教師對于教學(xué)方法的探索不應(yīng)僅僅來源于理論，更多的應(yīng)該來源于實際的科學(xué)實驗探究過程。傳統(tǒng)的教學(xué)方法多是教師講、學(xué)生聽，這樣的教學(xué)方法忽視了學(xué)生的主體地位。教師應(yīng)該嘗試從講授法逐漸向引導(dǎo)法轉(zhuǎn)變，通過科學(xué)實驗探究引導(dǎo)學(xué)生自主思考。比如，教師在講授教科版科學(xué)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(shè)計“真空罩中的鬧鐘”的科學(xué)實驗引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考：聲音能否在真空中傳播？引導(dǎo)學(xué)生觀察鬧鐘鈴聲隨著空氣被抽出逐漸減弱的過程，總結(jié)出聲音傳播需要介質(zhì)的結(jié)論。學(xué)生通過觀察思考所得出的結(jié)論一定要比教師直接灌輸?shù)拇鸢父由钊肴诵模哺右子诶斫狻Ｔ谝酝慕虒W(xué)過程中，學(xué)生習(xí)慣獨自完成學(xué)習(xí)任務(wù)，這種學(xué)習(xí)方式不利于學(xué)生集思廣益、交流溝通。所以教師可以變個體學(xué)習(xí)為小組合作，從學(xué)習(xí)形式上改進(jìn)教學(xué)方法。小組合作的學(xué)習(xí)方式不僅可以促進(jìn)學(xué)生交流分享自己的想法，還能提升學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力。以教科版科學(xué)四年級下冊“植物的蒸騰作用”實驗為例，教師將學(xué)生分成不同的小組，分別負(fù)責(zé)準(zhǔn)備實驗材料、操作實驗過程、觀察記錄實驗數(shù)據(jù)以及分析實驗結(jié)果。每個小組都有自己的學(xué)習(xí)任務(wù)，大家分工合作，各司其職，對于所發(fā)現(xiàn)的問題及時進(jìn)行交流討論，如此不僅鍛煉了學(xué)生合作交流的能力，還大大提高了學(xué)生的成就感。

隨著AI技術(shù)融入課堂教學(xué)，教師可以借助數(shù)字化工具輔助實驗教學(xué)。利用AI技術(shù)模擬一些具有危險性的科學(xué)實驗場景，引導(dǎo)學(xué)生通過直觀演示的方式更好地理解抽象的科學(xué)概念。比如，教師在講解教科版科學(xué)五年級上冊“地球的結(jié)構(gòu)”時可以引入AI技術(shù)，動態(tài)展示地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生通過觸摸電子屏幕進(jìn)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(dǎo)學(xué)生輸入不同的條件，如深度、溫度變化，模擬地球內(nèi)部物質(zhì)狀態(tài)改變，輔助學(xué)生理解復(fù)雜的科學(xué)原理。數(shù)字化教學(xué)方法是對教師教學(xué)方法的一次徹底革新，助力教師提升教學(xué)效果。

（四）完善評價體系，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)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(xué)生自評和學(xué)生互評。教師評價側(cè)重專業(yè)性的方法指導(dǎo)，學(xué)生自評側(cè)重學(xué)生自我反思，學(xué)生互評則側(cè)重彼此之間的交流溝通。評價主體的多元化有利于為學(xué)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?qū)⒉煌脑u價結(jié)果相互印證補充，降低主觀偏見，使評價更加客觀公正，結(jié)果更具說服力。第二，評價內(nèi)容多元化。評價內(nèi)容涉及學(xué)生學(xué)習(xí)情況、課堂表現(xiàn)情況、學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)態(tài)度等方面，打破以往單純以學(xué)習(xí)成績論優(yōu)劣的局面。每個學(xué)生的長短板是不一樣的，評價內(nèi)容的多元化尊重了學(xué)生個體差異，有利于促進(jìn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升。第三，評價方式多元化。將形成性評價與終結(jié)性評價相結(jié)合，既能夠關(guān)注到學(xué)生在課堂提問、作業(yè)批改、小組討論等過程中的表現(xiàn)和進(jìn)步，又能夠檢驗學(xué)生在一個階段結(jié)束時的學(xué)習(xí)成果。教師還可以將定性評價與定量評價相結(jié)合，分別通過文字描述和數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的方式評價學(xué)生的優(yōu)缺點，準(zhǔn)確地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和發(fā)展水平。比如以教科版科學(xué)三年級下冊“聲音的奧秘”單元教學(xué)為例，融入評價多元化理念，教師觀察學(xué)生在聲音傳播實驗中的表現(xiàn)情況，從專業(yè)角度點評其操作規(guī)范性與實驗結(jié)論總結(jié)的準(zhǔn)確性。在制作小樂器后，學(xué)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(xué)生互評彼此的參與度、觀點創(chuàng)新性和對他人意見的接納程度。不僅評估學(xué)生使用實驗器材的熟練程度，還觀察學(xué)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(xué)生對聲音知識的記憶與理解，或者讓學(xué)生現(xiàn)場設(shè)計并完成聲音傳播速度與介質(zhì)關(guān)系的實驗，考查其操作技能。多元化的評價體系能夠促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

三、結(jié)語

基于核心素養(yǎng)優(yōu)化小學(xué)科學(xué)探究實驗是提升教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵路徑。通過緊扣核心素養(yǎng)優(yōu)化實驗?zāi)繕?biāo)設(shè)計的優(yōu)化策略，從科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實踐、態(tài)度責(zé)任四個維度出發(fā)，讓實驗?zāi)繕?biāo)更具全面性與導(dǎo)向性，使學(xué)生在知識學(xué)習(xí)中發(fā)展多元能力。通過創(chuàng)新實驗設(shè)計，激發(fā)學(xué)生興趣的優(yōu)化策略，摒棄傳統(tǒng)單一的實驗?zāi)Ｊ剑Y(jié)合生活現(xiàn)象與趣味元素設(shè)計實驗。通過改進(jìn)教學(xué)方法、提升教學(xué)效果的優(yōu)化策略，采用項目式、問題驅(qū)動式教學(xué)，替代傳統(tǒng)灌輸模式，鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)與團(tuán)隊協(xié)作能力，讓學(xué)生在解決問題過程中掌握科學(xué)知識與技能。通過改善評價體系，促進(jìn)全面發(fā)展的優(yōu)化策略，構(gòu)建多元評價體系，除知識技能考核，還關(guān)注學(xué)生實驗態(tài)度、創(chuàng)新思維與合作能力。綜合教師評價、學(xué)生自評與互評，全面考量學(xué)生表現(xiàn)。這些優(yōu)化策略相互關(guān)聯(lián)，為學(xué)生打造優(yōu)質(zhì)的科學(xué)探究環(huán)境，助力學(xué)生掌握知識、提升能力、塑造科學(xué)精神，讓核心素養(yǎng)在科學(xué)實驗教學(xué)中落地生根。

【本文系廣西教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2023年度專項課題“基于核心素養(yǎng)提升的小學(xué)科學(xué)探究實驗教學(xué)策略研究”的研究成果，課題編號：2023ZJY784】

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