以实验为抓手 全方位培养学生核心素养

◇曹清蓉（福建：连城县莒溪中心小学）

《义务教育科学课程标准（2022年版）》进一步细化了发展学生核心素养的内容，强化了科学实验在提升科学教学效率方面的作用。形象、有趣、直观的科学实验，有助于学生清晰理解抽象的科学知识。但在以往，因受教学理念、教学环境等因素的影响，教师与学生对科学实验重视程度不够，科学实验在促进学生科学核心素养发展方面的效果不明显。在新课标指导下，教师应围绕教材内容，基于学情，联系实际生活，精心设计科学实验，并依托有趣、有效的科学实验，培养学生的科学观念，发展学生的科学思维，让学生学会探究实践以及形成良好的科学态度与责任等。

一、在实验中培养科学观念

在新课标下，发展学生的科学核心素养需要培养他们的科学观念。科学观念，既包括对客观事物的总体认识，也包括对科学本质的准确认识。利用形象、有趣的科学实验，教师可引领学生认识事物的客观规律与科学本质。

（一）利用实验，认识客观事物

岩石、黏土、沙是怎样形成的？它们之间有什么区别？地球的结构是什么样的？为什么会发生地震、海啸、台风？火山在什么时候喷发……清晰、准确地认识客观事物，是培养学生科学观念的基本内容之一。在新课标下，教师可组织学生开展一些模拟实验，并利用科学实验，认识客观事物。

尽管通过阅读、识记等途径，学生也能够对客观事物有一定的认识，但是，阅读、识记的过程较为枯燥、不太直观，学生也未能经历知识生成过程。而实验则不同。通过实验，学生能够对客观事物有更为清晰、直观、形象的认识与了解，同时，学生也能够经历知识的生成过程，积极主动地学习相关知识。

（二）利用实验，认识科学本质

小铁钉为什么会沉入水中？航空母舰为什么能够乘风破浪？电视为什么能够显示清晰的图像？灯泡通电之后，为什么能够发亮……为了准确解答这些问题，学生应通过各种科学现象进一步认识、了解科学本质。

以教科版小学科学五年级下册“船的研究”这部分内容为例。教师可设计一项科学小实验，让学生尝试用低成本材料制作各种各样的船。在操作该实验时，有学生利用废旧塑料瓶制作了一艘轮船；也有学生利用橡皮泥制作了一艘小船；还有学生利用木块、泡沫塑料等制作了一艘轮船；也有学生利用废旧纸盒制作了一艘小船；还有学生利用竹竿做了一条竹筏……运用不同的低成本材料制作船，学生对船的沉浮、对水的浮力等科学知识就会有较为深入的理解。同时，在利用实验探究、认识、理解科学本质时，学生始终处于一种主动学习的状态，能够更好地发挥自身的主观能动性。

实验是学生揭示科学本质、理解科学知识的一把金钥匙。通过操作科学实验，学生不仅能更为深入、细致、通透地理解科学知识，还能培养、发展自身的科学探究能力。

二、在实验中发展科学思维

建模思维、创新思维等，都属于科学思维的范畴。在小学科学教学过程中，教师可依托实验，发展学生的建模思维、创新思维，让实验成为孕育学生思维能力的一片沃土。

（一）依托实验，发展建模思维

从各种各样的现象中，寻找、发现、梳理、归纳相关的规律，是发展学生建模思维的一种有效途径。运用这些规律，学生就能够有序、有效地解决相关的问题。依托科学实验，教师可发展学生的建模思维。

以教科版小学科学六年级上册“不简单的杠杆”这部分内容为例。学生利用大石块、小石块、木板等，开展一些杠杆实验。在实验过程中，学生可尝试改变支点的位置，对比、梳理、探究杠杆的力与杠杆的长度、杠杆的支点之间的关系，并根据杠杆长度、支点的变化等，做好翔实的记录。通过观察，学生会发现，支点不同，杠杆的力也会发生变化。同时，在支点相同的前提下，杠杆的长度不同，力的大小也会发生相应的变化。思考这些记录，聚焦这些变化，学生就可深入浅出地分析，仔细寻找杠杆力的变化规律。最后，学生可利用该规律，进一步分析现实生活中各种关于杠杆的工具，以及使用杠杆工具的方法等。

以上的案例可以看出，学生通过操作杠杆实验，梳理、归纳、总结了杠杆力的变化规律。而后，利用这些规律，学生又进一步认识与了解了现实生活中的各种杠杆工具。如此，学生的建模思维也会逐步发展起来。

（二）依托实验，发展创新思维

创新思维是科学思维的重要组成部分。在设计、操作实验的过程中，学生往往会遇到一些困难、问题等。这时，学生就需要创造性地解决这些困难、问题，以此提升实验效率。以此为契机，学生的创新思维也会得到发展。

以教科版小学科学五年级下册“制作一个保温杯”为例。教师可鼓励学生充分发挥自身的想象力，利用低成本材料制作一个保温杯。关于实验材料，教师仅仅要求学生利用一些低成本材料，并没有明确告诉学生运用什么材料。这样，就能为学生留出足够的创新空间。一些学生给水杯“穿了一件漂亮的外套”，以此实现保温效果；也有一些学生将一个小杯子装在了大杯子里，之后，在大杯子与小杯子的空隙之间，填塞了一些泡沫材料，以此实现保温效果……

在制作保温杯的过程中，学生发挥自身的奇思妙想，制作了各种各样的保温杯。通过制作保温杯，学生不仅更为清晰地认识与了解了保温杯的原理，还循序渐进地发展了自身的创新思维。

三、在实验中引导探究实践

在新课标背景下，为了发展学生的科学核心素养，教师应为他们创造各种探究实践机会，如主题鲜明、内容丰富的科学实验。立足于有趣、有效的科学实验，教师可培养学生的探究能力、实践能力。

（一）立足实验，培养探究能力

科学探究能力，是指学生发现、提出问题，分析、解决问题的能力。在小学科学教学过程中，教师可精心设计一些科学实验，并引领学生立足于科学实验，提高自身的科学探究能力。

以教科版小学科学六年级上册“影长的四季变化”这部分内容为例。学生首先提出了这样一个问题，“如何通过实验，模拟影长的四季变化？”围绕这一问题，学生展开了进一步探究。学生在深入探究“影长的四季变化”原理的基础上，尝试选择实验材料、设计实验方案、优化实验步骤等。在此过程中，学生不仅更进一步地理解了“影长的四季变化”的原理，而且逐步提高了自身的科学探究能力，即提出问题、分析问题、解决问题的能力，观察分析能力等。

显而易见，为了更好地发挥实验在培养学生科学探究能力方面的作用，教师应充分放手，给予学生更多的自主权，让学生自主提出、分析、解决问题，让学生自主设计实验方案、选择实验材料等。

（二）立足实验，培养实践能力

实践能力是指学生运用科学知识解决实际问题的能力。当学生在自主学习科学知识时，往往会遇到一些现实困难。学生可尝试通过科学实验认识、理解、分析、解决这些困难，以此培养自身的科学实践能力。

以教科版小学科学五年级下册“用沉的材料造船”这部分内容为例。学生产生了认知冲突，船是要浮在水面上的，如果用沉的材料造船，那么，船还能浮在水面上吗？以该认知冲突为切入点，学生开始自主设计实验。例如，一些学生将铁板、石块等沉的材料，与泡沫塑料、废旧饮料瓶等浮的材料，作为造船材料。之后，这些学生将沉的材料与浮的材料组合在一起，制作了一艘轮船。通过制作轮船，学生清晰地认识到，对于一些沉的材料，可通过扩大材料面积、增加材料体积等途径，增加材料的浮力。

在以上的实验中，学生根据已有认知，首先提出了疑问、发现了问题。紧接着，学生尝试通过实验进一步研究疑问、解决问题。在此过程中，学生对“浮力”这部分知识有了新的认识，即“沉与浮，只是一种相对的状态。通过改变材料的面积、体积等外部形态，也可以采用沉的材料制作船”。与此同时，立足于实验，学生也能够逐渐发展自身的实践能力。

四、在实验中形成态度责任

在探究科学知识的过程中，学生应始终保持一丝不苟、求真务实的严谨态度，应逐渐形成保护生态环境、造福人类社会的责任意识。通过实验，学生能够逐渐形成良好的科学态度与责任意识。

（一）通过实验，形成科学态度

在观察实验现象、操作科学实验时，如果学生观察不细致，操作不严谨，往往会导致实验结果出现偏差，严重影响实验结果。因此，教师应以科学实验为抓手，培养学生细致观察、严谨操作、求真务实的科学态度。

在整个实验过程中，学生要认真观察、细致记录、理性分析、求真务实，唯有如此，才能保证实验结果的准确性，才能在实验过程中逐渐形成良好的科学态度。当然，为了督促、引领学生在实验中形成良好的科学态度，教师应聚焦学生在实验过程中的真实表现，对其进行动态、有效的评价，端正学生的科学态度。

（二）通过实验，形成责任意识

科学知识唯有掌握在具有责任意识的人手中，才能造福人类、造福社会。小学科学教师应通过趣意盎然、形式多样的科学实验，培养、发展学生的责任意识，让学生巧妙、恰当地运用科学知识为人类谋福祉。

以“地球家园的化学变化”这部分内容为例。学生可利用一些实验软件，操作模拟实验，全面、深入、细致地认识与了解地球家园中发生的化学变化。同时，通过模拟实验，学生还能清晰了解这些化学变化给人类社会带来的隐性危害与显性危害。在此基础上，学生就会逐渐形成保护地球生态环境、保障人类生命安全的责任意识。又如，在引领学生学习“校园生物大搜索”这部分内容时，教师可设计一项观察实验，让学生观察、对比、分析、了解校园中的各种生物，并从“生物多样性”的角度分析校园生物的种类。通过此项观察实验，学生不仅能联系学校的实际，深入了解生物的多样性，还能逐渐形成保护校园生态环境的责任意识。

以实验为契机，学生既能更为深入、通透、细致地理解相关的科学知识，也能逐渐形成良好的责任意识。当学生具有了良好的责任意识，他们就会以更加积极的态度、饱满的热情学习科学知识，并积极主动地尝试运用科学知识解决现实生活中的相关问题。

总而言之，在新课标背景下，教师应优化实验教学方式，精选实验主题，丰富实验内容，以实验为抓手，全方位、多角度培养学生的科学观念、科学思维、探究实践能力、科学态度与责任意识等核心素养。随着学生科学核心素养的提升，他们将会对科学知识产生更加浓厚的兴趣，他们学习科学知识的效率将会进一步提升。与此同时，科学教学也会因有趣有效的科学实验而异彩纷呈。