探究基于深度學習的小學科學實驗教學策略

孫富民

（山丹縣南關學校 甘肅 張掖 734100）

引言

在“雙減”政策實施之后，實現課堂教學的提質增效成為了各學科教學的重要目標。為了實現這一目標，就要引導學生實現深度學習。深度學習要求學生在激活已學知識的基礎上對新知識進行深度加工，實現知識點的內化與吸收[1]。在這個過程中，他們將保持積極探究、主動思考的狀態，能夠在教師的引導下實現沉浸式學習，對新的思想和新的知識形成批判性理解，最終將其融入到自己已有的認知結構中，并能在相應的情境中遷移與應用。小學科學實驗教學的目標是激發小學生的科學探究興趣、培養小學生的科學素養，為他們開展更深入的科學研究奠定基礎。這要求教師基于深度學習的理念開展多樣化的實驗教學活動，引導小學生在活動探究的基礎上了解生活常識，培養良好習慣，掌握科學的方法和技能。

1.小學科學實驗教學的價值

1.1 有利于小學生掌握科學知識

小學科學課程包含了豐富的內容，這些內容包含了生命科學、地質科學、地球與宇宙科學以及工程技術這四個領域，相關內容融入到了各個年級的科學教材中。新課程改革主張教師通過實驗探究的方式來引導小學生掌握科學知識，對科學現象進行探究。在教學實踐中發現，通過實驗教學，小學生可以全面地掌握科學知識，提高科學認識[2]。第一，可以對物質的性質、運動形式等知識形成正確的認識，將科學實驗作為載體了解空氣的性質、關注太陽在不同時刻的位置變化等。第二，可以更好地了解生物體，明確生物體的特征，關注對生物體的活動特點。在實驗中，小學生可以了解自然界不同生活環境、不同生活方式的生物群體，感受生物多樣性。第三，可以更好地了解地球和宇宙，明確二者的關系，探索神秘的宇宙、解鎖地球的秘密，關注地球中大氣、土壤以及巖土的情況。第四，小學生還可以了解在人類生產生活中技術所發揮的重要作用，關注不同工程的特點，并在實驗操作中掌握基本的工程操作方法。

1.2 有利于提高小學生的科學研究能力

古往今來，科學探究都是人們對自然進行探索的重要方式。在小學科學課程中運用實驗教學法，能夠為小學生的科學探究創造條件，使他們對事物形成正確的認識，設計實驗對自己的想法進行驗證，并在對實驗結果進行思考和探索的基礎上感受科學的魅力。實驗教學包含了多個環節，小學生需要自主設計實驗并動手進行實驗操作，掌握實驗技能，對探究目的、探究方法、探究材料以及探究步驟形成清晰的認識，為今后學習其他學科知識奠定基礎。在演示類科學實驗中，小學生可以在動手操作實驗和觀察實驗現象的基礎上猜測背后的原因并結合所學知識得出科學的結論；在合作類科學實驗中，小學生需要與同伴一起討論實驗方法，基于小組合作的方式來完成實驗并對實驗數據進行處理與分析，相互交流心得體會，這可以提高信息處理能力，實現創造性思維的培養。

1.3 有利于小學生科學精神和科學態度的養成

小學生正處于好奇心比較強烈的階段，他們對世界充滿了好奇，表現出了較強的求知欲，這是他們學習科學知識、進行科學探究的內在驅動力。通過實驗教學，教師可以通過對小學生進行引導來激發他們的探究興趣，使他們形成科學精神和科學態度。在實驗教學的導入環節，教師可以通過設置探究性問題、展示演示實驗或者表演科學“魔術”等方式來吸引小學生，使他們保持注意力的集中，實現學習興趣和探究熱情的激發。在自主設計科學實驗進行探究的過程中，小學生會遇到各種問題和困難，這需要他們想辦法解決問題，直面困難、消除困難，這有利于小學生形成不畏挫折、不輕言放棄的科學精神[3]。由于能力有限，小學生在實驗的過程中可能會出現錯誤，在教師的幫助下他們需要對錯誤進行分析和糾正，進而找到正確的實驗方法。在這個過程中，小學生將認識到科學結論的產生并非一帆風順，而是需要經過反復的嘗試，需要在失敗與再實驗的過程中循環往復。這有利于小學生形成大膽質疑、尊重事實、嚴謹認真的科學態度。

2.深度學習視域下小學科學實驗教學的問題

2.1 實驗教學設備匱乏

在新課改的背景下，越來越多的教師開始關注實驗教學，并主動在小學科學課堂上運用實驗教學法。但在開展科學實驗的過程中容易受到現實客觀條件的限制，其中常見的問題就是實驗設備匱乏。由于教學經費有限，學校沒有購進先進的科學實驗教學資源，導致部分實驗在實驗器材和實驗材料方面缺乏支撐，最終會對實驗教學的效果造成影響。還有部分學校沒有配備專門的管理維護人員，導致科學實驗室在設立之后長期處于無人管理的狀態，這會造成嚴重的資源浪費，使實驗室的功能難以有效發揮。實驗教學設備匱乏的問題在農村地區的小學尤為突出，這是造成科學實驗難以開展的重要原因。

2.2 實驗教學形式化

在過去較長的一段時間，很多教育工作者都沒有對科學實驗的重要性形成正確的認識，沒有意識到實驗教學是促進小學生實現深度學習的重要途徑。在小學科學課堂上教師只是采取理論法來向小學生傳授相關知識，要求小學生結合教材的圖片自行想象實驗過程。還有部分教師雖然運用了實驗教學法，但存在嚴重的形式化問題，在實驗之前并沒有做好充足的準備，在實驗開展的過程中只是要求小學生觀察實驗現象，沒有向他們傳授正確的實驗方法，也沒有為小學生自主設計實驗和自主進行實驗探究創造條件。在這樣的情況下，小學生無法靈活運用知識，難以在實驗教學中實現深度學習和全面發展[4]。

2.3 學生處于被動狀態

實驗教學應該秉承以學生為中心的理念，將學生自主探究作為主要的教學形式。但部分教師受到傳統教育理念的影響，在課堂上仍然以自己為中心，要求小學生跟隨自身的思路進行學習。這導致小學生缺乏自主實驗探究的機會，只是按照教材的流程和教師的安排學習科學知識，難以真正地感受到科學實驗的魅力。還有部分教師在實驗教學中沒有充分考慮小學生的學習需求，只是按照自身的經驗來進行實驗演示，沒有為小學生提供動手操作的機會，這導致小學生處于被動學習的狀態，難以發揮想象力和創造力來進行實驗探究，這不利于小學生積極學習態度的形成。

3.基于深度學習的小學科學實驗教學策略

3.1 規范實驗室管理，拓展實驗教學資源

首先，學校要對小學科學實驗室進行標準化管理，為實驗教學活動的開展提供支持，也為小學生的深度學習提供保障。這要求學校領導對實驗教學的重要性形成正確的認識，重視實驗室的建設，將實驗室的價值充分發揮出來，適當增加資金和資源來實現實驗室的建設標準。同時，還要在科學實驗室中配備專業的管理員并制定完善的管理規范，保證其中基本器材處于正常使用的狀態。還要提高實驗室的使用頻率，避免將實驗室挪為他用。其次，要對實驗儀器和實驗設備進行科學化管理。要在實驗室中配備標準的儀器和設備，結合教學大綱中的科學實驗準備數量充足的儀器，城市學校儀器設備的配備需要達到?、耦悩藴?，而鄉村學校的配備則要達到?、蝾悩藴蔥5]。在這個基礎上，要對這些儀器和設備進行定期檢查和有效核對。還要做好必要的保養與維修，實現儀器設備的常用常新，防止過度損耗。最后，還要拓寬小學科學實驗教學的資源。在實驗室資源不充足的情況下，教師可以利用自然環境中的材料來進行實驗教學，通過實地考察的方式來搜集教學資源，為小學生的深度學習提供資源支持。比如在“使用顯微鏡觀察細胞”的科學實驗中，教師可以與學生一同到學校周邊的公園中搜集各類動物和植物細胞，在其中選擇經典的細胞將其制作成為玻片標本并引導小學生進行觀察。

3.2 對小學科學實驗教學方法進行優化與調整

一方面，在實驗教學的過程中教師要通過適時提問的方式來對小學生進行引導。要在實驗教學之前做好充足的準備，進行完善的教學設計，尤其是要結合實驗的類型和實驗的內容設計好相關的問題。這些問題應該具有一定的目的性，可以引導小學生選擇適合的實驗器材。在對這些問題進行思考和分析的過程中，小學生可以形成科學思維。教師還可以圍繞著實驗原理來設計問題，以此來幫助小學生熟悉原理，更好地觀察實驗現象[6]。比如在“光是怎樣傳播的”這一科學實驗中，教師可以圍繞著實驗材料進行提問：應該選擇蠟燭還是手電筒充當光源？要求小學生結合自身經驗進行思考，還可以引導他們通過簡單的嘗試來選擇恰當的材料。同時，教師可以針對實驗原理來進行提問，比如在手電筒照射空心塑料管得到光斑的實驗中，教師可以向小學生提問如果吸管彎曲是否還可以得到光斑，這可以幫助學生思考背后的原因，進而得到“光沿直線傳播”的結論。

另一方面，教師要堅持立足生活的原則來組織科學實驗，使小學生在生活化的情境中思考實驗現象，感受科學與生活之間的密切聯系，同時也感受科學知識在生活中的應用價值。由于科學實驗中所使用的材料和現實生活中的材料存在差異，通過生活化教學法可以解決實驗教學資源方面的局限性，使教學活動更好地開展，促進小學生思維水平的提高。比如在學習“解決垃圾問題”這部分內容的時候，教師可以要求小學生利用生活中的廢舊物品開展“變廢為寶”的科學實驗。在實驗中，小學生需要準備塑料瓶、廢舊紙殼等生活垃圾，并使用這些材料制作成為精美的手工藝品。在實驗中，教師要鼓勵小學生采取科學的手段來減少和處理生活垃圾，減少對環境的污染和破壞。

3.3 重視學生交流互動，突出學生主體地位

為了改變小學生在實驗教學中被動學習的狀態、實現深度學習的目標，教師要在課堂上與學生進行交流與互動，通過有效的引導來幫助他們進入深度學習的狀態。同時，還要設置討論的環節，為小學生自由猜想和自主探究創造條件，使他們在自由表達的過程中形成創造思維和科學素養。這要求教師采用小組合作教學法來開展實驗教學，在對小學生進行合理分組的基礎上使他們通過小組協作的方式自主設計實驗方案或者對實驗現象進行交流。為了實現對教學效果的優化，教師應該根據實驗的特點對小組討論的時間進行合理設定，每節課小組討論的時間10 分鐘左右為宜[7]。

比如在“光是怎樣傳播的”這一科學實驗中，教師可以要求小學生圍繞著“如何驗證光沿直線傳播”這一主題來展開討論。有的學生認為可以通過“手電筒照射三張在同一位置打孔的卡紙，手電筒的光會留在卡紙后面的屏幕上，形成光斑”的方案來進行驗證；有的學生認為可以使用激光照射有煙霧的透明玻璃瓶來觀察光的傳播路徑，還有的學生指出可以使用手電筒或者蠟燭形成光束，然后在光束下放置直尺，通過直尺的影子就可以驗證光沿直線傳播。在肯定學生討論結果的基礎上，教師還要引導他們找到最切實可行的方案。通過這種方式，小學生可以在獨立思考的基礎上對實驗方案進行設計，同時可以在相互討論交流的過程中提高語言表達能力。

3.4 對學生適時評價，促進學生反思與成長

在小學科學實驗教學的過程中，評價也是一個不可獲取的環節，這可以為小學生的深度學習提供指引[8]。通過適時的評價，可以將實驗教學的成果客觀、全面地展示出來。在新課改的背景下，教師要對評價方式進行創新，要站在小學生的角度來對實驗教學的效果進行反思，同時要對教學評價模式進行創新，突出小學生的主動性。除了教師對學生評價之外，還要通過學生自主評價、學生相互評價以及學生對教師評價等多樣化的方法來將實驗教學成果全面展示出來。同時，教師要引導小學生在完成實驗之后對自身的行為進行反思，思考在實驗中學到的知識和提高的能力。

比如在“制作我的小樂器”這一實驗教學中，教師要圍繞著“使學生掌握聲音傳播方式、感受不同音高”的教學目標引導小學生使用現有的材料來制作自己喜歡的樂器。在完成實驗之后，教師可以先要求小學生展示小樂器，并對自己的制作成果及表現進行評價，思考在實驗中的收獲。在這之后，學生之間交換小樂器，從功能、美觀性等方面就對方制作的樂器進行評價。在將這兩種評價結果進行對比之后，小學生可以對自身的表現情況全面化認識。最后，教師結合小學生的作品展示進行整體評價，對本次實驗教學的效果做出客觀說明，并引導小學生就“如何提高實驗教學的效果”和“希望教師在哪方面進行改進”發表自己的意見。

結語

總的來說，為了提高小學科學實驗教學的有效性，教師要堅持深度學習的理念，結合實驗特點和實驗內容、基于小學生的認知水平和學習基礎設計實驗教學方案。針對當前在教學設備、教學效果以及學生狀態等方面存在的問題，教師要通過規范實驗室管理、優化調整教學方法、重視學生交流互動以及對學生進行適時評價等方式來實現小學科學課堂提質增效的目標，使小學生在深度學習的基礎上全面發展。