支持学生深度学习的小学科学实验教学策略

☉赵陈黎杰

深度学习是在理解的基础上指导学生进行探究和思考，通过预先设定的、具有挑战性的学习题目，使学生能够积极探索、思考和参与，在学习中获得成功的喜悦和深入发展。以深度学习理念指导小学科学实验教学，符合小学阶段学生的身心发展和学习特点，可以提高学生的综合能力和素质。因此，小学科学教师要充分认识到深度学习对于实验教学的意义，在深度学习理念的指导下，对教学进行全方位优化，从而实现教学质量的提升和学生的全面综合发展。

一、小学科学实验教学中渗透深度学习理念的意义

（一）有利于教学质量的提升

在教学实践中，运用深度学习理念进行教学，能让学生对科学实验的任务有一个全面的认识，对其进行深入的思考，并进行有效的设计，最后得出正确的结论，从而达到提高实验教学效果的目的。

（二）有利于学生积极性的提高

在深度学习理念下，强调以探究为主要手段，让学生亲身体验探究式的学习过程，让他们在科学实验中体会到探索乐趣的同时，提高其实验操作水平。通过开设科学的实验课程，可以使学生在实践中体会到一种成就感，从而增强他们对科学知识学习的积极性，点燃其探究热情。

（三）有利于加深学生实验探究程度

基于小学生的身心发展和学习特点，他们的学习能力和知识储备都有一定的局限，所以他们对相关科学概念的理解往往停留在表面。深度学习理念下，学生对科学实验活动会产生更为浓厚的兴趣，可促进学生对实验现象、结果进行更为深入的观察和思考，再通过自主探究、分析后得出结论，实现深度学习和探究的目标。［1］

（四）可促进学生开展合作学习

针对小学生的生理、心理发育还不够成熟，分析问题的能力还较弱，注意力稳定性差等特点，教师可在深度学习理念指引下，引导学生去思考如何通过小组内部或小组与小组间的协作来完成实验任务，从中不仅能促进学生的团队合作意识，还能让他们对科学实验的研究价值有更深入的思考和理解，进而促进其科学探究精神的发展。

二、支持学生深度学习的小学科学实验教学策略

（一）设定明确目标，做好充分准备

深度学习视域下，教师需引导学生在理解的基础上进行思考和探索，使学生能够顺利进行实验，从而达到深度学习的目的。实现这一目的，必须以充足的课前准备工作为支撑。教师既要对教学内容有正确的认识，又要对学生在科学学习中的“前概念”掌握状况，例如学生的知识储备、学生的实验能力等，进行全面了解。［2］只有这样，教师才能正确掌握实验的重难点，合理设定课堂教学目标，并对教学目的进行明确。有了明确教学目的，教师在教学中才有明确的指导方向，这样既可以节省学生的时间，又可以使学生在实践中更好地完成教学任务。

为了使课堂教学能够顺利进行，做好课前的充分准备和预设，是实现高质量课堂教学的先决条件。当前，现代的互动软体和多媒体教学环境比较好，各个学校都增加了教学设备，学生们也有了丰富的学习资料，但在实践中，教师仍需根据学生的实际情况，运用日常生活中的各种材料，进行简单、实用的实验，使学生对所学的知识更加了解，从而更好地参与到实验活动中。例如，在科教版小学科学三年级下册第一单元《物体的运动》教学中，除了教学必备的多媒体课件和秒表等道具以外，教师还需要立足于教学内容准备相应的道具，例如在这一单元《物体在斜面上的运动》的教学中，教师要立足于教学目标，准备斜面运动需要用到的不同物品，如立方体、六棱柱、小球等，引导学生在木块搭建的“斜坡”上进行实验，从而探究物体在斜面上运动与其形状的关系。

（二）创设探索情境，注重层次分明

支持学生深度学习的科学实验教学中，教师要引导学生对新知识进行批判性的学习，并将其与已有的认知结构相结合，将现有的知识转移到新的环境中。所以在教学时，教师应尽可能引导学生发挥自己的主观能动性，使他们有充分的时间和空间去思考和探究。同时，在科学课堂教学中，教师要给学生创造更多的学习和合作的空间，使他们能够充分利用课堂上的时间，积极开动脑筋，进行深入的思考、分析和探索，建立起属于自己的知识体系。［3］

在确定了本课程的实验目的之后，教师要强调学生在课堂上的主动性，让他们自己发现问题，提出问题，制定实验方案，完成实验步骤，自主探索和检验，实现深度学习。例如，在科教版小学科学四年级上册第一单元《声音》一课关于“声音的高与低”的教学中，为了让学生明白声音的高低与物体振动的频率有关，教师可以在师生、生生交流等环节中，创设学生能够参与的探索性实验情境。首先，教师对学生在之前的实验中得出的结论进行分析，面对学生提出的“声音的高低可能与物体振动的时间有关、可能与振动的幅度有关、可能与它们都有关”等猜想，教师可与学生一起进行研究和检验。在教师和学生的共同努力下，学生明确认识到了“物体振动越快，声音越高；振动越慢，声音越低”，从而实现教学重难点的突破。

在该实验过程中，教师还会指导学生根据自己的判断，选择自己喜欢的研究方向，通过团队协作来完成对设计方案的补充。通过这种方式，学生的思考不再限于设计，而是从实验材料的选择、控制变量、实验步骤等方面进行扩展。完成实验以后，教师再鼓励学生进行深入的讨论和辩论，引导他们进行深入的思考，并与别人进行交流。通过这种实验教学，既可以激发学生的主动性，又可以锻炼他们的动手实践能力。

（三）留足探究时间，抓住学习重点

深度学习视域下，通过小组内和小组间的协作，可使学生对所学的内容有更为全面的认识和掌握，进而能更好地完成课堂学习任务。小学生对实验活动充满激情，但也存在着诸多问题，如不会正确运用实验设备、不会进行实验设计、不会协作、不会分析试验结果等，针对这些问题，教师应结合教学内容、教学特点，有深度、有重点地进行教学。

例如，在科教版小学科学四年级上册第三单元《运动和力》一课关于“运动的小车”的实验教学中，教师可引导学生研究运动物体的能量和运动速度的关系，指导学生注意掌握实验中的可变因素，让他们了解到，变量控制是常见的实验方法之一。在一系列的试验中，一般情况下，只有一个条件是变化的，而其他条件是相同的。通过层层深入的实验活动，使学生能够顺利完成学习任务。

在这种实验教学中，教师的角色由主导性实验者转变为辅助性实验者，教师不用直接告知学生实验的结果，而要让学生自主进行科学的实验探索，以证实他们的猜测和假设。在实验过程中，教师要尽可能给予学生足够的时间和耐心的引导，特别是当学生遇到问题的时候，要鼓励他们多想，这样才能使每一个人都能获得成功，达到深度学习的目的。

（四）整合实验形式，促进深度学习

在小学的科学课上，经常会有大量的实验示范，这些实验都是基于材料的特性和特征而进行的一些简单的实验，学生们往往只能看到表面现象，从而导致思维和创造性发挥不出来，影响了学生的科学素养发展。为了提高教学质量，提高和扩展学生的实验水平，教师可以把数字化实验与常规实验有机地结合起来。

例如，在科教版小学科学三年级上册第一单元第二节《水沸腾了》教学中，主要目的是让学生明白“水沸腾”这一现象的本质，即“水的汽化”，同时还要让学生认识到水在沸腾期间，温度不会继续变化。采用常规玻璃温度计，难以达到这个目的。对此，教师可引导学生利用温度传感器，通过数形结合的方法描述和分析实验结果，而这里采用温度传感器，不但可以准确记录同一时段内的水温变化，而且可以方便地将资料转换为图形，提供定量的实验数据，学生可根据资料和图形进行分析、处理，从而更好地了解科学的本质，实现深度学习。

（五）注重探究实验，引导深度思考

在小学科学实验中，通常可以划分为两种类型：验证实验和探究实验。所谓“验证实验”，指的是按照课本上的已知实验步骤来进行实验，然后得到实验结果。这种实验有利于学生进行标准化实验操作，但不利于学生的思维能力和综合素质的提高。而“探究实验”则是从主题出发，包括提出问题、提出假设、设计方案、进行实验、得出结论、交流讨论、反思评价等环节，强调实验过程与方法，注重学生的思考能力与深度学习能力的培养和发展。［4］

例如，在科教版小学科学六年级下册第一单元《小小工程师》一课第三节“建造塔台”的实验教学中，验证实验是为了让学生明白塔台建设的原理和注意事项。教师可在验证实验的基础上开展探究实验，以调动学生的学习兴趣，激发他们的求知欲望，使他们的学习方式发生变化。教师可先设定实验任务：用吸管、胶带等材料建造一个综合性能较好的塔台。接着引导学生根据之前的学习，自然而然地将塔台的性能与塔台的高度、形状等结合起来。在建造的过程中，学生会建造出不同类型的塔台，有金字塔型、脚手架型、围栏防护型等等。建造完成后，需要从抗风能力、抗震能力、顶部承重等方面对塔台进行检验。检验过程中，学生会发现一系列问题：塔台底部的重量较轻，抗震能力较差；塔台模型高度太高，影响了抗风性能；模型的承重结构不多，承重性能不足；建造过程中测量数据存在误差，导致模型发生倾斜等等。进而在接下来的实验过程中，学生会不断对自己建造的塔台进行优化，以解决建造中遇到的问题，从而加深对有关塔台建造原理和要点的认识，在解决一系列问题的过程中，也有效锻炼和提升了学生的思维能力。

（六）扩展实验空间，推动深入研究

在教学过程中，教师要根据学生的特点，为他们的学习任务、学习环境、学习活动等创造条件，使他们在学习中收获乐趣，领略到科学知识的魅力，并从中积累丰富的经验。同时，教师还可将实验教学向课外延伸，开展户外实验，让学生的实验和学习空间得到有效扩展，从而在学习和实验的过程中获得愉快的体验。

例如，在科教版小学科学四年级下册第三单元《岩石与土壤》关于“观察土壤”的实验教学中，教师便可开展户外实验活动，引导学生通过收集不同类型的土壤，探究不同土壤的颗粒大小、渗水性和溶水性等物理特征。实验虽是在课堂之外进行的，但是通过课堂中上传的视频、图片、实验报告等，学生已具备了基本的认识。在户外实验中，学生可从现实生活中获取信息，再结合课堂所学知识，进行加工、整合和提炼，再通过思考、质疑，并运用所学的科学知识来处理实际问题，不仅可加强学生的科学实践能力，还能提升学生的自主学习能力，使学生在真实、有意义的情境中开展深度学习。

（七）评价实验过程，推动积极学习

课堂教学评价是教学活动中的一个重要环节，它既能总结学生在课堂上的表现，又能激发他们的学习热情，还能发现有待提高的地方，从而让他们对未来的学习有一个清晰的认识。所以，在深度学习理念的指导下进行科学实验教学评估，必须重视对学生进行深度学习活动的认识。

通过对学生参加实验的整个过程的评估，可以更加真实地反映学生的实际参与状况，从而使他们更加清楚地认识到自己在试验中的优势和不足，从而为以后的学习指明了方向。此外，在评估过程中，应重视对学生的激励和引导，以保障他们对实验活动的参与和探索的积极性。

综上所述，深度学习理念对于小学科学课程而言，具有重要的指导和优化意义，对提升科学实验教学效率和水平大有裨益。作为科学教师，应学会运用深度学习理念指导科学实验教学，并应根据学生的实际学情，合理安排教学和实验活动，运用行之有效的手段优化活动内容和形式，有效激发学生的求知欲和积极性，不断提高其深度学习能力和实验能力，推动学生科学素养的全面发展。