小学科学课探究式学习的设计与实施

【摘要】本文针对小学生的科学知识储备量有限、理解能力和思维能力有待发展等学习情况，分析小学科学探究式学习的特点，以“产生气体的变化”教学为例，论述小学科学课堂开展探究式学习的设计与实施过程。

【关键词】小学科学 探究式学习 产生气体的变化

【中图分类号】G62 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2023）19-0056-03

小学科学课程综合了自然科学各领域的内容，包含物理、化学、生物学、天文学、地球科学等分支，是一门基础性、实践性、综合性课程。学生日常获取科学知识一般源于生活经验，学生能够在生活中发现一些科学现象，但很难对现象做出科学合理的解释，对具体的科学理论知识了解甚少。探究式學习既是学生获取科学知识的主要学习方式，也是义务教育科学课程所要培养的学生核心素养之一。《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称《2022年版科学课标》）指出，探究实践主要指在了解和探索自然、获得科学知识、解决科学问题以及技术与工程实践过程中，形成的科学探究能力、技术与工程实践能力和自主学习能力。知识固然重要，但经历知识获取和能力形成的过程更为重要。新课程改革倡导以自主、合作、探究为主的多样化学习方式，让学生主动参与、动手动脑、积极体验，经历探究实践的过程。在小学阶段，学生都是刚刚接触科学课程，储备的科学知识有限，科学思维能力有待发展，一些科学现象及原理对学生来说可能存在理解难度。教师将科学核心素养融入小学科学教学中，在全面激发学生学习兴趣的基础上，立足学生实际组织实施探究活动，能够帮助学生更好地了解自然、获取科学知识、解释生活中的科学现象、领悟科学探究精神，有效促进学生科学核心素养的形成和发展。

一、小学科学探究式学习的特点

探究式学习是指从学科内容或现实生活中选择和确立学习主题，在教学中创设知识探究情境，鼓励学生通过动手做、做中学主动发现问题，在实验、操作、调查、收集与处理信息、表达与交流等探究活动中获取知识、培养能力、发展情感与态度的一种学习方式。小学科学探究式学习的主要特点如下。

（一）凸显学生学习的主体性

学生是学习的主体，在探究活动中具有充分的自主权，在面对科学问题时具备主动思考、自主探究的意识和能力。学生通过探索、发现、讨论、交流，碰撞出科学的火花，收获新的科学知识，并运用所学科学知识解决生活问题，逐渐形成正确的思维方式和良好的自主学习能力。教师是课堂教学中的组织者、指导者、参与者、倾听者，需要对学生在探究活动中的问题和探究行为做出适当引导。

（二）夯实学生科学探究的过程

探究式学习是一种科学的学习过程，教师不仅应关注学生探究的结果，更应关注学生探究的过程及学生在探究过程中的感受、体验和收获。当学生面对科学问题充满好奇心和探究欲望，产生不同的猜想时，教师应及时引导学生像科学家一样思考问题，制订探究方案，鼓励生生合作，引导学生在合作中分享信息、交流想法，在思想碰撞中完善各自的方案和猜想，搜集更多的证据去验证猜想、解决问题，经历完整的科学探究过程。教师在学生探究的过程中适时给予提醒，辅助学生发现、完善探究细节，培养学生严谨、细致的科学态度。

（三）培养学生动手实践的能力

探究式学习注重培养学生的动手实践能力以及分析和解决问题的能力，促进学生形成科学思维。教师引导学生根据修正后的探究方案，带着问题开展探究活动。学生通过自主探究、动手实践、搜集证据，在做中学、学中思，根据真实的证据回顾问题、认真思考、合理分析，从而得出科学的结论。

二、小学科学探究式学习的设计思路

依据《2022年版科学课标》，科学课程要培养的学生核心素养，主要是指学生在学习科学课程的过程中，逐步形成适应个人终身发展和社会发展所需要的正确价值观、必备品格和关键能力。探究实践是科学课程育人价值的重要体现之一。在小学科学课堂中设计探究式学习活动，需要让学生体验完整的科学探究过程，帮助学生获取相应的科学知识、深刻了解科学观念、提升科学思维、培养动手实践能力，并将所学知识运用于生活当中，使学生在认识科学本质和规律的过程中逐步形成严谨的科学态度和社会责任。

例如，教科版小学科学六年级下册第四单元“物质的变化”第2课“产生气体的变化”的教学重点是通过观察有气体产生的变化，知道小苏打和白醋反应产生的气体是一种新物质；教学难点是收集产生的气体并描述实验现象，根据现象区分物理变化和化学变化。学习本课之前，学生已经学习了物理变化和化学变化的概念和特征，并且能对物质的变化做出初步的判断。在日常生活中，学生虽然接触过小苏打，但对小苏打的化学成分及性质并不熟悉，对于小苏打和白醋混合后的反应更是知之甚少。此外，对于如何求证物质反应产生的气体也需要教师进一步引导：教师需要教会学生如何去区别一种物质。基于课程标准的要求以及教材内容和学情分析，教师可以确定本课如下教学目标：自主设计实验方案，探究发现有些物质发生变化会伴随着一些特殊的现象；小组合作实施实验方案，仔细观察实验过程，相互交流实验过程中的发现，能对物质变化的现象进行准确描述；分析变化现象，探究气体生成的原因，判断物质发生了什么变化。

要突破本课的教学重难点，达成教学目标，最有效的教学策略是开展探究式学习。教师创设情境导入新课，通过问题引导，组织学生大胆猜想、假设，再提供少许线索，让学生经历自主制订实验方案、亲自动手实践、搜集证据、验证猜想、获得科学结论的探究式学习过程，同时指导学生学会运用所学科学知识解决生活问题。学生经历完整的探究过程，通过观察、分析、对比实验现象，认识到物质发生变化时常常伴随一些现象，物质发生化学变化会产生新物质。学生在深入探究物质变化的活动中，能够尊重实验事实，愿意与他人交流实验现象、分享观点，并初步感受物质变化对生活的影响，培养科学态度和社会责任。

三、小学科学课堂探究式学习的教学实施过程例说

（一）创设教学情境，提出探究问题

科学课程与生活联系紧密，很多科学探究都始于生活中的发现。教师在课堂上直接讲述科学原理，或者单刀直入探究某一问题，都会使课堂教学枯燥、生硬，且不利于培养学生的探究实践能力和科学思维。创设合适的教学情境后，则能够有效提升科学课堂的教学质量。创设形神兼备的教学情境，不仅可以活跃课堂气氛，让学生乐于观察生活中的现象，更能激发学生的学习兴趣和探究欲望，有效培养学生的科学核心素养。教师在创设教学情境时，应当遵循以下原则：第一，针对性原则。创设情境不仅仅是活跃课堂氛围，调动学生学习的积极性，还应当结合教学目标引入课堂内容，并为后面的教学发挥导向作用。第二，常见性原则。创设情境应尽量选择学生在生活中常见的事例，使学生容易产生共鸣，激发学生的探究欲望。第三，真实性原则。创设情境要真实，真实的情境才能激发学生的学习兴趣。第四，层次性原则。创设情境要从学生实际出发，设计有层次、有梯度的问题，逐渐衔接课堂教学内容；不管是观察现象，还是开展探究学习的过程，都应经历循序渐进的过程，从简单到复杂，由易到难。

在“产生气体的变化”一课中，教师基于情境创设的针对性、常见性、真实性、层次性原则，创设了一个巧用科学的魔术情境：教师在讲台上展示学生常常接触的气球，接着提出问题，引导学生思考的方向。

师：同学们，有什么办法可以使气球变大？

生1：用嘴向气球里吹气，可以使气球变大。

生2：把水灌进气球里，也可以使气球变大。

……

师：不用充气，也不用灌水，只需往这个瘪的气球中滴入少量神奇的液体，就可以使气球变大，你们相信吗？

一石激起千層浪，这是超乎学生想象的神奇方法，迅速吸引了学生的注意力。学生纷纷望向讲台，期待教师展示这种神奇的方法。教师通过演示实验，科学、直观地呈现了气球变大的过程。强烈的视觉冲击使学生惊叹科学的魅力，学生对现象背后的科学知识产生了好奇心，激发了强烈的探究欲望。教师顺势提出问题：“为什么只需往气球中滴入少量神奇的液体，就可以使气球变大呢？想知道其中的秘密吗？我们一起来探究产生气体的变化。”好奇心是推动学生学习的动力，创设贴合课程主题的情境是课堂教学的关键。

（二）大胆猜想与假设，制订探究方案

制订合理的探究方案是探究式学习的前提。在科学课堂中，学生大胆猜想与假设是展开探究实践的基础，探究方案的制订需要以学生的猜想与假设为依托。探究方案能够帮助学生明确学习目标，有计划、有步骤地进行实验探究，培养科学思维。探究方案是否完善，直接关系探究的效果和课堂教学质量的高低。

在“产生气体的变化”一课中，为了加深学生对化学变化和物理变化的科学认识，突破本课教学重难点，教师创设了“气球变大”的魔术情境让学生直观地观察到固体和液体混合会产生气体的现象。学生面对神奇的科学魔术，会联想到物质变化这个知识点，猜想神奇的液体在气球里面会发生化学反应，产生新物质。教师层层递进，提供少许线索，展示生活中常见的食盐、白糖、小苏打、水、白醋，并说明“气球变大”的魔术中使用了其中的两种物质，引导学生大胆猜想与假设。

生1：气球变大肯定有气体产生，难道是水和小苏打混合后会有气体产生？

生2：如果小苏打和白醋混合产生了气体，那么气球变大是可以轻松实现的。

生3：可能是白醋和白糖混合产生了气体。

师：要验证你们的猜想，应该怎么做？

面对不同的猜想与假设，教师注重培养学生对猜想与假设做出验证的意识，引导学生自行设计探究方案，这体现了探究式学习的开放性，也有利于培养学生科学探究的思维习惯。学生通过小组合作，自主交流和讨论，设计出两组对比实验的探究方案：将白糖、食盐、小苏打分成两组，分别滴入水和白醋，观察实验现象。

（三）进行实践探究，得出科学结论

实践探究和搜寻证据是突破课堂教学重难点的关键环节。学生通过亲自动手实验，将观察到的实验现象和收集到的证据进行整理，并展开分析、讨论，得出实验事实与猜想假设之间的关系，通过比较、分类、归纳、概括等方法处理信息，最后得出科学结论。实践探究过程培养了学生动手实践能力、归纳总结能力、分析和解决问题的能力，有效提升了学生的科学素养。

学生根据上述自主设计的两组对比实验的探究方案，亲自动手进行实践探究。学生将食盐、白糖、小苏打这三种物质分别与水、白醋混合，观察并记录混合时所伴随的现象。学生通过实验发现小苏打和白醋混合时立刻产生大量气泡，而其他对比组则没有出现这样奇特的现象，从而揭开了“气球变大”魔术的奥秘：神奇的液体是白醋，气球里面装有小苏打，小苏打和白醋混合产生气体，使气球变大。教师顺势就学生的探究结果提出问题。

师：小苏打和白醋混合，发生了什么变化？

生1：发生了化学变化，因为产生了新物质。

生2：小苏打和白醋混合产生了气体，气体是新物质，所以小苏打和白醋混合发生了化学变化。其他组没有新物质产生，发生的是物理变化。

直观的实验现象不仅让学生认识到物质变化会伴随一些现象的产生，而且能帮助学生强化化学变化和物理变化的区别。教师在探究活动中的问题引导，将零散的科学知识系统化，提高了学生处理科学信息、得出科学结论的能力。

（四）知识迁移运用，融入生活实践

科学源于生活，又服务于生活。学生不仅要学科学，还要会用科学。教师在课堂教学中引导学生用科学的学习过程发现、实践、分析、论证生活中的现象，获取科学知识，但不能止步于获取科学知识，还应鼓励学生带着科学知识走出课堂，融入生活实践，服务社会。将科学与生活相结合的探究式学习不仅锻炼学生的动手实践能力，拓展学生的科学思维，培养学生爱科学、学科学、用科学的科学态度，更能激发学生的探究热情和创新动力，让学生从中体验到科学学习带来的成就感，提升社会责任感。

在“产生气体的变化”探究式学习中，学生通过查阅资料发现小苏打和白醋混合产生的气体是二氧化碳，教师顺势提出问题。

师：二氧化碳有什么用途呢？

生1：二氧化碳可以灭火。

生2：二氧化碳可以和绿色植物进行光合作用。

……

学生根据生活经验纷纷抢答。教师抓住二氧化碳可以灭火这一个用途，将所学知识运用于生活当中，引导学生自主设计一个制作微型灭火器的方案。在教师的引导下，学生自主查阅资料，小组合作，根据二氧化碳的性质，利用身边的材料设计灭火装置，罗列出所需材料，绘制设计图，小组间交流、分享设计思路，修正和完善设计图。接着，教师展示自己利用身边的简易材料气球、塑料瓶、吸管和夹子自制的微型灭火裝置，并请学生上台动手操作实践。学生利用微型灭火装置收集二氧化碳气体，并使用微型灭火装置成功将蜡烛熄灭。学生亲眼见证探究成果确实能够巧妙地运用于生活实践当中，于是产生了制作的信心，激发了制作热情和创新动力。教师顺势鼓励学生课后根据自己绘制的设计图，动手制作微型灭火装置。

在小学科学课堂教学中，教师应结合学生的实际情况，引导学生联系生活，有计划、按步骤、分阶段、循序渐进地开展探究式学习。教师在学习活动中是“指路人”，把握学生探究、思考的基本方向，使学生由被动学习转向主动参与、积极探究。学生的学习活动由个体独学转化集体协作学习，促进学生与学生之间、学生与教师之间形成一种共同探究的局面。学生在教师创设的探究活动中交流与讨论、设计探究方案、动手实验，并根据实验现象认真思考、合理分析信息，得出科学结论，感受到科学探究的乐趣和成就感。小学科学课堂有效开展探究式学习，潜移默化地培养了学生的科学思维和创新意识，提高了课堂教学的实效。

参考文献

［1］中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准（2022年版）［S］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［2］周丹.叩问探究特性 致力有效教学：浅谈小学科学探究式学习的特性及实施策略［J］.新教育，2022（11）：33-35.

［3］苏文建.自制教具在小学科学探究式学习中的应用［J］.实验教学与仪器，2021，38（2）：63-65.

注：本文系南宁市教育科学“十四五”规划2021年度B类（自筹经费重点）课题“小学科学实验器材改进与创新的实践研究”（2021B068）的阶段研究成果。

作者简介：林湲（1991— ），福建龙岩人，本科，二级教师，研究方向为小学科学教学。

（责编 韦榕峰）