基于实验教学培养小学生深度学习能力的课堂教学实践

文/徐小甫

引言

在传统的小学科学课堂上，虽然大部分教师能够认识到实验对教学质量提升及学生发展的重要性，但是其所组织的科学实验仍旧以“教”为中心，导致学生缺乏实验参与的机会，仅仅是用眼睛观看了实验的过程与现象，并没有用头脑思考为什么会出现这样的变化，产生变化的原因等。这是典型的浅层次学习，这种形状容易使小学生的科学学习陷入机械记忆，不利于学生全面理解科学知识。新课程改革大力提倡“深度学习”，要求教师构建以“学”为中心的课堂，为培养学生的深度学习能力服务。这就需要教师创新教学方法，结合学科特点发展学生的高阶思维，借助科学实验引导学生积极地思考科学问题、批判性地解决问题，实现已有知识向新知的迁移，使学生在真正理解所学知识的基础上获得思维层级的跨越，实现深度学习能力的发展。

一、理清教学内容，重新构建学习目标

小学科学教材中有很多科学实验，而这些实验的组织也是教师需要完成的教学任务。但是想要增强实验教学的效果，引领学生走向深度学习，教师就要明确科学实验教学的根本性目标，为科学实验教学活动组织提供导向[1]。《科学教育的原则和大概念》中指出，科学教育的目标并不是让学生从书本阅读中堆砌的大量已有知识与理论，而是应科学地指导学生探究挖掘核心概念，具备科学探究的能力，能够在科学现象的观

察以及动手的实践中，发现其中的本质属性与规律。因此，在科学实验教学前，教师应理清科学课的具体教学内容，根据课程标准，重新制订教学目标，聚焦于学生的深度学习能力发展，让学生实现更深层次的探索。

例如，在“光是怎样传播的”这部分内容教学中，以往教师的教学目标设计多集中于光的传播概念上。在这种情况下，学生对这节课的学习也仅仅停留在科学概念理解的基础性学习上，没有对这一科学现象进行进一步的分析与探索。而在深度学习背景下，教师要重新设计教学目标，让学生在理解光的传播概念、认识到光是沿着直线传播的同时，侧重于指导学生对科学概念与物质本质属性进行探索，让学生了解宇宙中的所有物质都是由微小的微粒构成的。通过这一深层教学目标的制订，教师可以将小学生的科学学习目标定位于“光的波粒二象性”上，让学生认识到光是沿着直线传播的，有时还会表现出微粒的特征。由此，教师便立足深度学习能力培养的视角，重新理清了“光是怎样传播的”这节课的内容，重新审视了教学目标的设计是能够促进学生的能力发展，从而更加精准地把握教材的核心概念，结合教学目标选择恰当的实验教学方法，为科学实验教学提供有力的依据，保障科学实验教学有序开展。

二、创设教学情境，点燃深度学习热情

建构主义理论认为，自主建构是能力发展必不可少的条件，也是学生学习的原动力。因此，教师在培养小学生深度学习能力时，要关注学生的学习动机，关注学生的学习情感，通过适宜的情境创设激发学生的求知欲，激发学生的深度学习意识，让学生以饱满的热情参与到科学实验的学习中。大量实践证明，当学习者具备极高的自学意识、学习热情时，其会更加积极地思考，头脑会更灵活，并且会在该项内容的学习中投入更多的精力。实验教学中的情境创设，应具备点燃深度学习热情的作用，以促使小学生形成深入探索的欲望，为学生的深度学习能力发展“添柴”[2]。

以“明亮与黑暗”这节课为例，由于这节课是面向低年级学生开展的科学实验教学内容，因此，教师在情境的创设中应考虑低年级学生的年龄特点，创设既可以吸引学生注意力又可以引发学生深度思考的情境。比如，一名教师以“森林大剧院的舞台”为主题，设计了舞台光线从明到暗、从暗到明的实验活动。首先，教师将课前做好的“舞台”拿出来，说道：“今天，森林大剧院开业，有许多优秀的小动物演员要表演节目，让我们一起来看看都有哪些小动物表演者吧，它们会表演哪些精彩的节目呢？”由此，学生的好奇心被激发出来，纷纷想要一探究竟。但是到了“舞台”这里一看，这个“舞台”几乎是全封闭的，里面黑漆漆的，什么都看不到。于是，教师提出问题：“里面是黑的，什么都看不到，那么同学们有什么办法，可以既不破坏‘舞台’，又能够看到小动物们的表演呢？”一名学生提议：“用手电筒照亮。”果然在手电筒的照射下，学生看到了里面的一部分场景，但当手电筒拿开之后，又什么都看不到了。在简单的光线照射之后，教师借助创设的情境引出实验探究的主题：“那么，接下来，我们就变身成为小小灯光师，给动物们设计一下舞台灯光吧！”由此，学生不仅了解了光线的有无是决定“明”与“暗”的关键因素，还产生了灯光设计的想法，这就是情境创设对学生深度学习能力发展所起到的潜在作用。

三、引导发现问题，养成追根究底的习惯

发现一个问题比解决一个问题更重要。在培养小学生深度学习能力的过程中，教师应引导学生在科学实验的观察与分析中，学会主动发现问题。“问题”是“探究”的前提，当学生发现问题时，能够引发其更多的联想与想象。所以，教师需要利用实验教学，培养学生主动发现问题的能力，让学生形成勤学善思、追根究底的良好学习习惯，为小学生的深度学习能力发展奠定基础[3]。

例如，在“玩磁铁”这一单元教学中，教师可以化身为“魔术师”，利用磁铁的吸力、磁性等原理为学生表演魔术。在第一个魔术中，教师拿出了一个圆形的白色透明小托盘，在小托盘中放置了一个纸条，在纸条的两端分别标有“S”“N”字样，代表了磁铁的两极，然后让学生尝试转动纸条的方向，或将纸条放置在不同的位置，让学生观察现象。在第二个魔术中，教师拿出了一节七号电池、一个被弯成心形的铁丝，将电池的负极与电子相接，心形的铁环下方有一个小圆圈，将电池从该圆圈穿过，心形铁环内部的尖放置在电池的正极上，学生发现铁环会围绕着电池不断地朝一个方向旋转。这是学生所观察到的科学实验，在演示完科学实验后，教师可以鼓励学生尝试动手完成此次实验材料的制作与实现现象的记录。这两个实验都属于较为简单的实验，学生做起来并不难。在学生动手操作的过程中，教师可以借助提问的方式，引领学生发现问题、提出问题，如教师问道：“通过魔术，你发现了什么？存有哪些疑惑？”一名学生表示：“我看到了小托盘中的纸条无论如何放置，或者被放置在什么位置，都十分固执地向一个方向偏，似乎这个方向有什么吸引力。”还有一名学生说道：“为什么第二个魔术要用电池，若是将电池的正负极调换一下位置，心形的铁圈还会旋转吗？”这就是科学实验的魅力所在，其可以让学生产生这样或那样的问题，并且在问题的驱动下，主动寻找答案，希望可以利用已经学习过的科学知识解疑释惑，或借助实践操作的方式进一步验证猜想。由此可见，实验教学培养了学生善于思考、敢于提问、勇于探索的良好学习习惯，这也是学生发展深度学习能力必不可少的品质。

四、主动建构新知，为深度学习的重中之重

深度学习能力的发展是建立在学生原有知识经验基础上，对新信息的重新加工、处理与整合，从而建立新的知识体系[4]。《义务教育科学课程标准（2022年版）》中明确指出，科学实验要让学生亲身经历与体验，才能帮助学生获取更多的科学知识，得到能力的锻炼，积累到更多的学习经验。因此，教师应借助科学实验，培养学生的深度学习能力，关注学生知识与能力的形成过程，为学生提供亲身经历探究的机会，带领学生走出浅层的、表面的科学学习状态，使学生获得深度学习能力的锻炼。

以“空气是否占据空间”这一问题为例，教师可以设置科学探究实验，让学生以小组为单位完成实验探究的过程。首先，教师给每一个小组分别准备一个盛有大半瓶水的矿泉水瓶，瓶口用橡胶圈密封并插入一根较长的细管，细管不与瓶子相连的一端被举得较高，小组内选出一个肺活量较大的人，向瓶子中吹气。学生发现瓶子中的水从细管中流了出来，此时，教师要求小组成员猜测“空气是否占据了瓶子内的空间”，许多学生猜测占据了瓶内的空间，因为瓶子中的水被吹进去的空气“挤”了出来。接下来，教师为学生演示实验，在一个杯子的底端粘上一个纸团，将杯子倒扣在水中，让学生观察并说出实验现象。学生会发现杯底的纸团并没有被浸湿。在两次实验活动开展后，教师要求各个学习小组的学生根据实验现象总结结论，此时学生会得出空气占据空间的科学结论。在此基础上，教师可以给学生布置深度学习的任务，让学生利用所总结出的科学结论解决实际问题。如教师布置了小组合作任务：“杯子中的水和空气都占据空间，二者有何不同？”为学生提供深度学习的机会，让学生利用所学知识解决科学问题，并在自主建构过程中获得更为深入的科学知识，体现出深度学习能力培养的意义。

五、适当拓展延伸，助力深度学习能力的发展

要想引领学生在科学实验中获得深度学习能力的发展，仅让学生掌握科学知识是远远不够的，教师还要让学生在科学实验中积累直接的经验，通过不断的经验积累提升实验能力、科学探究能力、创新创造能力。但是，对于小学生而言，教材中的内容是有限的，课堂上能够运用于自主探究的时间也不多，有限的时间、空间与学习资源在一定程度上限制了小学生深度学习能力的发展。对此，教师应在课堂教学的基础上，适当地拓展与延伸实验教学的时间、空间，鼓励学生在课余时间自主探索科学知识。教师应改变传统的单一化书面作业的布置形式，融入实践探究型作业，将科学实验带出课堂，让科学走进生活[5]。

例如，在教学完“摩擦力”这部分内容后，教师并没有给学生布置大量的习题任务，而是要求学生在生活中观察，找出生活中的摩擦力现象，并说一说人们利用摩擦力的原理可以做哪些事情。又如，在课堂上学生已经通过科学实验探究，认识到了摩擦力大小与哪些因素有关，那么教师就可以给学生布置实践性作业，要求学生以小组为单位，从生活中选择实验器材，自行设计科学实验的内容、步骤，记录实验过程、数据。在这个过程中，小学生的科学实验学习打破了传统意义上的时间与空间的限制，他们能够将科学实验探索的目光放在现实生活中，用所学知识完成科学实验的探索，解答生活中遇到的问题，让科学知识服务于生活。这不仅可以推动小学生深度学习能力的发展，还会让小学生体会到科学学习的价值。

结语

综上所述，在小学科学实验教学中培养学生的深度学习能力，是课程改革的要求，也是培养学生核心素养的必然要求。其是建立在建构主义基础上的一种科学的学习方式，要求学生真正地参与到科学实验的探索中，能够从科学实验中获取经验、积累知识、发展能力，实现对科学知识的深入理解，以达到更为理想的学习状态。因此，小学科学教师应善于运用科学实验，为学生的深度学习能力发展助力，促进小学生学习能力、思维品质的发展。