始于精心设计的科学实验教学探究

在科学技术突飞猛进的新时代，科学教育迎来了前所未有的新机遇，也带来了空前的挑战。2023年5月，教育部等十八部门联合印发了《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》，系统部署在教育“双减”中做好科学教育加法，一体化推进教育、科技、人才高质量发展。为响应这一号召，各地中小学纷纷调整课程设置，强化科学实验教学，鼓励学生参与科学竞赛和创新实践活动，以期培养出更多具有创新精神和实践能力的科学人才。

但当前实验教学依然存在以下几点问题：一是实验设计不科学、学生缺乏独立探索的兴趣和能力。现阶段的科学教材和实际的科学课堂教学都十分重视实验教学，但在实际授课过程中，由于授课时间和教师实验经验和能力的差异，大多数教师止步于教材提供的方案设计，很少有教师能提供科学的实验设计指导。多数学生因为学习能力不足或动手操作能力不足，也不能有效地参与实验。二是轻视实验过程和对实验现象的观察、记录、思考。大多实验记录只简单记录实验现象和结论，而没有记录实验过程中的观察和思考。在评价维度上，对学生的评价仅限于是否参与了实验等浅层事项，而真正体现实验教学成效的维度，如学生的科学思维、创新能力、解决问题能力等并没有过多涉及。三是重视结论，轻视知识的获得过程。实际教学中，教师更多关注的是学生对实验结论的掌握，对于实验不算成功的小组，以及实验不成功的原因，很少能给予足够的关注和引导，这在一定程度上降低了学生对知识的探索兴趣。

小学科学教育中实验教学的重要性不言而喻。《义务教育科学课程标准（2022年版）》明确提出，学生要掌握观察、实验、测量、推理、解释等基本的科学方法，形成科学探究的意识。实验教学中对实验过程和现象的观察、记录、思考，决定着实验教学的完成度和学生探究能力的提升程度。为实现这一目标，教师要精心设计实验活动，确保实验内容既符合学生的认知水平，又能激发他们的好奇心和探究欲，让学生通过动手操作，实际观察科学现象，更深刻地理解科学概念。

观察是获取实验现象和数据的直接手段，是一个多角度、多形式、多层次的感知过程。只有通过观察，学生才能直观地了解实验过程中发生的各种变化。记录是实验教学的重要环节，通过记录实验现象和数据，学生可以将观察结果转化为具体的、可量化的信息，有助于他们更深入地理解实验原理和科学知识。思考是实验教学的核心。在观察和记录的基础上，学生需理解实验现象背后的科学原理和规律，建立知识间的联系和框架，形成完整的知识体系。观察、记录、思考三个环节相互关联、相互促进，共同构成了实验教学的基本体系。在此基础上，本文提出了小学科学实验教学的以下措施。

实验开始前，指导学生自主设计实验。教材对于实验的方案设计有一定的指导，但各个学校的情况不同，需结合自身实际准备实验材料，给学生提供尽可能多的可选器材，鼓励学生创造性设计实验方案，使学生不再只是学习者，执行者，更多地成为实验的创造者、主导者，提升学生对实验的兴趣，培养他们自主学习和探索的能力。为活跃学生思维，教师可以通过提问的方式，引导学生思考问题，如在“力的作用”实验中，教师可以提问：力的作用有什么特点？如何判断力的作用效果？培养学生的逻辑思维能力，并让学生从不同角度出发设计实验步骤。

实验过程中，培养学生的动手和观察能力。首先，教师要进行示范和指导，让学生掌握实验的基本操作要领。并教会学生如何观察，包括观察对象、观察角度、观察顺序等。例如，在观察植物生长时，教师可以引导学生从种子发芽、叶片生长、开花结果等不同阶段进行观察。其次，引导学生在实验过程中密切关注实验过程、记录实验现象、思考实验现象产生的结论和原因，培养学生的科学探究能力，同时加深对科学原理的理解。在实验记录中，学生需要详细描述实验步骤，包括所使用的材料、设备的操作方法以及实验的具体流程。针对小学学生语言能力不足的问题，教师还可以引导学生以多种形式记录实验，如画示意图，并辅以简略文字辅助，以提高学生的参与积极性。

实验完成后，对实验进行反思拓展。一是分析造成实验过程偏差的关键要素，包括实验设计存在的不足、实验操作的失误、仪器设备的不精确、实验环境的影响等，进而改进实验方案，以确保在未来的实验中能够获得更加准确可靠的数据。二是引导学生进行小组讨论，通过交流不同的实验体验和发现，促进学生之间的相互学习和启发。三是鼓励学生发挥创造力，从不同的角度思考问题，提出新的观点和假设，提升学生的自学能力和探究能力，甚至创造性地为解决实际问题设计方案。四是撰写实验报告，将实验目的、步骤、结果、分析及反思等内容系统地记录下来，进一步巩固所学知识，提升分析问题和解决问题的能力。此外，也要注重培养学生的实验安全意识，回顾在实验过程中是否严格遵守了安全操作规程，对于存在的安全隐患进行及时排查和整改。强调实验废弃物的正确处理，确保实验室环境的清洁与安全，为后续的实验教学创造良好的条件。通过这样的过程，学生不仅能够加深对实验原理的理解，还能够提高解决复杂问题的能力，为将来的科学学习打下坚实的基础。

（作者单位：山东省济南市段店小学）