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蔡皓宇|锚定核心素养 重构实验生态——小学科学实验教学的痛点破解与实践探索

蔡皓宇|锚定核心素养 重构实验生态——小学科学实验教学的痛点破解与实践探索

《义务教育科学课程标准(2022年版)》明确将“探究实践”作为核心素养的四大支柱之一,实验教学作为科学教育的核心载体,是落实科学教育加法要求、培育学生科学素养的关键阵地。作为一线科学教师,我们应当直面基层实验教学中的现实痛点,探索适配小学生认知规律与校情学情的实践路径,让科学实验真正成为促进学生思维发展与素养提升的实践沃土。

一、当前小学科学实验教学的核心痛点

基于苏教版科学全学段教学实践,我发现当前小学科学实验教学仍存在三大共性痛点,制约着核心素养的有效落地。

(一)实验探究浅层化,“重操作、轻思维”现象突出。多数课堂仍停留在“照方抓药”的验证性实验层面,教师预设固定的实验步骤与统一的操作规范,学生只需按流程完成操作、记录既定结论,完整的科学探究过程被简化为机械的动作训练。学生既无需思考实验设计的逻辑与现象背后的原理,也无需应对实验中可能出现的异常情况,科学思维、质疑精神与创新能力的培养无从谈起。

(二)实验评价体系单一,“重结果、轻过程”导向偏差。当前多数实验评价仍以“实验报告是否规范、结论是否正确”为核心标准,忽略了学生在实验过程中的方案设计、合作交流、质疑反思、创新尝试等关键表现,无法全面反映学生科学素养的达成情况。这种评价模式无形中促使学生只追求“标准答案”,不敢面对实验失败,违背了科学探究的本质。

(三)实验场景闭环断裂,“重课堂、轻延伸”局限明显。实验教学大多局限在40分钟的课堂内,课后探究与课堂教学脱节,家校协同的科学探究共同体尚未建立。学生无法在生活场景中延续课堂上的探究兴趣,难以将科学知识转化为解决生活实际问题的能力,科学探究的连贯性与完整性被打破。

二、痛点破解的校本实践路径

针对上述痛点,我以新课标与苏教版小学科学教材为核心,构建了适配校情的实验教学新范式。

(一)重构探究流程,实现从“验证操作”到“思维进阶”的转型。我们将教材中的验证性实验重构为“问题驱动—实验设计—实验探究—论证反思—迁移创新”五环节探究式课堂,把实验的主动权完全交给学生。教师仅作为引导者,提供基础材料、搭建探究支架,不预设固定步骤,鼓励学生自主设计实验方案、自主应对实验中的异常情况,让学生完整经历科学探究的全过程,在动手实践中实现科学思维的进阶。

(二)构建多元过程性评价体系,锚定核心素养落地。我们设计了“科学实验探究成长档案”,建立“方案设计、操作规范、合作交流、质疑创新、成果迁移”五个维度的评价标准,采用“学生自评、小组互评、教师点评”的多元评价机制,将学生的每一次探究过程、每一次创新尝试,甚至是每一次实验失败后的反思,都纳入评价范围,让评价真正服务于学生的素养成长,而非单一的结果判定。

(三)打通三维实验场景,构建完整的探究闭环。我们打造了“课堂+校园+家庭”的全场景实验生态,依托我校的标准化科学实验室、建构工程探究室、生命科学探究室、科普长廊等探究阵地,为学生提供常态化的探究空间;同时结合苏教版教材内容,设计与课堂教学同步的“家庭科学小实验”系列任务,引导学生在家庭场景中延续课堂探究,实现课内外的有效衔接,让科学探究从课堂走向生活。

三、教学案例分析

——以苏教版年级册《斜坡的启示》为例

《斜坡的启示》是苏教版五年级下册简单机械单元的核心课,核心教学目标为认识斜面这一简单机械、探究斜面省力规律、了解螺旋是斜面的变形,本课教学可以围绕“问题驱动—实验设计—实验探究—论证反思—迁移创新”五个环节探究式课堂模型进行重构,彻底打破传统教学中“教师演示、学生按固定步骤完成验证性实验”的浅层化模式,把实验探究的主动权完全交给学生,让学生在完整的探究过程中实现科学思维的进阶。

在问题驱动环节,重点针对实验探究“重操作、轻思维”的浅层化痛点,从探究源头打破教师预设结论的固化模式,通过真实情境唤醒学生的主动思考意识。

我以课件中“新出厂的汽车如何平稳放到卡车上”的真实问题为切入点,结合“如何将重物轻松搬上高台”的课堂情境,唤醒学生的生活经验,引导学生自主提出猜想,最终锚定“斜面是否能省力”“斜面省力效果与什么因素有关”两个核心探究问题,明确本课的探究方向,教师仅作为情境创设者,不预设任何标准答案。

在实验设计环节,重点针对实验探究“重操作、轻思维”的浅层化痛点,将实验方案的设计权完全交还学生,让学生在自主研讨中理解科学探究的逻辑内核。我为学生提供弹簧测力计、小车、木板等基础实验材料,先明确课件中标注的弹簧测力计使用规范(使用前调零、匀速提拉、平视读数、不超量程),不设置固定实验步骤,完全交由4人小组自主研讨设计实验方案。学生自主确定变量控制方法、坡度梯度设置、数据记录方式,预判实验中的注意事项;我仅作为方案支持者,为学困生提供极简设计支架,不干预学生的自主设计思路,引导小组完成方案可行性论证。

在实验探究环节,重点针对实验探究“重操作、轻思维”的浅层化痛点,摒弃机械的动作训练要求,让学生在真实的自主操作中建立实证意识。学生完全按照自主设计的方案开展动手操作,小组内协同完成多组实验,如实记录原始拉力数据、实验现象,主动捕捉实验中的异常情况。我全程扮演观察者与安全指导者的角色,不干预学生的正常探究流程,仅针对学生的操作疑问与突发问题做个性化指导,让学生在动手实践中建立实证意识。

在论证反思环节,重点针对实验评价“重结果、轻过程”的导向偏差痛点,引导学生通过数据辩论与误差分析,将反思过程本身变为重要的学习评价依据。各小组基于实验数据自主推导结论,开展组间交流论证,分享探究成果,针对不同小组的数据偏差展开辩论,自主分析误差来源与实验方案的不足。针对“同一坡度下不同小组的拉力数据偏差明显”“个别小组出现坡度变大、拉力反而变小的反常结果”等异常现象,我不直接给出答案,而是引导学生自主设计补充实验开展二次探究,最终学生自主总结出“斜面可以省力,坡度越小越省力”的核心规律,在复盘反思中实现科学思维的深化。

在迁移创新环节,重点针对实验场景“重课堂、轻延伸”的闭环断裂痛点,同时衔接多元过程性评价中“成果迁移”维度的要求,打通课内外探究的完整链条。针对“螺旋是斜面的变形”这一难点,我设计动手探究任务,让学生用三角形纸张缠绕铅笔,自主发现螺旋与斜面的内在关联;结合盘山公路、斧子、螺丝等生活实例,引导学生用所学原理解释生活中的斜面应用。课后布置“设计更省力的上山路径”创新任务,开展家庭小实验,让学生寻找生活中的斜面应用、用家中材料设计简易斜面实验,彻底打通课内外探究闭环。

小学科学实验教学的本质,是守护学生的好奇心、想象力与探求欲,让学生在动手实践中学会科学探究的方法,形成科学的思维方式。我将始终以新课标为指引,持续深耕科学实验教学的校本实践,不断破解教学中的痛点难点,构建更适配小学生核心素养发展的实验教学生态,让科学教育的种子在每一个孩子心中生根发芽。

(作者系康巴什区第三小学高新校区  蔡皓宇

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来 源 | 办公室
编 辑 | 郭硕轩
初 审 | 陈   晨
终 审 | 李   莉 于春达