实验教学的课前、课上和课后

◇高军建（江苏：睢宁县邱集镇中心小学）

《义务教育小学科学课程标准》指出，小学科学课是一门实践性课程，以培养学生科学素养为宗旨。小学科学课致力于让学生体验探究和实践的过程，它与其他学科最重要的区别就是，在很多情况下学生需要通过动手做来学习科学，比如，做实验、制作模型、观察、测量、种植与饲养……这些实践活动，强调的是学生不仅要在做中学，而且要在学中思，要像科学家一样去实践和思考。

现在的小学科学课，科学实验贯穿于整个学习过程，直接影响着教学效果和学习结果。我们反对用不科学的方法学习科学，不科学的方法就是不做实验。科学实验在小学科学课中具有非常重要的地位。笔者主要结合自身教学实践，谈谈小学科学实验要注意的几个问题。

一、课前，“下水实验”是前提

目前的“双减”政策，给学校的教育教学带来了更大的挑战，提出了更高的要求。只有教师在学校里教得好，才能真正做到减负。也就是说，“双减”能否减下去，关键在于我们课堂教学质量能否提上来。

众所周知，提升课堂教学效果和提高教学质量的前提是教师要认真备课。小学科学课当然也不例外，甚至更需要。教过小学科学的教师都应该知道，小学科学课不仅和语文、数学等一样，是一门基础性课程，更是一门综合性课程，课程的内容包含了物理、化学、生物、地理、人文、历史、科技等。它对小学科学教师的要求是很高的，要“上知天文，下知地理”。

科学内容的特殊性、复杂性决定了在上科学课之前，教师要认真备好课。因为只有备好课，才能上好课。为了上一节科学课，好多时候要花费两三天的时间。备课的内容包括很多方面，比如，钻研教参（课本、教师参考用书、学生活动手册、作业练习等）、制作课件、准备教具和学具等。当然，在课前教师进行“下水实验”也是一个非常重要的内容。

所谓“下水实验”，和语文里的“下水作文”类似。教师出了题目，要求学生写作文，自己也要和学生一样，亲自动手写一篇。在小学科学课上课前，教师在充分备课的同时，一定要进行“下水实验”。其实，这也应该是备课中的一项。不“下水”，是不会知道“水”深浅的。只有教师在课前亲自动手把实验完整地做一遍，有的时候甚至需要做几遍，才能对实验的器材、使用方法、实验时间、环节、细节等了解熟记，才能在课堂上顺利做好演示实验，并有效指导学生正确开展实验，保证实验的准确性和成功率，也才能去面对并解决课堂中学生可能会出现的种种问题，从而提高学生学习的实效和课堂探究的高效。

如《用显微镜观察身边的生命世界（一）》这一课，要让学生学习使用显微镜观察洋葱表皮细胞。由于使用显微镜观察物体有一定的要求，那就是必须把物体制作成玻片标本。所以，在课前，作为小学科学教师，首先我们要熟练掌握显微镜的使用步骤，然后亲自动手制作洋葱表皮的玻片标本，动手制作才能熟悉实验的步骤。不动手制作一遍洋葱表皮的玻片标本，不使用显微镜亲自观察一下洋葱表皮的细胞，上课时候是没有底气的，有可能在演示实验时出现差错或者观察不到细胞。只有在课前认真做了，才能避免出现类似问题。同时，在做实验的过程当中，教师还可以预测哪些地方学生容易出现问题，提前做好预案，在课堂上可以对学生有针对性地指导。本课的课前“下水”实验也为后面两课观察更多的生物细胞和水中的微生物奠定了良好的实验基础。

又如《小苏打和白醋的变化》一课，课本中将小苏打和白醋在玻璃杯中进行混合，并提出了好几个问题：混合后看到了什么现象？用手触摸玻璃杯外壁，有什么感觉？混合后产生了什么气体？把燃烧的细木条伸进玻璃杯会怎样？把玻璃杯中的气体像倒水一样倒在蜡烛的火焰上会看到什么现象？产生的这种气体有什么特点？这对学生来说应该是带有挑战性的一系列实验。为了更好地带领学生做实验研究问题，在课前我认真做了几遍实验。有的问题很容易解决，比如看到的现象、触摸的感觉等，但是关于“产生的这种气体有什么特点？”这个问题，为了让学生更清楚地看到现象，更容易理解产生气体的特点，我结合实际情况，把实验条件改动了一下：在玻璃杯中放了两根蜡烛，一根长点，另外一根短点。这样当我把玻璃杯中的气体像倒水一样倒在蜡烛的火焰上以后，看到的现象是短一点的蜡烛先灭掉，从而说明了这种气体的特点：比空气重，会下沉。后来，在课堂上指导学生做实验时，学生在感叹实验的神奇时，轻松地解决了问题。

二、课上，“实虚结合”是关键

小学科学课中的科学实验是学习科学的重要方式和最有效的手段。以教科版科学课本为例，几乎每一课都有探究活动，都会有不同的科学实验。这些探究活动，特别是科学实验，不仅激发了学生学习科学的兴趣，也能让学生在科学实验中学到科学知识、提高科学探究能力、培养科学思维和科学精神，从而培养学生的科学素养。

教室、实验室是科学学习的重要场所，学生只有通过亲身经历动手动脑等实验活动，才算经历一场真实的、愉悦的探究之旅。可以说，没有实验的科学课是不完美的，也是不完整的。所以，做实验和不做实验的差别不言而喻。

学生在课堂上的实验大致可分为两种情况。

一是常规实验。这种实验是学生可以做的、实际参与的实验。这些实验没有危险性、难度不大、易操作，同时也具有一定的挑战性，学生在教师演示完后，也能按照要求独立完成。学生对这类实验应该说是乐此不疲的。作为教师，我们不能低估学生的动手能力和对实验的浓厚兴趣。这些实验应该带着学生一起亲自动手做一做，让他们在实验中体会科学探索的乐趣。

教材中有很多这样的常规实验，比如《关于放大镜》：用放大镜观察身边微小的物体，以及用两个凸透镜制作一个显微镜等。我给每个学生都发了放大镜，这样每个学生都能动手去操作。在《谁先迎来黎明》一课中，让学生走出教室，来到学校操场上，选出十名女生手拉手模拟地球，其中两个学生身上贴着北京和乌鲁木齐，另外一个男生双手高举火红的太阳，然后按不同方向转动，让学生在实验中亲自体验到由于地球运动方向的不同，导致城市迎来黎明的时间也不同。在《不简单的杠杆》一课中，我把全班学生分为两人一个小组，分别做实验，研究支点的位置和高低对杠杆的效果有什么影响。在《灵活巧妙的剪刀》中，我放手让学生自己观察剪刀，说出它的形状特点，同时让学生用剪刀进行剪纸、剪布等。在《电磁铁》这一课中，我引导学生提出问题：电磁铁的磁力大小与什么有关？学生说出了十余种答案，然后课堂上的大部分时间都交给了他们，让他们通过做实验去研究电磁铁的磁力大小与线圈匝数的关系、与电流大小的关系。他们完全沉浸在科学探究之中，像科学家一样在实践和思考……

二是非常规实验。这些实验是指具有一定的危险性和破坏性，材料有毒，对环境有危害，以及由于受时空限制而在现实世界中无法观察和控制的事物和现象、过程或者真实实验效果不佳等。在小学科学课堂上，从实际情况来看，这些非常规实验是不建议或不能让学生动手操作的。在这种情况下，只能借助虚拟实验来完成。

现代教学媒体及技术不仅可以为科学知识的学习服务，也可以为科学探究学习服务，如虚拟实验。虽然亲手做实验的感觉与做虚拟实验的感觉差别较大，意义也不一样，但是比较符合教学和学生的实际。虚拟实验融合了AI、3D、VR 等前沿技术，能高度逼真地还原科学实验现象与过程。目前，网络上的实验资源众多，能有效拓展实验教学的深度和广度，满足不同学段和学科的实验教学差异化需求。

比如《种子长出了根》这节课，教师引导学生做观察植物的根是否能吸收水分这个实验，由于这个实验的过程比较长，没办法在一堂课内完成，就可以借助虚拟实验。学生通过虚拟实验，可以明显看到水位下降、叶脉变红等现象，从而说明根具有吸收水分的作用，解决了在课堂上真实实验现象不明显、不突出，完成实验探究耗费较长时间等问题。同时，也激发了学生自身的学习兴趣，培养了他们主动探究、解决问题的能力。

又如《水沸腾了》一课，主要探究如果我们不停地给杯中的水加热，会出现什么情况，引导学生进行给水加热的实验，观察并记录实验现象，由此发现水在加热过程中的变化规律。这节课的难点较多，最主要的是安全问题。由于要使用酒精灯这样的专业仪器给水加热，学生第一次使用酒精，材料的组装和使用都存在安全隐患。另外，比较耗时，材料复杂，难操作等，都会给学生动手实践带来一定的困难。在课堂的有限时间内，要想很好地完成任务，可以采用虚拟实验的方法。这样既避免了不安全事件的发生，也能观察到和真实实验一样的现象，更好地完成教学目标。

现在我们努力把虚拟现实、人工智能等先进技术引入学科的常态化教学，以推动智能时代背景下的教育教学方式创新。但是，在实际教学过程之中，为了更好地开展教学和引导学生自主探索，在课前我们要认真研读课本和教参，确定教学目标，一切以学生为中心、以培养学生的科学素养为中心，根据学习的内容和实际情况，选择在科学课堂上要进行的实验形式。我们在具体的教学过程中，对于实验形式的选择应该本着能实不虚、相互补充的应用原则。根据教学需要，在保证学生亲自动手实验操作的基础上，选择合适的虚拟实验资源。这种相互补充的应用，也是一种“实虚结合”，更能起到相得益彰的作用，对学生科学素养的培养起到非常好的效果。

三、课后，家庭实验是补充

教室、实验室外还有更广阔的科学学习天地。校园、家庭、社区、公园、田野、科技馆、博物馆、青少年科普教育实践基地……到处都有科学学习资源，到处都可以作为科学学习的场所。

不要把学生束缚在教室、实验室这些狭小的空间里，也不要把上下课铃声当作教学的起点和终点。相对于其他几个方面，家庭对学生的影响更加重要。家校共育、家校合作，才能更好地培养学生的科学素养。学生在上课时虽然在教师的引导和带领下进行了各种有趣的实验，但是毕竟课堂的时间有限，一是可能有的学生没有得到动手实验的机会，二是不能够深入探究。

这些家庭实验可以有多方面的内容，可以是课堂上实验的延续，也可以是一些有趣的科学小实验，还可以是一些综合性探究实验活动等。这些课后家庭实验不仅锻炼了学生的动手能力，也激发了他们学科学的兴趣，还能培养他们的科学探究意识。

比如教科版四年级下册第三单元“岩石与土壤”，有几个观察实验学生在课堂上不一定有机会参与或完成，像认识几种常见的岩石、制作岩石和矿物标本、观察土壤和比较不同的土壤等。还有像“制作我的小乐器”“用气球驱动小车”“船的研究”“调查家中使用的能量”等实验，学生都可以利用课后时间，在家里继续深入开展，学生的兴趣应该是非常浓厚的。

而综合性的探究实验活动，通过在真实的情境中，解决生活中的实际问题，从而使学生提高科学意识和科学素养。而家庭正是这样一个好场所，学生和家长一起动手，在做中学，在学中思。同时可以进行持续性的探究，以此掌握并建构新的知识和技能。比如“给蚕宝宝建个家”“太阳能小车”“我的专属饮料”“立体书签”“美味发酵品”“可爱的不倒翁”“飞得更远的纸飞机”“漂亮的风筝”等。

总之，实验探究是小学科学学习的重要途径和核心环节，作为小学科学教师，我们要在课前认真地进行各方面的准备，提前做好“下水实验”；在课堂上，我们要根据教材内容和学生的实际，组织学生进行实验，同时选择合适的虚拟实验开展教学，做到“实虚结合”；在课后，以家庭实验为主进行补充，利用灵活自由的时间和空间开展各种有趣的实验活动。通过以上几个方面开展实验活动，学生既动手又动脑，既学到了科学知识，又掌握了一定的科学技能，培养了科学的意识，更重要的是提高了科学素养，为以后的学习打下了坚实的基础。■