基于科学素养构建“理趣”实验课堂

余深剩

（古田县实验小学，福建 宁德 352200）

目前，小学科学实验教学质量偏低，虽然教育部发布了加强和改进中小学实验教学的意见，但还存在教师观念陈旧、不能开齐开足实验、课堂难控等因素，导致实验教学流于形式，学生对科学学习兴味索然，不利于小学生科学素养的培养。科学素养包含四个要素：兴趣、方法、知识和精神，不论是对科学兴趣和方法的培养，还是对科学知识的理解，理性思维都伴随整个科学学习过程，它是科学素养的重要内涵，必须给予重视和培养。实验探究是培养理性思维的重要途径，教师应当引导学生通过观察实验、比较现象、分析证据、交流研讨，最后归纳推理得出实验结论，这样让每个实验教学环节都渗透理性思维培养，使结论建立在事实和证据的基础之上，为建构“理趣”实验课堂打下基础。

一、当前小学科学实验课堂存在的问题

（一）教师观念陈旧、实验被边缘化

长期以来，科学学科处于弱势地位，片面地被当成“副科”，学校缺乏专任科学教师，大部分是语、数教师兼职科学教学，他们往往以语数教学工作繁重为由占用科学课，再加上准备实验器材又花费太多精力，很多实验基本在“黑板上做”或者播放实验视频，导致实验教学逐渐被“边缘化”。一旦遇上科学质量监测，就让学生背实验过程、现象和结论，虽然学生背得滚瓜烂熟，但是学生对于实验原理却知其然而不知其所以然，一直处于被动接受学习，科学兴趣和方法的培养几乎没有，更谈不上勇于探索的科学精神。建构主义理论告诉我们，教师是教学过程的引导者，应当引导学生亲历实验探究过程自主建构科学知识，获得深层次理解，促进学生知识内化。

（二）课堂纪律难控，实验效率低下

小学生之所以喜欢上科学课，很重要的原因是科学课可以自己动手做实验，教师一旦放手实验，学生缺乏方法的引导，只顾着“玩”，课堂气氛热烈，导致课堂纪律难以把控，一节课在热热闹闹中就匆忙结束了，到最后学生也没弄明白为什么做实验，实验要解决什么问题，实验教学效率低下。［1］究其原因是学生缺乏有效引导，对实验的目的不明确，导致在整个实验过程中，无法集中精力，观察时抓不住关键实验现象。

（三）实验活动有余，理性思维不足

虽然学生进行了实验探究，但是对实验数据收集与分析，以及归纳与推理，往往只是“蜻蜓点水”，理性思维发展不足，导致实验效果不佳。主要有两个原因：一方面，实验记录不及时、不准确。实验记录不仅是实验的原始数据，还是得出实验结论的直接证据；另一方面，对实验数据交流研讨欠佳，教师往往喜欢展示正确的记录单，忽视一些有错误的记录，没有及时引导学生分析、探讨影响实验成败的原因，没有充分锻炼学生的理性思维。

二、构建小学科学“理趣”实验课堂的策略

教师应改变观念，重视实验教学，通过实验激发学生学习兴趣。［2］小学科学倡导探究式学习，开展“理趣”实验教学是探究式学习的主要方式之一。学生只有亲身经历实验探究过程，才能真切感受“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”的道理，在获得充分的证据的基础上，真正相信实验结论，从而自主建构科学知识体系。如果教师只通过讲解实验，甚至让学生背实验器材、实验现象以及实验结论，那么学生即使记住了新知识，也只是停留在机械记忆的层面，常常是半信半疑，学习索然无味。

（一）改变观念，实验激发兴趣

教师通过改变观念，重视科学实验教学，利用实验激发学生学习兴趣，不仅能够保护学生的好奇心和求知欲（即科学兴趣），而且通过引导学生观察有趣的实验现象，培养其透过现象了解科学本质（即科学知识）的能力。科学兴趣与科学知识是科学素养的重要组成部分，科学兴趣的激发将激励学生进一步认识科学本质，最终全面提升科学素养。学生在观察实验现象并认识科学本质的过程中，形成尊重实验事实、寻找证据的理性思维方式。

例如，小苏打和白醋这两种材料均是厨房中常见的物品，在《小苏打与白醋的反应》实验教学时，首先，以“瓶子吹气球”的实验导入，吸引学生的目光，有趣的现象立马激发了学生的兴趣；其次，让学生思考“为什么气球会鼓起来呢”；再次，引导学生观察小苏打与白醋的特点；接着，将小苏打与白醋按1：3 的比例倒入瓶子中反应；最后，验证产生的气体性质。

教师通过改变观念，利用身边常见物品设计实验，以“瓶子吹气球”的实验教学，激发学生学习科学的兴趣，兴趣是求知的最大动力。［3］习近平总书记说：“科学兴趣要从娃娃抓起。”学生通过观察实验现象，结合自身已有知识和经验，经过分析实验现象，运用逻辑推理得出实验初步结论，从而有条理地提出科学问题。提出科学问题正是基于尊重实验事实和证据，运用逻辑推理的理性思维方式。其往往比解决问题更重要，是进行科学探究最关键的一步，为后面实验探究的学习指明了方向。

（二）明确目的，发展理性思维

皮亚杰认知发展理论指出，小学生正处于具体运算阶段。［4］正是小学生这种认知发展特点，实验时容易受到其他事物的干扰。若不事先明确实验目的，看似氛围很活跃的课堂，往往达不到预期效果：学生抓不住实验的重点，汇报内容五花八门。因此，在实验之前时要明确实验目的是什么，以任务驱动为导向，让学生有目的、有针对性地进行实验探究，这样做实验往往能事半功倍，既提高实验效率，又确保每位学生“跳一跳”就能体验实验的成功，这样的成功是建立在学生科学地运用逻辑推理的理性思维方式，归纳和总结得出基本的科学原理之上的。

例如，《神奇的纸》一课包含三个实验活动，实验目的是认识纸经过折叠后，可以改变它的性能，知道不同性能有不同的用途。首先，在“按一按”实验时，教师指导学生充分感受改造纸前后手按压的弹力变化，观察纸张折叠前后发生变化的现象，知道瓦楞纸是有弹力的；其次，在“放一放”实验时，教师指导学生观察普通纸和瓦楞纸各自的承载力，并分析两种纸承载力的差异；最后，在“摸一摸”实验时，教师指导学生对比两种纸的隔热能力，感受瓦楞纸的隔热效果，为学生后面的拓展实验“在不同纸上滴油”搜集实验信息，为后面的对比、分析、归纳奠定基础。

通过教师的指导，学生明确实验目的，知道行动方向，了解重点观察实验中的种种现象；通过对实验现象的比较、讨论，分析实验现象的形成原理。明确目的能让学生在经历观察、比较和分析的理性思维发展过程中，通过逻辑思维推导并证实结论，增强实证意识，培养严谨的科学态度，最终形成理性思维。

（三）精准记录，构建理趣课堂

1.有效记录，理中生趣

实验记录既是认识客观事物的科学方法之一，又是得出科学原理的直接证据，它有利于发展学生尊重事实和证据的理性思维。实验记录是学生将在实验中观察到的实验现象以及测量的数据，进行客观、及时和准确的记录。一方面，有效的实验记录需要学生有敏锐的观察能力，能及时够捕捉关键现象；另一方面，需要学生有逻辑性和条理性的思维能力，才能快速将看到的关键信息转换为科学语言，简洁地记录下来。这需要教师进行科学的指导，帮助学生事先厘清实验中的关键点，以及训练学生的科学实验代语言符号，从而减少记录和整理所耗费的时间，从无序记录转变为有序记录。

例如，教科版三年级上册《空气占据空间吗》的实验教学，一方面，教师应指导学生了解此实验的关键：第一要观察记录“纸团”是否变湿，第二是观察记录杯子中空气是怎样运动的；另一方面，记录时可采用表格记录法对“纸团”是否变湿进行“√或×”的简单记录，还可采用画图法对杯子中的空气用画圈来代替，空气的运动轨迹用箭号来表示，这样的实验记录既节省了记录所耗费的时间，又直观形象。

教师通过有效指导学生及时、准确的记录，使学生不仅是玩了一场实验体验游戏。而是懂得实验记录是学习科学的重要方法，促进学生尊重实验事实和证据的理性思维的发展，培养学生敢于质疑的科学精神，达成理趣共生的实验课堂。

2.交流研讨，趣中长理

交流研讨是实验探究后的信息处理与加工、分析与整理、归纳与推理的过程。教师通过组织学生开展组内、组间交流以及全班互动研讨，通过分析与整理、归纳与推理让科学实验探究真正发生，在研讨交流中思想和观点不断碰撞。交流研讨不仅能促进生生、师生之间逻辑推理能力发展，而且有助于打破沉闷的课堂气氛，构建活泼热情的课堂氛围，营造融洽的人际关系，形成“理”和“趣”共同增长的现象。

例如，在《设计制作一个保温杯》教学时，当实验结束后，学生对实验记录单中各项数据（如无盖、加盖、加盖加毛巾、加盖并用泡沫包裹）进行处理与加工，发现2 分钟、4 分钟、6 分钟温度都不相同。学生通过分析与整理，发现杯子无盖、加盖、加毛巾、用泡沫等情况，降温速度不同，还发现个别小组数据有差别，这是为什么呢？学生们对此产生很大的疑惑，生生、师生之间经过激烈争辩，才发现原来是因为初始水量不同造成的。最终，学生通过归纳与推理，得出实验结论：热的良导体——散热快。

教师为学生搭建展示交流平台，并引导学生对实验的数据进行处理与加工，形成事实证据；通过分析与整理，提出质疑；通过归纳与推理，形成基本的科学知识。通过交流研讨，达成理趣共同增长点的策略，能促进批判性思维的发展，从而为“理趣”实验课堂奠定基础。

综上，在小学科学实验教学时，教师应改变教学观念，从小学生认知发展水平出发，以实验导入，激发学习兴趣，明确实验目的，促进理性思维的发展，指导学生及时、准确的实验记录，并在研讨交流中比较分析并整理实验数据，归纳推理得出实验结论。整个实验教学过程，学生亲身经历了观察、比较、分析、归纳和推理的理性思维发展过程，培养了学生实证意识和质疑的科学精神，从而构建了小学科学“理趣”实验课堂。