核心素养视域下小学科学分组实验探究

顾佳惠

[摘    要]实验是小学科学课堂教学的重要载体，合理设计科学实验活动，既可以帮助学生深入理解科学知识，形成正确的科学概念，又能够培养学生的动手能力、科学思维以及创新精神，有助于落实科学课程目标，发展学生的科学核心素养。现阶段，部分科学教师在组织实验活动时，往往采用集体观察或自主探究的模式，部分学生无法深度参与进来，不利于培养学生的科学核心素养。因此，小学科学教师要充分认识到分组实验在科学课程教学中培养学生科学核心素养的重要作用，结合班级学生实际情况，积极组织分组实验探究：科学分组，合理分工；创设情境，提供材料；有序推进，规范操作；调整角色，加强指导，全面满足学生的参与需求。

[关键词]小学科学；核心素养；分组实验

新课标明确指出，小学科学课程具备综合性、实践性等特征，教师需通过探究活动培养学生的知识能力及科学素养，科学实验就是常用的探究活动形式。现阶段，科学实验对培养学生科学素养的促进作用已经受到充分的重视，但一些教师长期采用单一的实验模式，如集体观察类实验、独立探究类实验等，没有在实验过程中积极引入小组合作，导致实验教学效果得不到进一步提升。面对这种情况，小学科学教师要结合班级情况与实验主题，积极设计和应用分组实验形式，引导小组学生相互协作完成实验任务，高效培养学生的实验能力及合作意识。

一、分组实验在培养学生科学核心素养中的重要作用

科学核心素养集中体现了科学学科的育人价值，明确了学生在科学课程学习中需形成的必备品格与关键能力，涵盖科学观念、科学思维、科学探究以及科学态度等方面的内容。第一，科学观念。科学观念指的是学生能够在头脑中提炼与升华科学概念、规律及原理，可以利用科学观念对自然现象进行解释以及对实际问题进行解决。由于在真实情境的问题解决中才能表现出核心素养，因此，教师既要引导学生深度理解科学观念，又要让学生在真实的情境中应用这些观念。第二，科学思维。科学思维涵盖科学推理、质疑创新、模型建构等方面的内容，要求教师在课堂教学过程中引导学生深入思考科学改变与科学表象，以简化、浓缩的方式对事物的实质进行探究，且提出相应的猜测与设想，利用实验活动验证猜想的准确性。第三，科学探究。科学探究涵盖提出问题、收集信息、制定计划、迁移应用等诸多方面的内容，要求教师积极引入探究式学习等现代教学手段，让学生依据相应问题深入思考和探究，培养学生的实践能力与创新精神。第四，科学态度。科学态度要求教师培养学生实事求是、追求创新等态度品质，严格遵循普遍接受的伦理道德规范开展科学研究或应用科学成果。

分组实验相对较为灵活，能够让班级学生全部参与进来，有助于改善实验教学效果，培育和发展学生的科学核心素养。第一，帮助学生深入理解科学概念，形成科学观念。和传统的演示实验相比，分组实验能够让学生充分参与到实验当中，帮助学生更加充分地理解所学知识与概念，产生更加深刻的体验与感受，进而以感性认识替换抽象知识，逐步形成科学观念。第二，培养学生观察能力与思维能力。在传统演示实验活动中，教师虽然引导学生观察实验流程及实验现象，但一些学生不能够集中注意力，或与教师的距离偏远，难以全面观察实验现象。而在分组实验模式下，每一个学生都可以零距离接触化学实验，通过看、摸、闻、听等方法全面了解实验现象，这样可促进学生观察能力的发展。同时，为让学生准确把握实验活动的重点，顺利实现实验教学目标，教师往往会在分组实验活动中提出一些辅助性问题，学生依据已有知识经验及与小组成员的讨论，可对实验现象、知识本质等深入理解，由感性认识逐步上升到理性认识，进而有效发展学生的思维能力。第三，培养学生的问题解决能力及科学态度。在分组实验过程中，学生将会遇到各种各样的问题，只有深入思考、相互协作，才能够有效解决问题，顺利完成实验任务，这样能够培养学生的问题解决能力。同时，小组各成员承担着相应的职责，如果某一成员在实验过程中出现操作不规范等问题，将会严重影响到实验结果的準确性。因此，各个成员的责任意识、合作意识以及规范意识可以得到强化，有助于培养学生的科学态度及责任。

二、核心素养视域下小学科学分组实验的策略

（一）科学分组，合理分工

为顺利开展小组分组实验，充分发挥小组学习功能，科学教师要提前划分小组，明确各个学生的分工。在分组过程中，需综合评定学生的基础水平与性格特征，一般遵循“异质同组、组间同质”的分组原则。具体来讲，“异质同组”指的是在同一小组中搭配不同水平及性格的学生，“组间同质”指的是各组之间需具有均衡的实力。之后，教师引导各组学生合理划分职责范围，让各成员皆参与到实验活动中，切实提升实验效率。第一，科学分组。教师利用谈话、课堂观察等方式深入了解学生的实验态度以及实验能力，综合教师建议和学生意愿，科学划分实验小组。通常情况下，每组成员数量控制在4～6名，避免人数过多或过少。如果小组人数过多，一些学生将无法承担重要的责任，导致学生的实验参与深度不足，影响到学生综合素养的发展。若小组人数过少，又难以有效推进复杂的实验活动。因此，教师要综合考虑班级学生情况划分小组，紧密结合班级教学、分组教学以及个别教学。第二，分工明确。如果小组成员不明确自身的职责，将容易出现推诿等情况，难以保证分组实验活动的有序进行。因此，顺利划分小组后，教师要引导各个小组合理划分成员职责，增强各个成员的责任意识。通常情况下，要依据组长、实验员、记录员、汇报员以及器材员等划分小组成员的角色及分工。其中，组长负责组织实验活动的实施，实验员负责依据提前制定的方案和计划执行各项操作，记录员要对实验过程中产生的实验现象准确记录，汇报员要在实验活动结束后向全班同学汇报实验过程与结果，器材员负责对各类实验器材进行领取、维护和上交。通过明确各成员的角色及任务，能够保证实验活动的有序性。需特别注意的是，要引导小组成员定期轮换角色，以便提升学生多方面的能力。

（二）创设情境，提供材料

现阶段，在小学科学实验教学过程中，很多教师向学生下发实验材料后，学生按照自己的意念和想法直接开展探究活动，没有认真倾听教师的讲解，在活动材料上投入全部的注意力，不能够明确实验探究的目的。面对这种情况，教师要做好引导工作，让学生依据实验目的开展分组实验活动，避免活动过程与实验主题相偏离。第一，创设情境，引领发现。苏霍姆林斯基认为，每一个儿童都渴望自己时一个探索者与发现者。但一些科学教师往往依据提前制定好的实验方案组织开展实验活动，没有关注学生的实际需要，单单让依据固定的流程和步骤实施各项操作，观察实验现象，导致学生的主动性遭到抑制。面对这种情况，科学教师要积极创设情境，激发学生的探究意识。在具体实践中，教师可创设与学生生活紧密相关的生动情境，让学生情境中发现问题，主动开展实验探究活动。例如，在学习“光的反射”知识时，教师可利用镜子向室内引入反射光，让学生回顾现实生活中是否遇到此类现象。学生快速调动脑海中存储的生活经验，纷纷提出了一些光反射事例。教师认真聆听过后，询问学生此种现象的出现原因，这样学生的求知欲可以得到有效调动。第二，有序出示，吸引注意力。探究材料是分组实验顺利开展的基础，教师如果盲目地向学生一次性发放所有材料，学生的注意力将会被材料所吸引，导致学生容易忽视教师讲解及探究目标。因此，教师要科学控制材料的提供与发放，对材料的出示时机和顺序准确把握，以便让学生在实验探究中集中注意力，改善分组实验活动的实施效果。在学习“磁铁”知识时，为帮助学生深入理解磁铁的性质，教师需向学生提供多种材料。为让学生明确探究目标，教师要向学生分类、有序地提供材料。在具体实施中，教师可以先引导各组学生利用大头针、磁铁以及大小铁钉等材料探究磁铁的磁性传递以及磁性强弱，再向学生提供磁铁、悬浮块、水槽等材料，让学生在实验中探究磁铁的指向性。待学生完成实验后，教师再向学生提供两块磁铁，让学生探究磁铁同极相斥、异极相吸的现象。需特别注意的是，每组学生完成一项实验后，教师要引导材料员及时收回材料，以便让学生在实验探究上集中注意力，避免被学习材料所分散。

（三）有序推进，规范操作

为保证分组实验的实施效果，科学教师要引导学生遵循“问题—猜想—验证—结论”这一流程，规范开展各项操作行为，认真、详细地记录实验数据。第一，提问与猜想。教师结合实验主题与内容，提出符合学生认知能力的问题，可调动学生的探究意识。之后，引导学生联系已有知识深入思考，与小组成员展开讨论，提出相应的猜想。需注意的是，教师要引导学生不能毫无根据地提出猜想，而是要认真观察、深入分析客观事物的结构与工作原理，再加上个人思考与小组讨论，提出科学的质疑和猜测。在学习“电磁铁”知识时，教师先让学生对电磁铁的组成部分以及工作原理进行观察和思考，引导学生分析磁力大小的影响因素及内在联系，提出相应的猜测。第二，设计实验方法。小学生不具备较高的认知与丰富的经验，如果让学生盲目进行分组实验，将容易出现顺序颠倒、少做漏做等情况，不但无法验证猜想的正确性，也无法培养学生的科学思维及探究能力。因此，开展实验之前，要引导学生采用小组讨论的方式对实验方法进行设计，明确实验操作流程及实施要点，以便保证实验探究的科学性与有序性。以“电磁铁磁力大小”实验为例，学生结合已有知识和思考，总结了铁芯粗度、漆包线粗度、电池节数以及线圈圈数等四个影响因素，教师让各组学生依据这些猜想设计实验方法，引导学生采用对比实验的方法进行驗证，在实验过程中对变项与不变项进行控制。同时，记录员要采用表格等形式简洁明了地记录实验结果。第三，亲历验证过程。确定实验方法后，教师要引导各小组依据制定好的方案与流程进行实践，让每一个学生皆亲历验证过程，培养学生的操作能力及科学态度。在这一过程中，教师要做好引导工作，要求学生重复多次开展每项实验，这样能够获取更加真实、可信的结论，形成严谨认真的科学态度。完成实验后，各小组的汇报员展示小组研究成果，与其他小组交流、分享实验过程中获得的经验与教训。

（四）调整角色，加强指导

为有效发展学生的科学核心素养，教师在分组实验过程中，要主动转变自身的角色定位，发挥好引导、指导等作用，避免用自己的经验代替学生的思考过程。第一，尊重学生主体性。以往一些教师往往过于干涉学生的实验过程，学生的主体地位得不到体现，不利于培养学生的自主学习能力与创新意识。因此，教师要向各组学生提供充足的探究空间，鼓励学生自主思考与解决实验中遇到的难题，允许学生按照自己的想法调整实验步骤与方法。在这种情况下，每一个学生都是实验探究的主体，逐步降低对教师的依赖，有助于激活学生的主观能动性。第二，加强实验指导。小学生尚不具备成熟的思维和较高的探究能力，教师不能够完全放任不管，而是在体现学生主体地位的基础上，适时、灵活地给予指导，保证各组实验活动能够顺利推进。一方面，教师要循序渐进地培养学生辅导同伴、向同伴提问、倾听讨论等能力，引导学生与小组成员加强协作，明确团队协作的重要性，提升学生的实验探究能力及协作水平。另一方面，教师要以合作者的身份参与到各组实验活动中，采用平等对话的方式与各组学生加强交流，了解各组的实验进度以及成员的真实状态，引导各成员认真履行自己的职责，以积极、主动地态度参与到实验探究当中，避免出现分心走神等问题。当一些小组遇到难题时，教师先让小组成员之间深入讨论，交换各自的想法与建议。如果小组内部无法解决，教师要采用启发性提问等方式进行指导，帮助学生解决问题。

三、结语

综上所述，分组实验具有较多的优势，能够体现学生的主体地位，帮助学生亲历实验探究过程，进而培养和发展学生的科学核心素养。因此，小学科学教师要积极融合小组合作与实验探究，在实验教学中灵活运用分组实验形式，引导各小组依据问题和猜想，科学制定与实施探究方案，切实提升学生的能力素养。

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（责任编辑：姜波）