《科学小实验课程》对幼师生科学素养培养的实践研究

张广琴

(徐州幼儿师范高等专科学校学前与特殊教育学院，江苏徐州 221004)

《科学小实验课程》对幼师生科学素养培养的实践研究

张广琴

(徐州幼儿师范高等专科学校学前与特殊教育学院，江苏徐州 221004)

公民科学素养成为国家综合实力的重要组成部分。科学素养的培养成为全民关注的重点问题。肩负未来公民科学素养启蒙的幼师生的科学素养培养成为亟待解决问题重中之重。“科学小实验课程”的教学实践及反馈证明该课程对幼师生科学素养的培养是一个切实可行的实践性研究。

科学小实验；课程；科学素养；实践研究

PDF获取：http://sxxqsfxy.ijournal.cn/ch/index.aspx doi：10.11995/j.issn.2095-770X.2017.05.029

随着科学技术对社会各方面的深刻影响，公民科学素质已经成为国家综合实力的重要组成部分，成为先进生产力的核心要素之一，是影响社会稳定、国计民生、生活品质的直接因素。科学素养的高低是决定全民思维方式和行为方式、实现美好生活的前提，更是实施创新驱动发展战略的基础。

一、“科学小实验课程”开设缘由

根据近几年中国公民科学素养调查结果[1]，我们可以看到中国公民具备科学素养见表1：

表1

目前这个水平相当于发达国家20世纪八九十年代的水平。为了不断提升中国公民科学素养的水平，《全民科学素质行动计划纲要实施方案(2016-2020年)》对“十三五”期间中国公民科学素质实现跨越提升做了总体部署[2]，到2020年中国全民科学素质工作的目标是公民具备科学素质的比例由2015年的6.20%提升到10%以上。那么肩负未来公民科学素养的启蒙教育重任的学前教育专业学生的科学素养培养情况如何呢？笔者立足所在学校学前教育专业科学教育实际情况，结合从优秀博硕学位论文、外文期刊数据库、中国期刊全文数据库及一些书籍资料针对教师科学素养的调查研究进行文献搜集和梳理,综合分析国内外学者针对科学素养的研究，主要发现：

1．相关研究主要集中于对公众科学素养的关注和中小学生科学素养的提高方面，针对教师自身科学素养以及科学素养的教学能力转化的研究相对较少，尤其是面向幼儿园教师的研究更少。

2．近年来，对幼儿园科学教育的关注有所增多，有些走在前列的幼儿园联合当地知名师范类大学也做出主题比较突出的科学观察室，但是还存在科学观察室高大上，幼儿园教师自身科学素养不足，无法充分发挥观察室应有的功能的现象。同时有的老师对科学教育理解较为偏颇，缺乏系统性教材或辅助读本的研发。

3．面向学前教育专业学生科学素养的提高和教学能力转化的研究也比较少，同时学前教育专业教师对科学教育的观念还有待改变，针对幼师生科学素养如何培养的话题不能仅仅停留在口头上。

笔者所在院校在转型期间，学前教育专业随着课程方案的改革，经历了从学生科学素养培养令人担忧的状态向不断加强认识到开拓发展的可喜变化。笔者所在课题组以江苏省教育科学十二五规划课题(D-2015-01-153)为依托，针对有兴趣的同学开设选修课《科学小实验》，在具体实施中不仅调动学前教育专业学生科学探究的兴趣和积极性，也对附属幼儿园的科学教学活动起到很好引领作用。

二、“科学小实验课程”概述

“科学小实验课程”是为学前教育专业的学生开设的一门专业选修课程，是基本实验技能训练课程。前导课程为“综合理科”，后继课程是“幼儿园教育活动设计与指导”等，主要目的是要求学生能将所掌握的科学知识灵活应用到幼儿科学兴趣的启蒙和引导的实践之中，是培养和提高学生科学素养以及理论联系实际和分析问题、解决问题的能力的实践性课程。

(一)课程设计理念

本课程根据《3-6岁儿童学习与发展指南》，以幼儿园实际发展需要和幼儿教师完成幼儿园教学工作所需的综合理科知识、能力、素质要求为出发点，有针对性地选取教学内容，以游戏的方式完成科学实验，旨在帮助学生轻松储备丰富的科学知识和实验创意设计技能，提升学生科学探究欲望和科学综合素养，要求学生能将所掌握的知识灵活应用到幼儿科学兴趣的启蒙和引导的实践当中，为今后从事幼儿科学教育工作打下良好的基础[3]。

(二)课程设计思路

1.科学小实验项目选取依据——身边的科学

抓住课程关键词：幼儿、科学、小实验，就是说我们的科学实验是针对低龄儿童，从身边就可以轻松获取相关实验材料的小实验，通过小实验，从幼儿探究自然及社会视角出发，让小实验阐释大科学，让孩子感知科学就在身边，让幼儿教师感受科学离我们不遥远。根据关键词，确定实验主题，每一主题下设相关系列小实验。按照项目选取课程内容和组织教学，不求学科体系的完整，强调课程内容的应用性和需求性。既体现了阶段性能力训练，又实现了综合能力训练。

2.主题教学实践安排

首先是和学生一起形成以主题词为核心的思维导图，根据思维导图进行相关知识梳理与回顾，从导图中选取任意一个分支，由任课教师带领学生以该分支为基点设计和演示系列小实验；其次是每班以小组为单位分别从其他分支选取自己感兴趣的内容，课后设计并开展系列小实验，课堂上每组介绍本组的实验并演示，听取其他组给本组提出的建议和意见，课后进行相关拓展和完善本组实验，并以照片等形式完成对实验的说明。为形成“科学小实验手册”做好准备。

3.每一主题完成后，从所有学生在本主题学习和实践过程中形成的教案、实验或者教玩具等作品中，选择优秀的作品与幼儿园一线教师联系，将能直接应用到幼儿园科学教学实践的作品，形成本课程的过程性成果，并给相关的学生颁发相关证书。

4.在相关主题活动完成之后，让学生以小组为单位将自己比较成熟或者能在学生中引起反响的实验，在校园内或者幼儿园以活动的形式进行展示汇报，以激发更多的学生学习科学的积极性。

5.构建多元化的课程教学资源。开发特色教材，收集典型案例，完善学生学习情景资料，优化教学课件等，开发相应配套的纸质、电子资料和网络资料，实现资源共享。

三、“科学小实验课程”实施中对幼师生科学素养培养的实践探索

(一)主题选定

以幼儿身边的科学为基准点，经过课题组成员讨论比较之后，确定本课程涉及的科学主题为：水、空气、光、力、土壤、食物，共六个主题，根据教学与实践再补充其他主题内容。

(二)以“水主题”为例的课堂实施

图1 “水主题”思维导图

水是构成人类生存环境的不可缺少自然要素之一，所有的孩子都喜欢水，以水为载体可以让幼儿感知科学的奥秘。为了对水进行全面的把握，我们从水的来源、水的性质、水的分布、水的运动、水的利用、水与生命等六个方面进行梳理，涉及和水相关的物理、化学、生物、地理等学科知识，为了让相关知识更具操作性，从幼儿的视角选取大量方便且操作性强的实验或素材作为案例，为下一环节的实验反馈做好准备，同时形成以水为中心的思维导图(见图1)。

在思维导图形成的同时，选择“水具有表面张力”这一性质在课堂中演示相关实验，如硬币存水实验、魔法针实验、神奇的泡泡、洗洁精能让小船自动前行等实验，既感受水的表面张力的存在，又能理解实际生活中水的表面张力带来的影响，同时通过加入活性剂破坏水的表面张力，进一步强化对表面张力的认识。用生活中方便可取的实验材料(不需要复杂的仪器设备)，演示层层递进的系列小实验，让学生真正理解科学很具体、科学就在身边，整个过程将极大地鼓舞和激发了学生参与科学小实验积极性。

(三)以“水主题”为例的实验反馈

为了更好地培养学生从身边的材料设计科学小实验的能力，课题组决定以水为例的科学小实验先由老师准备好实验资源库(如表1)，学生分组抽取相关实验，在实验过程中，各小组讨论本组实验，设计实验思路(突出创新点)、解释实验原理、选取合适的实验器材、做好实验记录(包括实验步骤、实验结果)。实验过程中如有失败情况，思考失败原因，并讨论有无替代实验材料，以便让实验效果更明显。

表1 “水”实验列表

各组汇报演示本组实验，其他组认真观察并思考演示组实验选取器材的合理性及实验达到的效果，并思考针对该实验还存在哪些质疑，如何在该实验的基础上进行拓展。

再如针对“巨蛋”实验，演示组拿出先在食用醋中浸泡两日，又在清水中再浸泡两日的“软质巨型蛋”，并展示食用醋与蛋壳发生化学反应的视频，将巨蛋和新鲜的生鸡蛋进行现场对比，学生们惊讶于小实验带来的令人震撼的魅力。同时有同学问：这个巨蛋如果放到水里煮会怎么样？我们还能不能利用这个巨蛋继续将实验升级……

针对学生提出的疑问，我们开始了猜测：(1)巨蛋在水里煮或许会随着温度的升高而爆炸，或许不爆炸，但是应该和煮正常生鸡蛋出现不同的结果。(2)利用巨蛋进行下一步的实验：让巨蛋里的水，再次出来，让其体积减小，或者把它放在溶有色素的水中？

我们把实验继续。设计了一组对比实验。

实验材料：

大小均匀的生鸡蛋4个，食用白醋一包，无色透明玻璃杯(或塑料瓶)3个，白砂糖一包，色素一支。

实验步骤：

(1)将1、2、3号鸡蛋分别放入玻璃杯，倒入等量白醋(淹没鸡蛋)，4号鸡蛋做对比鸡蛋。

(2)1、2、3号鸡蛋壳软化后，将1号清除白醋后单独放好，2、3号“软蛋”清除白醋，再放入适量白砂糖，(拍照或视频)记录发生的变化。

(3)一定时间后，2号蛋继续放置在盛有白砂糖的杯中，3号蛋清洗干净后放入溶有色素的水杯中，一段时间后观察3号蛋的变化，并做好记录(拍照或视频)。

(4)将现在的1、2、3、4 四枚鸡蛋放在一起拍照对比，观察变化，并记录观察结果。

(5)分别把四枚实验后的鸡蛋放入清水中煮沸，视频记录煮沸过程，对比观察。

受学生委托，煮鸡蛋环节由教师完成。

实验结果：

煮前：1号鸡蛋蛋壳软化，个体变大，形成巨蛋；2号鸡蛋经历“巨蛋”到缩水蛋的变化；3号鸡蛋经历巨蛋、缩水蛋到彩蛋的变化；4号鸡蛋不变化。

煮后：四枚鸡蛋均无爆炸现象发生，将四枚鸡蛋纵切开，对比4号鸡蛋，1、2、3蛋蛋白和蛋黄清晰，蛋黄均能凝固，1号和3号蛋蛋白水份较多，尤其3号蛋水量较大，2号蛋含水量少。

到此为止，笔者从各组实验反馈的情况已经可以感受到“科学小实验课程”对幼师生科学素养培养的魅力。纵观“巨蛋”实验始末，充分体现了科学探究的基本步骤：发现问题、提出问题、给出假设、收集资料设计实验、根据验证结果总结结论、科学交流。实验虽然很小，但是效果却令人振奋和值得深思，振奋的是师生的积极性均得到极大的鼓励，令人深思的是科学素养的培养其实不是一件可望而不可及的事情，只要我们用心，小实验一样可以阐释科学的奥秘。

(四)以“水主题”为例的实验汇报总结

22个“水主题”小实验分组汇报完之后，每个同学包括任课教师都有收获，大家既分享实验现象，共同探讨实验原理，让常识现象变得更加明白，师生们共同感受到“科学小实验课程”各环节的神奇魅力。

(1)首先是主题知识网络图的构建。该过程不仅让学生对某专题科学知识有了更为全面的掌握，在知识网络图形成的同时，还培养了学生的发散思维，让学生潜移默化地掌握思维导图的精妙所在，为将来做一名合格的幼儿教师做好更充分的知识和思维上的准备。

(2)其次是实验准备过程，学生根据提供的实验完成操作。这一环节无处不体现着科学的探究本质：为实现实验效果，要求学生理解实验原理，需要思考和对比；在实验材料准备中很多学生为了让实验效果更理想，改变实验资源库中提供的参考器材和材料；为了让实验效果更明显，学生反复检查实验过程，多次比较实验结果；分析实验失败的原因，反复试验直至选择合适的实验材料，根据实验结果的迥异生发其他实验，让实验程序拓展和升华；同时注意记录好实验中发现的新现象，思考原因。试验中既体现了科学最本质的质疑和探究精神，还有观察和记录，所有小组分工合理，团结协作，出色完成各项实验。

(3)实验汇报。这个环节需要学生梳理实验过程，形成相关实验的实验报告和图片、视频，锻炼学生文字组织和材料处理能力，形成实验报告文本和PPT汇报材料，不仅丰富“科学小实验课程”资源库的建设，同时锻炼学生科学交流能力，提升科研水平。

(4)实验中有超出预期的惊喜，也有很多需要进一步加强的地方。例如，惊喜于学生对待每一个实验的态度，学生不再害怕展示实验，在展示每一个实验时流露的热情直接给其他同学一种积极的暗示，形成良好的实验汇报氛围；学生期待科学小实验课带给他们的惊喜，这无形中也给任教老师一种积极的鼓励。当然实验设计能力需要进一步培养；针对演示实验产生疑问后的后续实验的主动性有待加强等。

(五)以“水主题”为例的幼儿园实践

将22个“水主题”小实验带到学校附属幼儿园，首先让在职幼儿教师依据各年龄段孩子特点，筛选合适的小实验以便进行课堂实验观察，接下来由在职幼儿教师课堂教学指导，在读幼师生实习课堂操作小实验，以“硬币滴水”、“神奇的泡泡”实验为例，极大地激发了幼儿参与科学探究的兴趣，孩子们参与热情高涨，一张张惊喜的表情，一个又一个为什么，一次次耐心的解答，这所有的一切再一次鼓舞和激励了“科学小实验课程”团队的积极性，也证明“科学小实验课程”设计思路切实可行，同时学生参与课程的积极性更加强化。

四、“科学小实验课程”对幼师生科学素养培养的思考

“科学小实验课程”依然在摸索中前进，很多主题在待完善之中。如何更好发挥该课程的功能，展现科学的魅力，还有很多需要思考和值得注意的地方[4]。

(一)过程中注意强化科学探究意识的渗透

由于该课程的最终落脚点是《3-6岁儿童学习与发展指南》中要达到的科学目标，该目标时刻体现探究的重要性：亲近自然，喜欢探究；具有初步的探究能力；在探究中认识周围事物和现象。在教材完善和配套多媒体资源库制作中，应注意处处提醒和体现科学探究方法的强调及探究意识重要性贯彻，让学生感知我们活动的核心就是科学探究，这种探究行为离我们的生活很近，科学就在身边。

(二)强调课前、课中及课后对学生科学探究能力的强化

课程实施中发现：部分学生存在愿意想，但是懒于实践。很多认为是这样，却从未验证的现象，在具体操作过程中总会存在这样或者那样的问题，那么质疑精神就值得提倡，有了疑问，我们才会有让实验进行到底的动力和勇气。课前要注意对身边感兴趣或者产生疑问的自然现象注意观察和质疑，学会在质疑中寻找解决问题能力的训练；课中完善知识结构，针对学生反馈的实验进一步思考实验成功与失败的原因，针对实验器材或者操作方法的疑问，通过实验验证自己的假设；课后注意引导学生锻炼实验转化的能力，针对不同年龄段的学前儿童发展特点，设计恰当的实验。总之，让学生在课前、课中、课后实现：基于正确的科学知识、正确的科学态度、强烈的探究欲望，恰当的探究技能，实现对科学课程的领悟和把握。

(三)注意强化幼师生对科学小实验设计能力的培养

“科学小实验课程”进行过程中，学生通过大量的小实验，基本领悟小实验可以解释某些自然想象的科学原理，如何培养幼师生设计小实验的能力成为课题组需要思考和研究的又一问题。作为成年人明白很多自然想象的形成原理，如何把这些现象通过简单易行的小实验，借助幼儿可以理解的语言让幼儿感知其中的现象或者原因，是幼师生科学素养培养中应该具备的又一技能。

(四)注意生发实验的收集和整理

如水主题的幼儿科学实验资源库已从刚开始的22个小实验，在后续实验中又生发的系列实验，截至目前已经积累到30多个，课题组所有成员丰富各主题实验数据库的主动性和自觉性逐步提升，为下一步科学素养培养的相关活动做好基础储备工作。

(五)“科学小实验”作为选修课已经体现出对幼师生科学素养培养的潜力

课题组需要考虑从多方位入手，充分挖掘可以利用的现有资源，尽可能通过多种方式和渠道在幼师生科学培养的道路上取得更大的进步。

五、结语

提高幼师生科学素养培养的想法由来已久，但对科学素养培养实践的种子刚刚萌芽，它的成长一定会以“科学小实验课程”的实践研究为基点在越来越多的有志之士的呵护下长成参天大树，它的成长也会让我们的幼儿在探知科学的道路上越走越远，我们整个国民科学素养的提升也指日可待。

[1] 中国科协科普部.中国科协发布第九次中国公民科学素质调查结果[J].科协论坛,2015(10):37-38.

[2] 秦大河.提高科学素质筑牢创新驱动发展基础[EB/OL].http://www.cast.org.cn/n35081/n35473/n35518/16269666.html ,2015-03-12/2016-12-26.

[3] 甄现娜.以发展整合性程序能力为导向的幼儿园科学活动教学策略研究—以大班《神奇的蛋壳》为例[J].陕西学前师学院学报，2016(4):48-52.

[4] 宋占美.美国学前教育课程标准的实践与思考[M].上海：华东师范大学出版社，2014：149-150.

[责任编辑 熊 伟]

Practical Research on the Course of Science Experiment for the Training of Students’Science Literacy Whose Major in Preschool Education

ZHANGGuang-qin

(SchoolofPreschoolandSpecialEducation,XuzhouKindergartenTeachersCollege,Xuzhou221004,China)

People’scientific literacy is an important component of national comprehensive power,thus the cultivation of scientific literacy has become the focus of the national attention.How to develop the scientific literacy of the students in kindergarten teachers college is of great responsibility,which has become a project to be urgently addressed.The educational practice and the feedback of the course of Science Experiment offered us the feasible ways to the cultivation of the college students’scientific literacy whose major in kindergarten professionals.

science experiment;course;scientific literacy;practical research

2016-12-22;

2017-01-03

张广琴，女，江苏徐州人，徐州幼儿师范高等专科学校学前与特殊教育学院副教授，主要研究方向：地理教育与科学教育。

G655

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2095-770X(2017)05-0139-05