“PBL项目式”小学科学家庭实验室建设策略研究

课题项目：文章为福建省宁德市基础教育科学研究2021年度课题“‘PBL项目式小学科学家庭实验室建设的策略研究”研究成果（立项号：FZNDKY21-215）。

作者简介：李旭仁（1979～），女，汉族，福建福鼎人，福建省福鼎市桐北中心小学，研究方向：小学科学。

摘  要：实验教学是小学科学教育的一种重要形式，其原理是帮助学生将教材内所学知识应用于科学探究中，在思维探索、实践应用中理解知识内涵、了解科学原理，获得综合发展。而以家庭小实验为载体，能进一步扩大教学范围，学生主观能动性更强，可以在积极实验中发现科学的趣味和独特魅力，于潜移默化中增强小学生的科学素养。在此基础上，如何建设小学科学家庭实验室成为重点研究问题，文章从“PBL项目式”教学视角出发，探究家庭实验室建设的具体方法，为相关教育从业者提供实践参考，以求共促小学科学教育的可持续发展。

关键词：“PBL项目式”教学；小学科学；家庭实验室；建设策略

中图分类号：G424    文献标识码：A    文章编号：1673-8918（2024）16-0030-04

小学科学是一门以探究为核心的学科，旨在引导学生在实践中获取知识、形成科学素养。但是，传统的教学模式将科学实践限制在有限的时间与空间内，不利于学生思维发展，难以满足学生对科学探究深度与广度的需求，因此扩大教学范围迫在眉睫，教师要与家长形成教学合力，建设家庭实验室，校内外结合助力学生成长，同时基于“PBL项目式”教育理念将丰富的实验引入家庭，帮助学生将科学实验与生活探索进行融合，在自由、轻松的空间内得到创新思维、实践能力的不断发展。

一、 “PBL项目式”教学概述

“PBL项目式”理念全称为“Project-Based Learning”，代表一套以问题为导向的学习情境设计方法，建立在以学生为中心的观念之上。学生为完成PBL项目，必须将学科知识、生活经验、他人意见进行整合，探索出科学、合理的解决问题方法。学生在分工合作中，一起探究和寻找解决问题的方法。将“PBL”理念融入课堂教学，教师提出挑战性问题，要求学生对其进行持续性探究，在真实材料、真实场景中大胆发言、积极反思，获取成果后再对其进行评价和修改，进而把握问题的本质，实现综合素质的发展。

PBL项目探究全过程中学生展现出探究、沟通、协作等行为，呈现出五个特点：①理论与实践相结合，项目设计以现实生活为背景，学生在事实基础上建立一个立体的知识体系，用生活中各种资源完成问题探索；②打破学科界限，借助多学科知识融合的方式解决错综复杂的问题，将现代教学与传统教学割裂开，培养学生综合能力；③学生自主学习，项目探究中，提出问题、确定目标、搜集资料、实践研讨都由学生自主完成；④学生学会使用辅助工具，使用多种检索工具去搜集资料、研究分析与沟通合作，学习过程更清晰，综合能力不断增强；⑤项目成果有价值，项目探究中，学生能解决生活中的实际问题，最终的项目成果具有现实意义和社会效益，既能为学生带来成就感、满足感，还能在无形之中引导他们思考自己的生活和未来职业发展，让教育、教学更灵活。

二、 小学科学家庭实验室建设目的

小学科学教育是培养学生科学素养、创新思维、认知发展和实践能力的有效途径。新课改形势下，如何优化小学科学教学形式成为教师思考的重点问题。在此过程中，建设科学实验室的想法应运而生。首先，家庭中建设实验室，能营造更轻松、舒适的教学氛围，学生亲自动手操作，将抽象内容生动化、具体化，学科的趣味性和实践性都得到进一步体现；其次，家庭实验室的建设，让学生获得更多实践机会，他们自然成为实验的主体、学习的主人，积极探究的过程中自然实现动手能力的发展、形成创新精神；再次，符合家校共育的教育理念，家庭实验室建设成功后，各项任务的完成需要家长与学生配合，亲子间沟通、互动增加，促进亲子关系的和谐、稳定发展，放大家庭教育价值；最后，家庭实验室建设能补充校内教学时间和内容上的不足，满足学生的学习需求，同时也能使他们提高对科学的兴趣和热爱，久而久之养成自主学习的良好习惯，持续提高科学素养。

三、 小学科学家庭实验室建设需求

小学科学家庭实验室的建设需要满足以下条件：配备基本的实验器材、创造充足的实验室空间、完善实验管理制度、适当的实验指导、遵循安全规定和标准、一定数量的参与人员、对各类型实验活动的支持以及开放包容的环境氛围。满足以上条件后，家庭实验室可以正式成为学生学习科学知识、探索实验奥秘的一个平台，助力学生对科学知识的深度理解，保障小学生探索精神的持续性提升。

四、 基于“PBL項目式”理念的小学科学家庭实验室建设策略分析

（一）项目设计，联系日常，激活兴趣

PBL项目式学习强调以学生为核心，家庭实验室的建设目的是为学生提供学习便利，因此在小学科学教育改革形势下，PBL项目式教学模式和科学家庭实验教育可以有效融合，在建立家庭实验室前先设置实验的目标，对学生家庭探索待学习的知识、待掌握的科学方法以及待形成的科学精神进行综合分析，以此为基础，整合为一个兼具多方面目标的开放项目，再鼓励学生以自主探究、实验分析的方式获取项目成果，于潜移默化中提高知识认知能力，实现科学素养的发展。

小学阶段应用于家庭实验的项目任务应突出三个特征：①真实性。项目式学习中任务或问题都必须真实，寻找项目与现实生活的联系，保证学生在自主实验期间对所学产生更全面且深刻的认知，在身心放松的情况下得到实践应用能力的提升。②自主性。项目内容必须激活学生的自主学习意识，他们需要主动参与问题的解决和项目的创新设计，通过自主选择资源与方法，成功发展学习的主观能动性。③合作性。家庭实验的意义在于学生的自主探究，同时也强调学生与家长的融洽互动，突出家长教育者的身份，形成家校的教学合力，培养学生的沟通能力与合作能力。④探究性。项目任务必须从现实生活出发设置，还要兼具复杂性和开放性的特征，需要学生以原始认知和生活经验展开深度的探究和学习，从而发挥项目价值，为家庭实验教学的成功提供坚实保障。

以教科版五年级上册“光”板块中第4课《光的传播方向会发生改变吗》的教学为例，教师鼓励学生在家庭实验室中完成“光传播方向改变情况”项目的分析，家长在家中准备好手电筒、半透明塑料袋、水杯、镜子、纸杯、铅笔、尺子、激光笔等多种实验素材。家长可以采取用激光笔射玻璃砖的方式引导学生探索和发现，学生在观察中发现光线在玻璃砖内部发生偏折，从而产生深度探索欲望，和家长分工合作进行接下来的实验。家长在玻璃砖的一侧加入水，继续用激光笔照射，学生则观察光线走向，将这种变化用绘图的形式记录下来，并与家长配合测量入射角和折射角，再合作记录与分析数据。后续家长改变入射角的大小或改变加入的液体，学生在有效分工合作中记录光线的变化，并探索折射原理在现实生活中的应用，于项目实验中提高知识认知与应用能力，形成科学思维。

（二）提供资源，鼓励探究，创造发展

小学科学开展家庭实验教学的目的我们可以从两个角度分析。从教师层面讲，教师通过设置项目式家庭实验任务能完成对碎片化知识的重组，也能让学生在动手的同时积极动脑，从而获得创造发展；从学生层面来讲，家庭实验室的设置能充分满足学生的需求，学生只要想做实验，就可以在家中随时开始，同时实验过程中能保持心静、注意力集中，学生在家庭中实验探究更自由，不再受限于教师的演示或视频教程，大部分学生都会融入自己的创新，从而形成科学精神。

基于以上对家庭实验室意义的解读，建设过程中教师不仅要根据生活设置PBL项目，还需要为家庭实验提供材料，与家长及时沟通，在不同阶段指导家长更换家庭实验室材料，除基础器材烧杯、量筒、试管以外，根据不同主题下的实验要求准备素材，既能满足学生课后探究的需求，同样也能以此吸引学生主动参与材料的制作和实验的探究，充分发挥环境对学生科学精神发展的影响，用充足的资源完成生活与实验的完美衔接，保证整体教育的高效性。

例如，在讲解教科版五年级上册“健康生活”这一板块知识时，教师需提前与家长取得联系，首先让家长明确接下来一段时间学生需要学习什么、需要得到哪些方面能力的发展：理解“健康生活”概念以及其对身心健康的影响，明确饮食、运动、睡眠与健康的关系等。家长对总体教学计划有大概的了解后与教师商议家庭实验室的建设方案，提前准备好丰富的图文以及视频素材，并且在日常生活中准备不同食物的样品，并配备好秤、计时器等，还有计步器、運动服装、运动器材、闹钟等，一般都为家庭常用的物品，家长只需明确这些材料的使用方法，确保满足各个课时的教育需求，尤其是第6课《学会管理和控制自己》教学期间，学生在家中能展示很多情绪，如快乐、悲伤、愤怒、恐惧等，家长此时应以“延迟满足”为实验主题，与孩子共同参与实验分析，首先鼓励孩子使用家中已有的材料制定健康生活计划，如早睡早起、坚持运动、合理饮食等，计划务必详细，孩子每完成一项计划，家长则在计划表对应位置打上对号，并要求他们记录执行计划的过程与感受，此过程中学生自然完成对生活“实验”材料的使用，最终总结感知延迟的情绪，更好地掌握自我管理的反复方法，养成健康生活习惯。

（三）线上交流，搭建平台，家庭互动

家庭实验室建设的目的是学生能以家庭为单位进行自由实验，父母的引导至关重要，但是也不能让学生始终处于固定的家庭环境中，避免家庭实验室变为下一个教室。为解决这一问题，教师应充分利用“合作”这一关键词，教学的合作不仅是师生、生生或者亲子之间的合作，也可以是不同家庭之间的合作。因此，家庭实验室的建设还可以在合作这一突破口进行进一步的完善。

首先，搭建线上的合作学习平台，学生以家庭为单位将项目实验的成果上传至平台，不同家庭之间可以借助线上平台的讨论、交流功能进行互动，学生之间愉快地分享实验新发现以及成果和心得，家长之间也可以交换教育理念。如教科版五年级上册“计量时间”板块《制作钟摆》教学，教师提出“大家庭实验室”的概念，实行网络化管理和组团式剖析的方法，为各个家庭提供交互合作的机会，如布置制作类实验项目后，每名学生都能充分利用家中素材制作简单钟摆，家长需将最终成果拍摄成视频上传至交互平台，因此学生作为项目的参与者和责任人，不再被动接受知识，而是深刻理解知识内容并积极将理论与实际结合，创新钟摆制作的思路，运用互联网检索工具整理信息、获取灵感，也可在平台的评论区交换想法，在更大范围的合作中明确形状、参数等元素对钟摆的影响，探究出钟摆运动的原理和规律。

其次，可以建立线上社区，与实验交流分享不同，线上社区依托于微信群、QQ群建立，教师设置专门的板块和专题，如“科学好奇心”“实验盒子”等，建立亲子、家庭、家校三方的合力教育形式，教师在专题中分享材料或布置项目任务，家长带领孩子完成任务，并在相互交流过程中为教师提供反馈信息，形成一个教学的闭环。教师基于对学生基本学情、实际需求的认知调整课上教学模式，完善后续的家庭实验计划，同时发现并进一步激发学生在科学领域的潜能和兴趣，在专栏、专题中为他们提供更多学习的资源和机会，实现培养学生科学素养和实践能力的核心目标。

同时，还可以扩大家庭实验的范围，设置“科学课堂实验园”“新品种示范园”等，以长期的种植、养殖为科学实验的对象，用集体的形式引发家长、学生的关注，在这样的大范围内，家庭之间除合作外还增加了一层竞争的关系，如植物的试种中家庭之间会无意识地进行成果优劣对比，在大环境的驱动下激活学生坚韧不拔的科学精神和好胜心，以更积极的态度参与其中，实现科学素养的全面发展。

（四）专业指导，教育合力，科学发展

第一，安全指导，坚持安全操作、安全设计、安全使用的原则。家庭实验室建设中，教师首先与家长建立联系，告知家长安全使用器材和资源的注意事项，让家长在家庭教育中扮演好监督管理的角色，借助亲子之间的亲密关系和家庭的轻松氛围自然帮助学生深化安全实验的认知，他们能将注意事项内化于心，将维护方法外化于行。

第二，提供专业的学习资源，如上文所说，教师需不定期在交互平台中分享学习资料，包括科学知识讲座、实验视频、趣味的科普文章等，将这些内容融入学生的日常生活，为他们提供思维创新的灵感以及实验多元探究的勇气，同时还要推荐适合小学生浏览的网站，拓宽家庭实验范围，让“实验室”不仅仅是家庭中的某一区域，更是线上的广阔空间，结合日常的项目小任务，如观察日记、实验制作、科普验证等，让学生自主实验、积极学习，在趣味化探索中夯实科学基础、实现科学素养的发展。

例如教科版五年级上册“地球表面的变化”板块第4课《火山喷发的成因及作用》教学，教师将制作火山模型、模拟火山喷发过程作为实验项目，除杯子、勺子、果汁、食醋、洗洁精、勺子等材料外，家长还应不断给孩子提供辅助资料，引导学生进行不同领域项目的研究，如孩子陷入基础制作困境时，播放火山喷发成因动画视频，通过直观感受明确火山的形态和特点，还可以和他们一起放松身心玩线上的火山探险游戏，孩子以探险家的身份身临其境地感受火山形成和演变的过程，锻炼学生观察力和思考能力，同时教师还可以在学习交流群中分享科普短视频，10秒左右的视频能起到普及背景的作用，还不会给学生增加学习压力，最终在家校合力的指导下学生完成项目实验，在拓宽视野的前提下实现科学素养的发展。

第三，家校合作，教师与家长建立合作关系，综合分析学生校内外学习情况，联合制定实验项目，或组织全覆盖的科普活动，家长逐渐生成正确的家庭教育意识，学会如何与孩子共同实验，也明确应该用怎样的互动方式培育孩子的科学素养，最终借助定期的沟通和实际的合作提高教育合力的價值。

（五）科学评价，优化体系，教育循环

家庭实验室的建设需要营造良好的学习氛围，除安全、舒适、开放、包容外，还需要家长对孩子的有效评价，学生在良好的氛围中能改变学习的态度，养成自由探索、积极思考的良好习惯，而在鼓励式教育下，则能进一步建立自信心，勇于向一切未知发起挑战，从而实现快乐学习、健康成长目标。

基于此，教师应立足于“PBL项目式”教育理念，优化家庭实验教育的评价体系，首先突出项目式教学的核心原则——以生为本，学生的发展是主体，实验的成果是辅助，再以突出家庭实验室优势为目标完善评价内容——实验设计、实验操作、实验分析、合作能力、创新思维、实践能力等，完成这些形成性评价后再进行项目成果的点评，对优秀成果进行表扬、对进步表现进行肯定，充分调动学生的积极性，保证他们的全面发展。实验过程中，家长的现场指导与教师的线上反馈都尤为重要，家长及时发现学生的不足和待改进之处，教师则注意因材施教，结合探究主题和课内教学情况进行评价。最终教师还应充分发挥家庭实验室的优势，构建教育的循环，利用家庭实验中学生的学习情况与进步完善下一步教学计划，紧跟学生发展调整教学内容和形式，充分挖掘家庭实验室的无限潜能，以便更好地培养学生的科学素养和创新精神。

五、 结论

综上所述，随着教育改革的不断推进，家庭实验室建设的必要性逐渐凸显，学生通过家庭实验能实现问题剖析能力的提升，面对项目任务的挑战他们也更有信心和勇气，用好奇心和求知欲攻克艰难，在与教师互动以及与家长的配合下形成坚韧不拔的科学精神，久而久之，小学科学家庭实验室的建设也会产生蝴蝶效应，学生科学学习欲望日渐浓厚，家校联合更加紧密。

参考文献：

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