智慧课堂下小学科学地球宇宙领域实验教学开展路径

李青

科学教学是培养学生的科学素养、创新意识、实践能力的重要途径。在小学科学教学中，地球宇宙领域的教学内容虽然所占比例不大，但是却是学生获取科学知识、体验科学魅力的根本。在地球宇宙领域教学中，如何通过实验让学生汲取营养、收获智慧，也是许多教师关注的课题。本文从智慧课堂视角，以《天气》单元为例，就小学科学地球宇宙领域实验教学的意义及实验教学路径进行了分析，希望能通过实验教学提高教学的有效性，达到智慧教育的目的。

1. 智慧课堂下小学科学地球宇宙领域实验教学的意义

科学是小学的基础课程，是一门以探究事物变化规律、科学属性为主的课程。小学阶段是学生打基础的阶段，小学科学具有综合性和实践性，它肩负着科学思想启蒙、唤醒智慧的重任，其教学内容具有较强的分析性、思考性。小学科学不仅涵盖了许多科学知识，还涉及了心理品质、动手能力、卫生知识等多个方面的内容。学生通过学习，可以感受到世界的多元性、科学的严谨性，养成良好的行为习惯，发展相关能力。为了让学生有效掌握知识，许多教师经常会将直观的教具、实物等应用到教学中去，不过，小学生的认知能力存在一定的局限，缺乏科学思维和空间想象能力，所以，他们有时候很难通过学习建立科学概念，无法充分领悟科学的魅力。

智慧教学指借助智慧引入和智慧唤醒，让学生感受过程、习得规律、发展智慧的课堂。真正有意义的教学需要发挥教师智慧，要充满灵动和智慧。智慧课堂主张唤醒学生的求知欲，让学生在欢快愉悦的氛围下学习。构建智慧课堂，重点是以探究为核心，给学生的双手、大脑以刺激，让学生观察、动手、探究、思考、表达，直至学生能有效掌握知识，感悟学习的魅力。实验是小学科学教学的重要组成部分，实验也是开发学生智力、培养学生的动手能力的有效途径。小学科学教学中经常会引入和安排大量的实验，借助实验类推原型，探究研究对象的本质和规律。实验不仅可以让学生掌握科学知识、物理规律，还可以为学生提供科学探究的佐证、依据。此外，在实验中，学生需要对相关规律、原因进行合理猜测；需要寻找证据，学习和掌握理论知识；还要交流互动，设想分析，直至找到答案，印证猜想，解决问题。将实验引进到小学科学教学中，不仅可以营造讨论的氛围，让学生获得更多有价值的信息，还可以促进知识输出、智慧生成。可以说，在学生情感、态度、行为、习惯等方面的培养中，实验都有着积极的作用。因此，在小学科学教学中，可以将实验引入到课堂教学中，以增加教学的张力和底蕴，构建智慧课堂，优化教学生成。

2. 智慧课堂下小学科学地球宇宙领域实验教学开展路径

2.1 了解学情，精心进行实验教学设计

之前，在教学中，许多教师都将教学视为由教师单项进行知识输出的活动。所以他们在教学中都不重视学情，也很少会根据学生需求去进行教学设计和安排，课堂几乎是教师一个人唱独角戏的舞台。这样的课堂教学，忽视了学生的地位，剥夺了学生参与教学的权利，所以很难吸引学生兴趣，满足学生需求。新课改认为，教学是一项由教与学组成的双边活动，教学要以学生为中心，以人为本，因材施教。因此，智慧课堂下的小学科学地球宇宙领域实验教学，需要教师做好学情分析，做好实验和实验教学设计，为实验教学有序展开做好铺垫。如在《我们关心天气》一课教学中，在课堂上，教师利用智能平板展示实验过程，以此为基础，教师会给学生提供工具、仪器，让学生借助实验去观察并描述天气。在教学设计中，教师要明确教学目标，即“了解天气的复杂性、多变性，及其与人类生活的联系，培养细致、认真观察天气的能力，学会用思辨方法看问题”。然后，进行学情分析，就学生的知识背景、思维能力等进行分析，根据学生情况界定教学重点、难点和关键点，基于科学理论和方法进行实验设计，确保实验能顺利开展并达到预期目的。如通过学情分析发现，大多数学生对阴晴、冷暖等天气情况有所了解，但是许多人对灾害性天气的危害、天气图标缺少了解。鉴于此，在实验中，教师要注意学单导学，以激发学生兴趣，还要以天气分类、天气影响为重点，引导学生进行实验探究。惟其如此，才能确保实验教学的针对性和有效性，让学生深入学习。

2.2 整合资源，为学生提供知识服务

在小学科学中，实验并不是一个新生事物，然而，虽然实验经常有，但是许多实验结果并不尽如人意。导致小学科学实验结果不尽如人意的原因非常多，主要原因为：材料选取不科学、实验设计不合理。如在实验材料选择上，有的教师很少注意事物之间的相似性，给学生提供的资源有限。实验资源是实验开展的基础，也是实验所必须的物质保障。小学科学实验要想取得良好的效果，必须要为实验提供充足的资源，为学生提供完善的服务尤其是知识服务，让学生对实验有所了解，对相关知识、概念有所认识，让学生做好实验心理准备和知识铺垫。同样以《我们关心天气》一课实验教学为例，在实验教学前，教师要结合教学内容和实验要点，准备各种有关天气的图片，或者根据学生的身心特点，准备天气预报的视频、表格，挖掘丰富的教学资源，并且将教学资源上传到学习平台，学生可以通过智能平板观看，借助智慧课堂为教学提供良好条件。然后，在教学中，在学生观看图片或视频后，结合导入素材设置问题，引导学生就与天气有关的话题进行讨论。如教师可以结合天气预报视频设问：大家经常会在哪些节目看到天气预报？这些图标中，哪个是表示阴天/阵雨/大风的？今天是什么天气？你是如何判断的？你最喜欢什么天气？为什么？然后，让学生思考并回答问题。再结合学生的讨论，讲述天气知识，补充相关内容，引出实验教学的主题，让学生利用实验观察天气。

2.3 建构模型，借助实验启发学生思维

小学科学地球宇宙领域教学内容主要是一些基础的自然、地理、科学知识，其内容虽然简单，但是许多概念都非常抽象，学生对许多知识也感觉很陌生。在小学科学地球宇宙领域实验教学中，为了深化学生的认识和了解，经常要借助模拟实验让学生去类比推理，深度思考，直至学生形成概念，建立假说。模拟实验的重点是选取具有相似性的材料建构模型，在实验设计和操作中体现学生的自主性。这是培养学生的实验能力、促使学生主动参与实验的关键。因此，在小学科学地球宇宙领域实验教学中，任課教师要相信学生、尊重学生，鼓励学生积极参与到材料选择、模型建构和实验操作中去，让学生通过实验有所思、有所悟。如在《风的成因》一课教学中，为了让学生理解风的成因，教师提前搜集相关的模拟实验，并且通过学习平台，让学生观看实验；之后，让学生选择材料进行模拟实验。模拟实验用到的材料有通风的容器、冒烟的事物等等。在选取材料时，教师可以让学生自己去寻找材料，用塑料瓶、蜡烛、蚊香片、剪刀、油性笔等开展实验；也可以给学生提供重要的材料，如蚊香、大小塑料瓶、蜡烛等，让学生使用其他辅助工具开展实验。在建构模型时，要求学生注意实验条件与研究对象所处的实验条件的相似性，让学生认真思考问题：用什么可以模拟风？还可以用什么替代蚊香，让实验现象变得更明显？鼓励学生寻找合适、易得的替代品，以优化模拟实验的效果。

2.4 回到原型，帮助学生完善知识体系

小学科学地球宇宙领域的实验，其根本目的主要是让学生通过类比推理进行迁移思维训练，了解事物变化过程和结果。在实验过程中，教师既要关注实验步骤和细节，还要采用合适的策略，引导学生思考、想象，让学生基于逻辑推理、空间想象回到原型，建构清晰的概念，完善知识体系。简单来说，在小学科学地球宇宙领域实验中，学生要有证据意识、想象能力，其思维要由感性认识上升到理性认识，不能只停留在实验现象上。这就需要教师在实验教学中发挥引导作用，让学生遵循科学规律，寻找证据，运用所学知识思考问题，直至学生建构自己的假说。如在《风的成因》的模拟实验中，在将大小塑料瓶连接起来，点燃放在大塑料瓶洞口高度的蜡烛后，蜡烛的火焰没有飘动，说明没有风；将空气流动装置罩在燃烧的蜡烛上，火焰对着塑料瓶口时，发现蜡烛的火焰向另一方向飘动，说明有了风。操作到这里，学生会对风的成因（空气温差导致空气流动）有所认识。这时，可以趁热打铁，点燃蚊香，拿起书，用不同的力度扇蚊香，再次进行风的实验，并提出问题：风的形成是不是只有一种原因？风的大小跟什么有关？这样可以让学生突破实验表象，有更深的思考和认识，可以帮助学生完善知识体系。

2.5关注细节，提高实验的科学性

实验虽然是学生学习知识、培养能力的有效方法，但是在小学科学地球宇宙领域实验中，有许多需要注意的问题。对于教师来说，实验不仅涉及到相关知识的讲授和运用，还关系到实验设计、材料选取、模型建构、学生启发和教育等。如果无法做到面面俱到，无法兼顾细节，很可能会影响实验的顺利开展和最终结果。因此，在小学科学地球宇宙领域实验教学中，要关注实验细节，提高实验教学执行力、引导力，使实验质量最优化，效果最大化。如在《风的成因》的模拟实验教学中，在将大小塑料瓶连接起来时，需要将大塑料瓶钻孔，但是孔要在瓶的下半部，而且孔的大小要与小塑料瓶的瓶口略大一點，因为要将小瓶瓶口塞进大瓶孔里；并且为了确保空气流动不受影响，还要用橡皮泥将连接处封紧。在操作时，有的学生可能会对塑料瓶的连接部位不注意。在学生操作时，教师可以利用多媒体展示实验器材的使用方法，点明操作要点，让学生知其然，也知其所以然。在实验操作中，有的学生注意力不集中，要引导学生认真观察，注意细节，并鼓励学生大胆提出质疑，让学生寻找新的信息、证据去验证自己的猜测。这样可以提供实验的科学性，让学生有深刻的心得体会。

2.6 课堂内外相结合，开展课外实践

小学科学地球宇宙教学内容非常抽象，但是，许多与之有关的现象、知识，在日常生活中却非常常见。生活是一个大课堂，科学教学的根本目的是服务学生生活，为学生全面发展、终身发展助力。在小学科学教学中，将教学内容与生活实际统一起来，将课堂内外结合起来，可使学生突破认知局限，建立科学概念。因此，在小学科学教学中，教师要树立生活化教学理念，注意教学的灵活性、开放性，合理控制学生的作业量，引导学生充分利用课外时间开展科学实践，以拓宽学生的学习空间，促进学生综合能力发展。以问题为引擎，让学生学习知识，交流讨论，并让学生开展科学实践。这样可以巩固课堂学习成果，让学生有更多的发现。

综上所述，在小学科学地球宇宙领域教学中，实验的重要性是不容置喙、无法代替的。因此，在小学科学地球宇宙领域教学中，可以细化教学过程，开展实验教学，借助实验让学生开展科学探究，验证自己的假说，为构建智慧课堂、学生全面发展做好铺垫。

课题备注：2021年度安徽省教育信息技术研究课题《智慧课堂环境下小学科学“地球与宇宙领域”教学资源的开发与应用》（立项号：AH2021053）研究成果。