优化探究实验引导 提升科学核心素养

王海勇

摘 要：在小学科学教学中，开展探究实验教学是十分重要的。通过探究实验教学能够有效地促进学生对科学知识进行内化。教师是学生探究实验的引导者，教学中，要引导制定“探究计划”，提升实验设计能力；引导探寻“探究证据”，提升实验探究能力；引导开展“探究交流”，提升分析推理能力，以此促进学生科学核心素养的提升。

关键词：小学科学；探究实验；核心素养

【中图分类号】G 【文献标识码】B 【文章编号】1008-1216（2017）05B-0076-02

所谓科学探究活动，指的是以科学学习作为核心进行的探究活动。进行科学探究，对小学生的學习积极性效果非常明显，一方面，能使小学生体验到进行探究所带来的乐趣；另一方面，有助于提升小学生的科学素养。在小学科学教材中，安排了非常多的实验活动，而在这些活动中，科学探究实验就是其主要形式。不过，在课堂教学实际中，经常可以看到这样的现象，即学生参与实验的热情很高，但是在与学生的交流中得知，其实验能解决什么样的问题并不清楚，还停留在“为实验而实验”的层面上。显然，这与科学探究的本质要求严重不符，也就无法真正实现科学探究的价值。教师是学生探究实验的引导者，从教师的层面上来说，其重要职责可以用三个关键词即“培养”“引领”“帮助”进行概括，教师对学生的探究实验进行有效引领才能促使学生科学核心素养的提升。

一、引导制定“探究计划”，提升实验设计能力

探究实验作为一种实践研究活动，具有自身的特点，体现为有目的性、有计划性及有步骤性。在教学实践中，当学生开展探究实验之前，应帮助其对实验目的进行明确了解，只有明确实验目的，付之行动才有意义。具体来说，也就是要明确这些问题，即：进行实验主要解决哪些方面的问题？需要准备好哪些实验材料？采取的实验方法及步骤是什么？在进行实验时应注意哪些方面？可能会得出哪些实验结果？引导学生对这些问题进行梳理及明确之后，再安排其制定探究实验方案。

在小学科学所采取的实验方法中，主要有两种典型方法，一种是对比实验，另一种则是模拟实验，采取的实验方法不同，所制定的探究实验方案必然也不同。

（一）引导制定“对比实验”方案

选择对比实验法，实际上就是运用比较方法，来对事物性质及变化规律进行揭示。在该类实验方法中，需要对变量进行控制，可以说这是此种实验方法的基本要求。在开展对比实验教学之前，教师不要急于安排学生进行实验，而是要引导学生学会对问题进行分析，并提出解决问题的诸多假设，之后再进行提问，即：“该问题究竟与哪个方面的因素有关？如何对该假设是否正确进行验证？”还要引导学生对这些问题进行思考，思考非常关键，思考的问题为：“主要是谁和谁所进行的对比？是否已经分清对照组和实验组？如何才能突出对比这个因素？可能会出现哪些实验结果？能推断的对应结论是什么？”通过这样的方式，帮助学生对实验的要领进行掌握，确保实验在具有可操作性的同时，还要确保其在结果方面的正确性。

例如，《抵抗弯曲》这一实验主要是对横梁的抗弯曲能力，以及与宽度之间的关系进行研究。当学生认为横梁的抗弯曲能力与横梁的宽度存在相关关系时，教师则可以适时地提出问题，即如何通过实验的方式对该假设进行验证？而在获得设计“对比实验”这个回答之后，则要求学生对该设计的注意事项进行说明。之后，再把实验研究方案展示出来，通过交流的方式对该方案进行修正及完善。借助这样的引导方式，来确保对比实验所具有的可操作性，使得数据具有严谨性及精确性，并在此基础上形成最终的实验研究方案。

（二）引导制定“模拟实验”方案

模拟实验作为一种实验方法，指的是结合模拟对象所具有的本质特性，在这基础上构建模型，在模型上解释对象及认识对象。在开展模拟实验之前，也需要进行相应的引导，而在引导的关键因素上，则是实验材料的选择，且在材料的选择上，要尽量与原事物接近，这是确保模拟实验效果的重要环节。基于此，在设计实验方案时，教师要注重引导学生对模拟的实验材料进行选择，使得实验材料和模拟自然事物之间，实现一一对应，最后，对实验方案进行确定，以便确保模拟实验具有科学性。

例如，“日食形成”这一模拟实验的重点是让学生对产生日食现象的原因进行分析，并结合分析结果进行猜测，同时，还能借助模拟日食时的天体构成，以及模拟的运动方式，以此来对之前的猜测进行验证。教学中，我安排学生先对日食的现象特征进行描述，学生主要进行了这些描述，即“太阳好像隐藏在一个物体之下”“挡光的物体呈球形形状且并不透明”等等。在完成这个环节之后，则引导学生对两个问题进行假设：“是不是有什么天体把太阳的光辉挡住了？”“应设计什么样的模拟实验来对假设进行验证？”之后则引导学生进行思考：“需要准备的实验材料是什么？分别对什么进行模拟？”学生根据发生日食所体现出来的特点，选择用手电筒来表示太阳，地球的代表物则是地球仪，月球的代表物是乒乓球。再次引导学生进行思考：“如何用这三个物体，来对天体运动进行动态模拟？”“在实验中，可能会出现哪些方面的现象？”

这样，学生在教师的引导下进行讨论，通过实验的方式把结论展示出来。借助模拟操作方式，让学生对事物的本质进行探究，并在此过程中提升学生的科学探究能力。

二、引导探寻“探究证据”，提升实验探究能力

在进行科学探究时，要“注重事实，尽量通过借助设计活动的方式，引导学生得出相应的结论”。基于此，教师需要着重在教学实践中进行引导，在这个过程中提升学生的实证意识与能力，促使学生在这个过程中逐渐建构科学概念。

例如，在《抵抗弯曲》这个实验教学活动中，出于“尊重数据，并注重以数据实证建构概念”的需要，对学生进行循序渐进的引导。其中在第一步，安排学生先进行预测，也就是根据自身的经验，对3cm、6cm以及12cm不同宽度的纸横梁，所“能承受垫圈的个数”进行预测，且对之所以进行该预测进行说明；第二步，引导学生进行实验，也就是按照实验方案在对变量进行控制的条件下，通过改变自变量的方式进行实验，并对“纸横梁能承受垫圈的个数”进行记录实测；第三步，引导学生进行重复实验，并对实验数据进行记录；最后，引导学生对数据进行处理。通过这样的方式，让学生明确在实证研究上，要通过实验的方式获得真实数据，通过该方式获得的数据才具有实证意义，在依据效力上才更强。

由学生负责设计实验方案，在完成方案设计之后，教师需要给予相应的引导，也就是引导学生着重对这些方面的问题进行重点研究，具体为：“对实验的现象、结果以及数据进行预测”“并注重进行思考，哪些证据可以用来解决当前的研究问题”等。之后，则让学生反复进行实验，在尊重实验数据的基础上，构建相应的概念意识，做好实验数据的记录工作，而在具体记录方式的选择上，则可以结合实验的具体情况进行选择，通过文字记录的方式，也可以采取图片记录的方式等。

三、引导开展“探究交流”，提升分析推理能力

进行科学教学，对科学概念，以及科学探究的双螺旋结构协调发展非常关键。为此，在形成概念的过程中，除了引导学生学会用证据来进行验证之外，还要学会从逻辑这个层面上进行推理。对此，教师要发挥重要作用，通过有效的引导方式，帮助学生建立逻辑关系，也就是实验现象和事实证据，以及与科学概念之间的逻辑关系，并立足于事实，在此基础上形成科学概念。基于此，在结束实验之后，教师则要安排学生进行逻辑推理，逐渐培养学生形成科学的推理能力。

例如，《我们身边的物质》这一实验教学的难点为对物质的变化过程进行认识时，是否能观察到生成“新物质”。为此，安排学生进行实验，也就是“折断粉笔”实验及“燃烧火柴”实验，学生在完成这两个实验之后，在观点上并没有形成统一，而是具有三种观点：“折断粉笔之后，并没生成新的物质，燃烧后的火柴，能生成新的物质，即灰烬”“折断粉笔之后，能产生新的物质，即粉笔灰；而燃烧火柴之后，能生成新的物质，即灰烬”“折断粉笔之后，能产生新的物质，即粉笔灰；燃烧火柴之后，共生成两种新物质，具体包括黑色物质及灰烬”。

学生对以上两个实验，之所以产生不同的结论观点，主要与其对“新物质”的理解不同有关，有的学生认为“有东西产生”就等于产生“新物质”，显然，前面的认识是错误的，对此笔者进行了纠正。在具体纠正上，采用交流质疑的方法，引导学生对“粉笔灰、黑色物质以及灰烬是否是新物质”进行分析，之后再通过引导及验证的方式，让学生意识到，当把粉笔灰收集起来之后，还可以写字，其在本质上并没有发生变化，自然也就不是新物质。而火柴燃烧后的灰烬则不同，其一定是新物质。最后得出这样的结论，即如果“火柴在燃烧过程中，能完全燃烧，则会产生新物质，即灰烬，但是如果没有完全燃烧，则变为炭，炭和灰烬在性质上并不同，是不同的物质”。

以上教学中，一方面，教师安排学生针对结论进行讨论；另一方面，则引导学生学会反思，也就是对探究实验的过程进行思考，并逐渐在这个过程中提升其科学素养方面的能力。

总之，在科学学习中其核心是科学探究活动，而科学探究活动在形式上较多，其中科学探究实验则是其主要形式。在小学阶段，由于小学生的科学认知能力还需要提升，为此，需要教师在这个过程中注重进行引导，并在进行引导的过程中注重结合小学生的认知特点，引导学生通过亲自进行实验的方式，采用计划策略、数据策略及交流策略等方式，促使小学生在科学探究能力及素养方面不斷实现提升。

参考文献：

[1]吴康勤.小学科学实验教学有效性的实践探究[J].西部素质教育，2016，（24）.

[2]张运法.小学科学探究性实验教学方法的探讨[J].才智，2016，（3）.