劉昕 翟仙芝

科學(xué)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的有效途徑之一。利用科學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，將安全有趣的科學(xué)實(shí)驗(yàn)引入科學(xué)課堂教學(xué)中，對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)教育，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，已成為科學(xué)教育發(fā)展的一大趨勢(shì)。小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課既要讓學(xué)生對(duì)科學(xué)產(chǎn)生興趣，又要通過一次次的實(shí)驗(yàn)，提高他們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。合理設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣源于積極的體驗(yàn)，這是進(jìn)行科學(xué)教育的主要途徑，也是科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)準(zhǔn)備的核心環(huán)節(jié)。

本文針對(duì)如何在平時(shí)的科學(xué)教學(xué)中合理地設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，借助實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任擔(dān)當(dāng)，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新能力，切實(shí)提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，進(jìn)行了論述，希望能給一線科學(xué)老師提供一些幫助。

一、實(shí)驗(yàn)滲透STEM教育理念，培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感

科學(xué)實(shí)驗(yàn)為學(xué)生提供親自探索科學(xué)世界奧秘的機(jī)會(huì)，在實(shí)驗(yàn)中滲透STSE教育理念，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任與擔(dān)當(dāng)，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中體會(huì)科學(xué)使人類生活更美好的真諦，讓學(xué)生學(xué)科學(xué)、愛科學(xué)。STSE是由科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、社會(huì)（Social）、環(huán)境（Environment）的英文首字母組成，2017版《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)這一目標(biāo)明確要求：從科學(xué)技術(shù)與日常生活的聯(lián)系、科學(xué)技術(shù)與社會(huì)發(fā)展的聯(lián)系、人類與自然和諧相處三個(gè)方面，在科學(xué)技術(shù)的研究與應(yīng)用教學(xué)中要培養(yǎng)學(xué)生保護(hù)環(huán)境的意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，老師適時(shí)設(shè)計(jì)節(jié)能環(huán)保小實(shí)驗(yàn)，以此提高學(xué)生對(duì)環(huán)境保護(hù)重要性的認(rèn)識(shí)。如，在電路實(shí)驗(yàn)中，拓展介紹電的來源、日常生活中因?yàn)槿藗兊牟涣剂?xí)慣造成電能浪費(fèi)的現(xiàn)象;在蘇教版一年級(jí)下冊(cè)“制作小水輪”實(shí)驗(yàn)中，老師介紹地球上淡水資源的有限，讓學(xué)生明白水資源的寶貴，進(jìn)而介紹水污染，讓學(xué)生知道保護(hù)環(huán)境的重要性以及環(huán)境污染的嚴(yán)峻;增加水的凈化演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)的價(jià)值;在“認(rèn)識(shí)礦物”的觀察實(shí)驗(yàn)中，介紹新能源的開發(fā)與利用，使學(xué)生認(rèn)識(shí)環(huán)境保護(hù)重要性，可以從源頭上思考節(jié)能減排的方式。借助環(huán)保主題式實(shí)驗(yàn)，融合STEM目標(biāo)，能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

二、結(jié)合技術(shù)、工程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新能力

我國基礎(chǔ)教育階段的學(xué)生普遍存在動(dòng)手能力、解決問題能力偏弱，創(chuàng)造性不足的問題，他們獲得知識(shí)的途徑比較單一，對(duì)于認(rèn)識(shí)知識(shí)是怎樣形成與如何歸納真實(shí)情境中知識(shí)的能力與意識(shí)非常欠缺。許多研究與實(shí)踐表明，STEM在培養(yǎng)學(xué)生上述能力方面有著無可替代的作用，通過STEM教育將學(xué)科融合的課程設(shè)計(jì)進(jìn)日常教學(xué)中，結(jié)合項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，為學(xué)生提供動(dòng)手實(shí)踐和體驗(yàn)式學(xué)習(xí)的途徑與機(jī)會(huì)，讓他們經(jīng)歷完整的科學(xué)探究過程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的熱情。學(xué)生在明白所學(xué)知識(shí)的價(jià)值后，學(xué)習(xí)的興趣與積極性會(huì)更高。因而創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，讓學(xué)生解決情境中的問題，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，將科學(xué)與技術(shù)工程緊密相連，在教學(xué)中增加模仿工程設(shè)計(jì)的過程，讓學(xué)生真實(shí)體驗(yàn)各學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)性，促進(jìn)他們學(xué)會(huì)從多種角度看待問題，培養(yǎng)他們的工程思維。

結(jié)合過程式教學(xué)，訓(xùn)練學(xué)生遷移、應(yīng)用能力;通過介紹技術(shù)發(fā)明的實(shí)例，拓寬學(xué)生視野;打破學(xué)科界限，設(shè)置不同難度梯次的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，發(fā)展學(xué)生思維與創(chuàng)新能力。如，在“探究空氣成分的質(zhì)量”實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)“吹氣球”競(jìng)技類小實(shí)驗(yàn)。此實(shí)驗(yàn)利用白醋和小蘇打反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，二氧化碳?xì)怏w量也逐漸增多，氣球漸漸鼓起來，這是利用等質(zhì)量的不同形態(tài)物質(zhì)中氣體體積最大的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)。對(duì)于小學(xué)低學(xué)段學(xué)生而言，比較有吸引力。對(duì)于小學(xué)中高學(xué)段學(xué)生，則可以利用氣體產(chǎn)生壓力的特性，從能量的角度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，如，制作氣體小汽車、氣體小火箭、氣體潛艇等，這樣的設(shè)計(jì)對(duì)小學(xué)中高學(xué)段的學(xué)生來說具有一定的挑戰(zhàn)性，可以激發(fā)他們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的動(dòng)力。這樣的設(shè)計(jì)不僅讓學(xué)生知道氣體是有體積的，也讓學(xué)生直觀感受氣體有壓強(qiáng)、能產(chǎn)生壓力的事實(shí)，且這種壓力可作為動(dòng)力源。以生活中的真實(shí)情境為背景導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)，能減少學(xué)生對(duì)解決問題產(chǎn)生的畏縮想法。與工程、技術(shù)相結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，更具挑戰(zhàn)性。以項(xiàng)目任務(wù)形式布置給學(xué)生，讓學(xué)生參與工程設(shè)計(jì)的完整過程，可以鍛煉學(xué)生的工程思維，激發(fā)學(xué)生解決實(shí)際問題的探索欲，讓學(xué)生在設(shè)計(jì)中有實(shí)物，即設(shè)計(jì)有成果，使學(xué)生有獲得感和成就感。這對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力、遷移能力與解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)有很大的促進(jìn)作用。

三、利用科學(xué)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生深入探究

小學(xué)科學(xué)是一門以提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)的學(xué)科。很多精彩有趣的科學(xué)小實(shí)驗(yàn)的原理并不深?yuàn)W，但如何借助實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生探究現(xiàn)象背后“秘密”的興趣與動(dòng)力是關(guān)鍵。因而，老師在安排實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要注重實(shí)驗(yàn)用品的選取、實(shí)驗(yàn)過程的安排及實(shí)驗(yàn)成品的展示等，所以要為實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呈現(xiàn)方式的設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。如，在蘇教版小學(xué)科學(xué)六年級(jí)教材《變色花》一課中，可利用紫甘藍(lán)指示劑遇酸堿變色的現(xiàn)象制作彩色面條;在模擬火山噴發(fā)實(shí)驗(yàn)中，選擇醋和小蘇打反應(yīng)來模擬火山噴發(fā)現(xiàn)象;在顏色合成實(shí)驗(yàn)中，可利用層析法制作七色花傘;等。通過這種類似自然現(xiàn)象的動(dòng)手模擬、再現(xiàn)演示或玩具制作，激起學(xué)生對(duì)科學(xué)世界的探索欲與求知欲，幫助他們建立相應(yīng)的科學(xué)前概念，為今后科學(xué)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

四、重視學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)，安排實(shí)驗(yàn)進(jìn)階教學(xué)

維果斯基的“最近發(fā)展區(qū)”理論提出：在教學(xué)中，老師需要關(guān)注學(xué)生現(xiàn)有能力與教學(xué)目標(biāo)之間的差距，合理設(shè)計(jì)教學(xué)，使教學(xué)難度、進(jìn)度與學(xué)生現(xiàn)有思維、能力相匹配，為學(xué)生學(xué)習(xí)搭“腳手架”，使他們的能力與思維得到較好的發(fā)展?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)更是如此，老師需要在了解學(xué)生前概念與現(xiàn)有思維層次、能力的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行分層設(shè)計(jì)，合理設(shè)置學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)程，安排老師在實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)學(xué)生的進(jìn)階引導(dǎo)。以蘇教版小學(xué)科學(xué)三年級(jí)下冊(cè)《聲音的傳播》一課為例，老師可以先用抽氣泵演示聲音在氣體中的傳播，再引導(dǎo)學(xué)生思考并演示聲音在液體中的傳播實(shí)驗(yàn)，最后讓學(xué)生自己借助身邊的固體物探究聲音在固體中的傳播實(shí)驗(yàn)。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)從“學(xué)教材、學(xué)生做、老師引”三個(gè)方面設(shè)置實(shí)驗(yàn)進(jìn)階教學(xué)的內(nèi)容，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中“幫、扶、放”的進(jìn)階教學(xué)理念，不僅關(guān)注以往所重視的教材內(nèi)容與學(xué)生探究能力的進(jìn)階實(shí)驗(yàn)安排，還可增加老師在實(shí)驗(yàn)中的進(jìn)階引導(dǎo)設(shè)計(jì)，這樣的進(jìn)階實(shí)驗(yàn)教學(xué)更全面，也更完善。實(shí)驗(yàn)進(jìn)階教學(xué)也可滲透學(xué)生的生活，平時(shí)注意培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄能力，布置科學(xué)日記的觀察記錄任務(wù)，如，月相日記、蠶寶寶成長(zhǎng)日記、植物栽培日記等等，鍛煉學(xué)生記錄現(xiàn)象與語言組織能力。實(shí)驗(yàn)探究中可借助思維導(dǎo)圖，幫助學(xué)生探究解決問題的步驟，讓學(xué)生的思維通過思維導(dǎo)圖呈現(xiàn)出來，使思維可視化，不僅讓老師能更好地設(shè)計(jì)教學(xué)進(jìn)階提問引導(dǎo)，也能讓學(xué)生對(duì)自己和同伴的思維進(jìn)程有一定的認(rèn)識(shí)與了解，促進(jìn)學(xué)生思維得到多方面的提升與發(fā)展。

五、開發(fā)網(wǎng)絡(luò)資源，關(guān)注空中銜接教育

科學(xué)現(xiàn)象在生活中隨處可見，如，廚房中的醋和白酒相遇生成酯;糖融化后會(huì)粘手;紅茶與檸檬汁混合后變色;蘋果、香蕉去皮置于空氣中很快變色;兩個(gè)影子漸漸靠近時(shí)出現(xiàn)相互吸引的現(xiàn)象;等等。學(xué)生在最初接觸這些現(xiàn)象時(shí)，他們心中會(huì)對(duì)這些現(xiàn)象產(chǎn)生強(qiáng)烈的好奇心與求知欲，因?yàn)槿鄙倭私狻⑻剿鳜F(xiàn)象背后奧秘的途徑，好奇心與發(fā)問“為什么”會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)，越來越少地在他們身上表露出來。所以，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源為學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)與途徑，培養(yǎng)學(xué)生的信息檢索能力，使學(xué)生安全有效地接收科學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)，從多個(gè)角度找到解決問題的方法對(duì)小學(xué)生很重要。因而，為學(xué)生在學(xué)校、家庭與社會(huì)之間搭建空間銜接橋梁是十分必要的?？蛇\(yùn)用網(wǎng)絡(luò)資源，借助空中學(xué)習(xí)，使他們隨時(shí)隨地查到生活中常見科學(xué)現(xiàn)象的權(quán)威解釋，并提供簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案，讓他們就地取材，親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，滿足好奇心與求知欲;也可以開展多種教育教學(xué)模式，如，開發(fā)仿真實(shí)驗(yàn)闖關(guān)小游戲、動(dòng)畫版科學(xué)實(shí)驗(yàn)世界的播放平臺(tái)，將科學(xué)知識(shí)與兒童繪本相結(jié)合，進(jìn)行寓教于樂的科學(xué)教學(xué)。以錄制科學(xué)小故事的音頻或微課等方式，系統(tǒng)設(shè)計(jì)不同年齡層學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓科學(xué)教育滲透生活各個(gè)方面，使學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)得到切實(shí)的提升。

科學(xué)實(shí)驗(yàn)是小學(xué)科學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ)與重點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)對(duì)發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)精神有著其他教學(xué)方法無法替代的作用，借助實(shí)驗(yàn)鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，使學(xué)生掌握科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，提升他們的創(chuàng)新精神，發(fā)展其科學(xué)素養(yǎng)并能有效地培養(yǎng)他們的社會(huì)責(zé)任擔(dān)當(dāng)。在科學(xué)教學(xué)中，老師要充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在科學(xué)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)，借助實(shí)驗(yàn)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，促進(jìn)他們探究意識(shí)與能力的形成，指導(dǎo)他們掌握信息檢索的方法，以便在網(wǎng)絡(luò)上快速安全地接收有效信息。

故此，教師可以從以上五個(gè)方面進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，從而提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

【本文是安徽省科研項(xiàng)目JK201030“STSE教育理念下小學(xué)科學(xué)‘技術(shù)與工程領(lǐng)域教學(xué)案例研究”成果之一?！?/p>