体验 实验：在“好玩” 中涵育科学素养.pdf

体验+实验：在王“好玩”中涵育科学素养自导式教学落地，自主学习发生以“用手来测量”一课为例成都市成华区教育服务中心高霞泸州市梓檀路小学渔子溪学校陈云蓉青少年的整体科学素养是建设科技强国的决定性因素。学校要立足课堂，持续深化教育教学改革，提升青少年实践创新能力，培育青少年的科学素养。为了培养“动脑动手，想象创造”的“双馨”学子特质，长期以来，成都市双林小学十分重视学生的科学“体验”“实验”能力培育。一是体验能力。体验是一种参与、经历、感受感知，用鲜活的生命来直面现实、感觉真实、验证事实。对学生科学素养提升而言，体验就是通过学生对科创活动的“亲历亲为”通过了解性的参观、沙龙式的质疑、操作性的解密、主题化的探究、竞技式的感悟、发现式的观察、拓展性的实验等方式，在认知、行为和情感三个层面有探究实践的常识、不断反思的常态、善于追问的常在，留下问号、句号或者感叹号。二是实验能力。科学的本质体现在科学实验之中：它是对观察的依赖，对事实的尊重，对结论的谨慎,对错误的勇于修正,对失败的百折不挠。鉴于此，学校顺应儿童“玩”的天性，确立了科学教育的方向：体验+实验，让科学更好玩，培育学生的科学素养。一、真实实验：在合作探究中涵育科学能力科学学习,课堂是根,教学是本,实验是基。成都市双林小学认真学习并全面贯彻落实教育部关于加强和改进中小学实验教学的意见，仔细对照四川省中小学教学实验目录（试行），参考实验目录中的“必做实验”和科学教材中的“规定实验”，将分组实验、演示实验、搜集整理实验、过程性实验一一落实，不走过场,有条不紊地为渴望探寻知识奥秘的学生提供“实验大餐”。学校开足开齐了实验教学课程，要求实验教学学科教师要加强实验教学理论学习与实践课（探究课）研究，认真备课，认真做好预做实验，认真上好每一堂实验课，引导学生在分工合作的实验中仔细观察、不断探究、大胆假设、充分验证、认真撰写实验报告，认真进行实验操作考核和效果评价，不断提高实验教学水平。二、虚拟实验：在直观形象中感受真实现象传统的实体实验有局限性，比如存在微观世界的实验效果不佳、长时间广空间的实验无法开展、中低段学生因动手实验能力差造成实验效果差的问题。为了弥补这些局限，学校在科技馆专门设置了虚拟实验室，购买了数百个虚拟实验软件，充分利用数字资源、数字增强现实和虚拟现实等工具技术手段、数字平台，进行虚拟实验，引导学生开展实验。学生利用仿真技术，彻底打破空间的限制，大到宇宙天体，小至原子分子,从宏观到微观，不但可以走近这些物体，进行多角度、多侧面的观察，还可以对物体的内部结构进行剖析。利用仿真技术，突破时间限制，一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程，通过虚拟现实仿真技术,可以在很短的时间内呈现给学习者,实验效果显著。三、专题探究：将实验从校内延伸到校外学校利用课内和课外相结合的方式，积极开展各类实验实践教学活动，做到实验时间、空间和内容的开放,助推学生进行自主式、合作式、探究式的学习。学校将校园内的生命馆、综合馆、天文馆、人工智能馆、学科功能室、创客教室、智慧教室作为传统实验室的延伸平台，拓展实验教学空间；综合运用观察、观测、模拟、体验、设计、编程、制作、加工、饲养、种植、参观、调查等多种方式，促进传统实验教学与现代新兴科技有机融合，切实增强实验教学的趣味性和吸引力，提高实验教学的质量和效果。学校开展了与班级特色主题建设相结合的“一班一专题，一班一特色”班级项目探究活动，按照“捕捉生本科学问题-确定班级项目主题-形成科创体验专题-升成校级热点话题”的程序，自主开发、形成4 8 个根据年级科学素养标准设计的有目标梯度的探究菜单，构建体验专题走班制,实行菜单式轮换，根据时令进行轮换体验，持续性推进。学生根据自己班级的体验项目，给自己的社团取了有创意的名字，比如三（1）班观察花开花落的社团,取名为“春暖花开”；四（2）班探究科技馆钟摆摆动异常原因的社团，取名为“摇摆不定”。葛言路老师的社团“葛老师带你看星星”吸引了众多学生和家长，他们看星星的地点也从学校扩展到了攀枝花等地。四（1）班在探究岩石的过程中,组建了探索小队、先锋小队、大陨铁队、IQ小队，开展了体验竞赛。为了实施好这些体验课程，全校设立的博客、贴吧、QQ群多达3 0 多个，各个班级还推选了班级小拍客、博客博主、贴吧贴主。在诸多博客贴吧中，“双林小学松鼠科学会”贴吧颇具人气，孩子们在老师的引领下，探讨的话题涉及再生利用、植物观察、生活异象等几十个话题。此外，学校利用课间、集会等场合开展的常态化的“科学实验揭秘”行动，更是将学生的实验平台从实验室引到了教室，引到了学校的集会舞台上，（下转第3 0 页）2023.0708C四从育（综合）28义务教育科学课程标准（2 0 2 2 年版）指出，科学课程是一门体现科学本质的综合性基础课程，具有实践性。教师教学要凸显学生主体地位，强化课程综合性和实践性，着力发展学生的核心素养。笔者以“用手来测量”一课为例,进行了低段科学课自导式教学的实践探究，立足课程特点，在教学中充分尊重学生的主体性,引导学生积极参与教学活动,实现自学与导学的良好结合，助推学生核心素养的发展。一、立足学情和教材，明晰教学目标与思路“用手来测量”是一年级上册科学学科的教学内容。教师要查阅资料、做好学情分析，全面了解一年级学生的身心发展特点。六七岁的学生还带有明显的儿童特点，游戏玩耍仍然是他们的精神食粮，因此他们需要通过“半游戏半学习”的过程逐渐实现向“以学习为中心”的转移。一年级学生的注意力一般能稳定持续1 5 分钟至2 0 分钟左右。六七岁的学生只能理解具体的含义，对学生提要求讲道理一定要具体。教师要仔细研读教材，做到“用教材教”。“用手来测量”这一课首先是用活动“测量课桌的高度”引导学生使用非标准单位“推”对物体进行测量，由此让学生完成从比较到测量的推进。在比较每个小组所测量的纸带的推数后,教师引导学生寻找并分析测量结果不同的原因，让学生知道“用手进行测量会使测量更方便，还可以得到具体的测量数据，但用这种方法测量会存在误差，所得数据不够精确”，为下一课的学习奠定基础。最后拓展到我们身体上的其他测量工具，用手臂（一度）跨步（一步）等也可以进行测量。教材内容安排符合一年级孩子的认知规律，其逻辑有助于学生学科核心素养的培育。由此,本课的教学目标以及教学重难点也就清晰了。在科学观念方面，学生要知道可以用测量的数据对物体进行比较,把人体的某些器官作为一种测量工具，会使测量更便捷快速；知道“推”是大拇指到中指之间的最大距离。在科学思维方面，学生要通过“用推测量桌子的高度”的活动，将科学观念与事实建立联系，意识到“推”可以使测量结果数据化，便于比较，但也可能会因为某些原因导致测量结果出现差异。在探究实践方面，学生要能对桌子的高度进行预测，最后能分析造成测量结果出现差异的原因。在态度责任方面，学生测量时要愿意合作，交流时愿分享自已观点；意识到比较和测量是人们认识世界的基本方法。本课的教学重点为，能用“推”来测量桌子的高度；教学难点为，能够对测量的结果进行分析与思考。基于学情和教材的分析,笔者确定教学思路为：首先,用“青蛙跳远”活动，引人“测量”这个概念以及科学名词“一推”，再组织学生进行热身活动一一用手测量桌面的长度，然后是提升活动一一用手测量桌子的高度。此处引入“纸带”，让学生感受“为了满足不同需求，人们对测量工具的改进与发展。”教师引导学生分析测量结果不同的原因,在此基础上，开展拓展活动一一用身体的其他部位进行测量。二、结合实际打磨教学设计，让自学与导学有效结合完成教学设计的初稿后，笔者就此开展教学实践，发现实际的教学效果和预设中有差距。导人时，教师对学生热情的调动不够，有少部分学生没进人学习状态。部分学生对“一个小组如何合作”的认知不充分，喜欢“以自我为中心”，恨不得所有实验材料都归自己“玩”，个别内向胆小的孩子，在活动中处于“边缘化”状态。整体情况没有达到预想中的“全员积极参与活动”这一目标。实验过程中，学生无法控制讨论时发出的声音。一开始分组实验，整个教室比“赶集时在菜市场买菜”的场景还热闹。结合听课老师以及团队的意见，在参考本课优秀的教学实录视频后,笔者对教学设计进行了修改与完善。本次改动最大的是“教学过程”这一板块的设计。其一是落实了课前预习作业的布置：请学生结合教师发的视频以及提供的图片和文字，认识并练习“一推”这个动作。其二是结合新课标，将课堂教学细化为八个环节。课前暖场游戏一一手指律动操。该活动在实现跨学科教学的同时融人美育,还能有效调动学生的激情和兴趣。引人主题。用“灵活的手指不仅可以做操，还可以像一把小尺子一样进行测量，今天就让我们一起来学习用手来测量”这一句话将暖场游戏和新课建立联系，顺利导人主题。预习检测。教师出示图片，让学生当小裁判，判断哪些不是“标准的一推”,并说出理由。教师在倾听学生所说的答案以及阐述的理由中,对学生的预习情况进行检测，了解他们对2023.0708C四以教育（综合）29课标课标科学拓展课程：以生活化助推深度学习习与生活联系的紧密度不够的问题。“一推”的掌握情况。课堂练习。请学生在小组内展示自己的“标准的一推”，组内同学相互评价，让学生成为课堂的主体。考虑到一年级学生年龄小，所以教师会逐个组进行检查。本环节中，教师要足够有耐心，让孩子形成标准动作，为下一环节顺利进行奠定基础。探究活动。一是热身活动,用手测量桌面的长度。二是提升活动,用手测量桌子的高度。活动开始前，教师指导学生“四个人该如何分工合作”并做好“控制交流音量”的温馨提示。活动后，学生讨论：同样高度的桌子，我们的测量结果也会不一样？这是为什么呢？知识拓展。教师启发学生：其实在我们身体上，能帮助我们进行测量的部位还有很多，比如体育课上老师说的“向前一步走”，这里的一步就是“两只脚脚尖的距离；“两手侧平（上接第2 8 页）引到了校外的学生家里和社区、大自然里，引向了科学的高地。四、科研协作：让科学实验教学上档升级在科学教育板块，成都市双林小学一直走科研协作之路，以教育科研助推学校科学教育的整体改革与发展。课题研究促科学课程建设。2 0 0 9 年，学校立项市级课题“实施小学科创体验课程，提升小学生科学素养的研究”，于2013年9 月获成都市教学成果三等奖，多篇论文在中小学管理中小学校管理等国家核心期刊上发表。学校以此课题成果，成功创建“中国教育学会教改示范基地”。2 0 1 4 年，学校又成功立项省市重点课题“小学师生科学素养的课程建设研究”,搭建了跨界参与的“科创+”课程新体系，包括动脑系列思维拓展类，动手系列实践（验）操作类，求真系列创意创新类,求美系列人文熏陶类。2 0 2 2 年,学校总结近2 0 年的科创教育教学实践成果，大科创课程体系成果获得四川省政府教学成果一等奖。项目研究促科学课堂优化。学校尝试了科学课堂连堂课，保证了学生实验时间的充分和连贯；构建了科学学科课堂常态教学模式：提出问题猜想假设制定方案实验探究-展示交流拓展创新。模式的六步，既连接成一个完整连贯的教学流程，又成为相对独立的教学策略。小专题研究促科学教学微观改变。学校进行了“小学生开展科学小专题研究的指导策略研究”“双馨科技馆的功能定位及其作用发挥研究”“小学科学课堂教学实验的观察策略研究”等三个小专题研究，以微观层面聚焦课堂教学的演示实验，对分组实验的观察态度、观察顺序、观察角度、观察方法技能、观察记录与表达等层面展开研究。举，踏步散开”,这里的两手侧平举的距离就是科学上所说的“一度tu”该环节融人了“五育”中的体育,也实现了跨学科融合。拓展练习。引导学生练习“一度”“一步”这两个动作。课后作业。请学生选择身体的不同部位，测量身边物体的尺寸,并将测量的过程和结果说给爸爸妈妈听,以此实现学以致用。改进教学设计后，笔者在不同的班级进行了试讲,并结合课堂实际情况与听课老师的建议继续完善教学策略，将跨学科教学理念、“五育”融合理念、自导式教学理念以及科学学科核心素养贯穿其中，追求教学过程设计逻辑紧密、供学生学习的方法多样、课堂中学生参与度高、氛围“活而不乱”真正唤醒学生的学习内驱力，促进“五育”融合。项目式学习促实验创新。2 0 2 2 年新课程标准颁布以来，学校尝试科创体验与人文教育一体化实施的项目式学习,进行了全学科整合：汲取和融合项目式学习、主题学习、STEAM教育、创客教育、戏剧教育等先进教育理念和方式，卷人全部学科教师,在统一的时间内,每学期引导学生围绕一个物体或物质，开展学习和实验研究活动；重组课程逻辑，实现学科间的有效统整与教师之间的协同合作；贴近学生的心智，实现学习与生活的无缝对接；搭建学生“科学+人文”成长的平台，让双馨教育基于普及普适普惠，整体涵育学生的科学人文素养。五、成果斐然：“动脑动手，想象创造”的学生特质生根发芽近年来，成都市双林小学在建设普惠全员的科创体验课程的基础上,基于整合理念,构筑跨界参与的“科创+”课程体系，直指小学生科学素养与人文素养的相融相通、同生共长。“动脑动手，想象创造”的学生特质在这里生根发芽。学生的科学学习，通过体验和实验，变成了立体的、全方位的、有生命温度的,为学生的未来发展和现代发展,打开了一扇窗。学生的科学素养不是从纸面上学来的，而是通过动脑动手、操作实践“做”出来的。动脑以打开思维大门，动手以强化操作实践，想象以引发头脑风暴，实验以促进科学创新。“教、学、做”合一，乃是实验教学的真谛。在今后的实验教学中，学校还将进一步强化学生的动脑动手意识、合作探究意识和实验创新意识，将传统实验与虚拟实验相结合，充分利用人工智能技术,探索新时代实验教学的新样态,引导学生在实验中不断提升科学素养和综合能力。2023.0708C四以教育（综合）30成都市胜西小学陈莉义务教育科学课程标准（2 0 2 2 年版）聚焦发展核心决平衡问题是成功的关键。这一系列过程激发了学生的创新素养，在课程理念中明确指出要激发学习动机，加强探究实思维。在此基础上，教师引导学生进一步了解电动单翼飞行践。合理规划和科学设计实践活动，注重让学生经历活动过器。学生探索竹蜻蜓引发的能向上飞的单翼飞行器后，教师继程，强化情感价值体验。续播放已经研制成功的电动小型单翼飞行器的视频，让学生在科学教学中,教师应贯彻“从生活中来，到生活中去”感受到玩具可以再创造，可以与现代科技结合，被赋予新的功的教学原则，优化教学设计，激发学生的学习动机，引导学生能，促进学生深度思考。自主探索、充分体验，助推深度学习。在关于物质变化的单元一一“小苏打和白醋的变化”的分析：影响学生科学学科深度学习的原因教学中，教师引导学生思考生活中的例子，引人自动充气啦啦参与的主动性不够。部分学生和家长认为小学阶段语文、棒这一玩具进行教学。啦啦棒最初是癌的，里面装有两种成数学、英语是主科。家长不愿意孩子在科学学习上花更多的时分，一种粉末状固体和一种液体包。捏破液体包，使两种物质间和精力，很少关注孩子科学学习的状况。混合发生反应，充气棒就会鼓起来，且摸起来?的。其中包科学探究实践的趣味性不够。由于课堂时间紧迫、材料有含与小苏打和白醋相类似的物质发生反应，同时伴随产生气限，部分教师没能合理安排，导致实验设计生硬、趣味性不强，体和吸热的现象。这比直接让学生认识小苏打与白醋混合，会探究活动不能有效吸引学生的注意和兴趣。产生气体和温度改变,更能激发学生的学习探究兴趣，有利于科学教学与生活联系的紧密度不够。部分实验设计与学促进学生的深度学习。这样的教学设计也和生活联系紧密，有生的生活相距甚远，结合不紧密，仅仅为了达到某种知识目标效解决了学生参与深度学习探究实践的趣味性不够、深度学而设定，不利于学生个性和创造力的发展。策略：以玩为引，开发基于深度学习的拓展性课程玩具中的科学元素较为丰富，可以作为一种拓展性的科学课程资源。我们对小学科学学科领域中涉及的学生玩具进行了分类，对常见玩具的特点及科学原理进行了梳理。例如，运动玩具有铁环、陀螺、键子等，具有健身性，它们和运动与力有很大关系,蕴含着摩擦力、重力的科学知识；音响玩具有拔浪鼓、鸟笛、竹蝉等,数量众多，它们都能发出声响，有的似鸟鸣，有的似蝉叫,其中蕴含着声音的产生、变化以及传播的丰富科学原理。在此基础上，我们整理了常见玩具与新课标对应的教学单元及教学目标。例如，手指帽对应材料单元“做一顶帽子”,对应的教学目标为“用不同种材料制作同种物品，它们的功能和用途可能不同”；风车对应空气单元“感受空气”，对应的教学目标为“知道空气能流动,能产生风和力量”。在深人研究玩具科学原理的基础上，教师对其加以分解运用，能够达到助推学生深度学习的效果，让学生在“玩中学”,在科学探究活动中获得深刻的体验。在四年级关于植物生长变化的单元一一“种子的传播”的教学中，教师引导学生在认识风力传播种子后，模仿械树果的飞行方式，制作向上飞行的单翼飞行器。首先，教师展示竹蜻蜓，让学生在玩中体验，然后猜测：去掉竹蜻蜓的一个桨翼还能向上飞吗？学生尝试。在不断完善的过程中，学生发现解感悟与反思：在探究中实现深度学习，促进素养发展基于深度学习的小学科学拓展课程,将科学课与生活实际紧密联系起来,符合学生的认知发展规律,使学生对科学知识产生更深的熟悉感，加强他们对科学知识的理解和记忆，促使学生更加积极主动地参与到科学实践活动中，提高了动手实践和学以致用的能力。在教学中，教师重视引导学生从认识了解到思考探索,再到改进创新，加深学生的学习体验和感悟。目前，已形成“神奇的纸纸翻扇”“空气的热胀冷缩一撒尿娃娃”“像树果那样飞行一一竹蜻蜓”等近2 0 节质量高、创意新、重研究的深度学习拓展课例。在这样的探究型课堂中，学生实现了深度学习，其创新能力和综合素养得到了发展。他们的科学小论文、影像制作、科技发明等作品都体现出深度学习的效果。学生学会了反复实践、数据对比、分析研究等科学探索方法，先后撰写出了民间玩具鸟笛发声探秘我对玩具一一蚕虎的研究小羽毛、大作用一一由鸡毛键子引发的研究等十多篇高质量的科学小论文，在成都市青少年科创大赛中均获得一等奖。其中，三年级黄橙子的蝉与竹蝉探索一一神奇的声音影像作品获得成都市科创大赛科文汇优秀影像奖。2023.0708C四以教育（综合）31