支持學生深度學習的小學科學實驗教學策略

☉趙陳黎杰

深度學習是在理解的基礎上指導學生進行探究和思考，通過預先設定的、具有挑戰性的學習題目，使學生能夠積極探索、思考和參與，在學習中獲得成功的喜悅和深入發展。以深度學習理念指導小學科學實驗教學，符合小學階段學生的身心發展和學習特點，可以提高學生的綜合能力和素質。因此，小學科學教師要充分認識到深度學習對于實驗教學的意義，在深度學習理念的指導下，對教學進行全方位優化，從而實現教學質量的提升和學生的全面綜合發展。

一、小學科學實驗教學中滲透深度學習理念的意義

（一）有利于教學質量的提升

在教學實踐中，運用深度學習理念進行教學，能讓學生對科學實驗的任務有一個全面的認識，對其進行深入的思考，并進行有效的設計，最后得出正確的結論，從而達到提高實驗教學效果的目的。

（二）有利于學生積極性的提高

在深度學習理念下，強調以探究為主要手段，讓學生親身體驗探究式的學習過程，讓他們在科學實驗中體會到探索樂趣的同時，提高其實驗操作水平。通過開設科學的實驗課程，可以使學生在實踐中體會到一種成就感，從而增強他們對科學知識學習的積極性，點燃其探究熱情。

（三）有利于加深學生實驗探究程度

基于小學生的身心發展和學習特點，他們的學習能力和知識儲備都有一定的局限，所以他們對相關科學概念的理解往往停留在表面。深度學習理念下，學生對科學實驗活動會產生更為濃厚的興趣，可促進學生對實驗現象、結果進行更為深入的觀察和思考，再通過自主探究、分析后得出結論，實現深度學習和探究的目標。［1］

（四）可促進學生開展合作學習

針對小學生的生理、心理發育還不夠成熟，分析問題的能力還較弱，注意力穩定性差等特點，教師可在深度學習理念指引下，引導學生去思考如何通過小組內部或小組與小組間的協作來完成實驗任務，從中不僅能促進學生的團隊合作意識，還能讓他們對科學實驗的研究價值有更深入的思考和理解，進而促進其科學探究精神的發展。

二、支持學生深度學習的小學科學實驗教學策略

（一）設定明確目標，做好充分準備

深度學習視域下，教師需引導學生在理解的基礎上進行思考和探索，使學生能夠順利進行實驗，從而達到深度學習的目的。實現這一目的，必須以充足的課前準備工作為支撐。教師既要對教學內容有正確的認識，又要對學生在科學學習中的“前概念”掌握狀況，例如學生的知識儲備、學生的實驗能力等，進行全面了解。［2］只有這樣，教師才能正確掌握實驗的重難點，合理設定課堂教學目標，并對教學目的進行明確。有了明確教學目的，教師在教學中才有明確的指導方向，這樣既可以節省學生的時間，又可以使學生在實踐中更好地完成教學任務。

為了使課堂教學能夠順利進行，做好課前的充分準備和預設，是實現高質量課堂教學的先決條件。當前，現代的互動軟體和多媒體教學環境比較好，各個學校都增加了教學設備，學生們也有了豐富的學習資料，但在實踐中，教師仍需根據學生的實際情況，運用日常生活中的各種材料，進行簡單、實用的實驗，使學生對所學的知識更加了解，從而更好地參與到實驗活動中。例如，在科教版小學科學三年級下冊第一單元《物體的運動》教學中，除了教學必備的多媒體課件和秒表等道具以外，教師還需要立足于教學內容準備相應的道具，例如在這一單元《物體在斜面上的運動》的教學中，教師要立足于教學目標，準備斜面運動需要用到的不同物品，如立方體、六棱柱、小球等，引導學生在木塊搭建的“斜坡”上進行實驗，從而探究物體在斜面上運動與其形狀的關系。

（二）創設探索情境，注重層次分明

支持學生深度學習的科學實驗教學中，教師要引導學生對新知識進行批判性的學習，并將其與已有的認知結構相結合，將現有的知識轉移到新的環境中。所以在教學時，教師應盡可能引導學生發揮自己的主觀能動性，使他們有充分的時間和空間去思考和探究。同時，在科學課堂教學中，教師要給學生創造更多的學習和合作的空間，使他們能夠充分利用課堂上的時間，積極開動腦筋，進行深入的思考、分析和探索，建立起屬于自己的知識體系。［3］

在確定了本課程的實驗目的之后，教師要強調學生在課堂上的主動性，讓他們自己發現問題，提出問題，制定實驗方案，完成實驗步驟，自主探索和檢驗，實現深度學習。例如，在科教版小學科學四年級上冊第一單元《聲音》一課關于“聲音的高與低”的教學中，為了讓學生明白聲音的高低與物體振動的頻率有關，教師可以在師生、生生交流等環節中，創設學生能夠參與的探索性實驗情境。首先，教師對學生在之前的實驗中得出的結論進行分析，面對學生提出的“聲音的高低可能與物體振動的時間有關、可能與振動的幅度有關、可能與它們都有關”等猜想，教師可與學生一起進行研究和檢驗。在教師和學生的共同努力下，學生明確認識到了“物體振動越快，聲音越高；振動越慢，聲音越低”，從而實現教學重難點的突破。

在該實驗過程中，教師還會指導學生根據自己的判斷，選擇自己喜歡的研究方向，通過團隊協作來完成對設計方案的補充。通過這種方式，學生的思考不再限于設計，而是從實驗材料的選擇、控制變量、實驗步驟等方面進行擴展。完成實驗以后，教師再鼓勵學生進行深入的討論和辯論，引導他們進行深入的思考，并與別人進行交流。通過這種實驗教學，既可以激發學生的主動性，又可以鍛煉他們的動手實踐能力。

（三）留足探究時間，抓住學習重點

深度學習視域下，通過小組內和小組間的協作，可使學生對所學的內容有更為全面的認識和掌握，進而能更好地完成課堂學習任務。小學生對實驗活動充滿激情，但也存在著諸多問題，如不會正確運用實驗設備、不會進行實驗設計、不會協作、不會分析試驗結果等，針對這些問題，教師應結合教學內容、教學特點，有深度、有重點地進行教學。

例如，在科教版小學科學四年級上冊第三單元《運動和力》一課關于“運動的小車”的實驗教學中，教師可引導學生研究運動物體的能量和運動速度的關系，指導學生注意掌握實驗中的可變因素，讓他們了解到，變量控制是常見的實驗方法之一。在一系列的試驗中，一般情況下，只有一個條件是變化的，而其他條件是相同的。通過層層深入的實驗活動，使學生能夠順利完成學習任務。

在這種實驗教學中，教師的角色由主導性實驗者轉變為輔助性實驗者，教師不用直接告知學生實驗的結果，而要讓學生自主進行科學的實驗探索，以證實他們的猜測和假設。在實驗過程中，教師要盡可能給予學生足夠的時間和耐心的引導，特別是當學生遇到問題的時候，要鼓勵他們多想，這樣才能使每一個人都能獲得成功，達到深度學習的目的。

（四）整合實驗形式，促進深度學習

在小學的科學課上，經常會有大量的實驗示范，這些實驗都是基于材料的特性和特征而進行的一些簡單的實驗，學生們往往只能看到表面現象，從而導致思維和創造性發揮不出來，影響了學生的科學素養發展。為了提高教學質量，提高和擴展學生的實驗水平，教師可以把數字化實驗與常規實驗有機地結合起來。

例如，在科教版小學科學三年級上冊第一單元第二節《水沸騰了》教學中，主要目的是讓學生明白“水沸騰”這一現象的本質，即“水的汽化”，同時還要讓學生認識到水在沸騰期間，溫度不會繼續變化。采用常規玻璃溫度計，難以達到這個目的。對此，教師可引導學生利用溫度傳感器，通過數形結合的方法描述和分析實驗結果，而這里采用溫度傳感器，不但可以準確記錄同一時段內的水溫變化，而且可以方便地將資料轉換為圖形，提供定量的實驗數據，學生可根據資料和圖形進行分析、處理，從而更好地了解科學的本質，實現深度學習。

（五）注重探究實驗，引導深度思考

在小學科學實驗中，通?？梢詣澐譃閮煞N類型：驗證實驗和探究實驗。所謂“驗證實驗”，指的是按照課本上的已知實驗步驟來進行實驗，然后得到實驗結果。這種實驗有利于學生進行標準化實驗操作，但不利于學生的思維能力和綜合素質的提高。而“探究實驗”則是從主題出發，包括提出問題、提出假設、設計方案、進行實驗、得出結論、交流討論、反思評價等環節，強調實驗過程與方法，注重學生的思考能力與深度學習能力的培養和發展。［4］

例如，在科教版小學科學六年級下冊第一單元《小小工程師》一課第三節“建造塔臺”的實驗教學中，驗證實驗是為了讓學生明白塔臺建設的原理和注意事項。教師可在驗證實驗的基礎上開展探究實驗，以調動學生的學習興趣，激發他們的求知欲望，使他們的學習方式發生變化。教師可先設定實驗任務：用吸管、膠帶等材料建造一個綜合性能較好的塔臺。接著引導學生根據之前的學習，自然而然地將塔臺的性能與塔臺的高度、形狀等結合起來。在建造的過程中，學生會建造出不同類型的塔臺，有金字塔型、腳手架型、圍欄防護型等等。建造完成后，需要從抗風能力、抗震能力、頂部承重等方面對塔臺進行檢驗。檢驗過程中，學生會發現一系列問題：塔臺底部的重量較輕，抗震能力較差；塔臺模型高度太高，影響了抗風性能；模型的承重結構不多，承重性能不足；建造過程中測量數據存在誤差，導致模型發生傾斜等等。進而在接下來的實驗過程中，學生會不斷對自己建造的塔臺進行優化，以解決建造中遇到的問題，從而加深對有關塔臺建造原理和要點的認識，在解決一系列問題的過程中，也有效鍛煉和提升了學生的思維能力。

（六）擴展實驗空間，推動深入研究

在教學過程中，教師要根據學生的特點，為他們的學習任務、學習環境、學習活動等創造條件，使他們在學習中收獲樂趣，領略到科學知識的魅力，并從中積累豐富的經驗。同時，教師還可將實驗教學向課外延伸，開展戶外實驗，讓學生的實驗和學習空間得到有效擴展，從而在學習和實驗的過程中獲得愉快的體驗。

例如，在科教版小學科學四年級下冊第三單元《巖石與土壤》關于“觀察土壤”的實驗教學中，教師便可開展戶外實驗活動，引導學生通過收集不同類型的土壤，探究不同土壤的顆粒大小、滲水性和溶水性等物理特征。實驗雖是在課堂之外進行的，但是通過課堂中上傳的視頻、圖片、實驗報告等，學生已具備了基本的認識。在戶外實驗中，學生可從現實生活中獲取信息，再結合課堂所學知識，進行加工、整合和提煉，再通過思考、質疑，并運用所學的科學知識來處理實際問題，不僅可加強學生的科學實踐能力，還能提升學生的自主學習能力，使學生在真實、有意義的情境中開展深度學習。

（七）評價實驗過程，推動積極學習

課堂教學評價是教學活動中的一個重要環節，它既能總結學生在課堂上的表現，又能激發他們的學習熱情，還能發現有待提高的地方，從而讓他們對未來的學習有一個清晰的認識。所以，在深度學習理念的指導下進行科學實驗教學評估，必須重視對學生進行深度學習活動的認識。

通過對學生參加實驗的整個過程的評估，可以更加真實地反映學生的實際參與狀況，從而使他們更加清楚地認識到自己在試驗中的優勢和不足，從而為以后的學習指明了方向。此外，在評估過程中，應重視對學生的激勵和引導，以保障他們對實驗活動的參與和探索的積極性。

綜上所述，深度學習理念對于小學科學課程而言，具有重要的指導和優化意義，對提升科學實驗教學效率和水平大有裨益。作為科學教師，應學會運用深度學習理念指導科學實驗教學，并應根據學生的實際學情，合理安排教學和實驗活動，運用行之有效的手段優化活動內容和形式，有效激發學生的求知欲和積極性，不斷提高其深度學習能力和實驗能力，推動學生科學素養的全面發展。