拓展實驗科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了拓展實驗科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：小學(xué)科學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的基礎(chǔ)性課程，具有實踐性和綜合性的特點。在學(xué)習(xí)科學(xué)的過程中，學(xué)生最感興趣的是做各種各樣的科學(xué)實驗。然而，受諸多因素的制約，部分實驗不能很好地解釋生活現(xiàn)象，體現(xiàn)學(xué)習(xí)成果。為此，教師可在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中加入拓展實驗，以彌補部分實驗的不足。在拓展實驗中，教師可引入STEM項目理念，讓學(xué)生不僅做實驗，還設(shè)計實驗，將科學(xué)和其他學(xué)科進行有效整合。另外，還可引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會現(xiàn)實，利用拓展實驗解決身邊的一些問題。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué)；拓展實驗；STEM理念；科學(xué)素養(yǎng)

小學(xué)科學(xué)教材是增長學(xué)生科學(xué)知識、啟迪學(xué)生科學(xué)思維、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)情感的啟蒙讀物，是帶領(lǐng)學(xué)生進入科學(xué)殿堂的金鑰匙。在教材中，最能吸引學(xué)生的莫過于科學(xué)實驗，它能引導(dǎo)學(xué)生通過觀察、比較、操作、論證諸環(huán)節(jié)認(rèn)識客觀事物，揭示事物的本質(zhì)。學(xué)生在實驗的過程中，可把書本中的一個個例子、心中的一個個疑惑都化為奇妙的科學(xué)現(xiàn)象。與此同時，有趣的科學(xué)現(xiàn)象又會促使學(xué)生去敲擊科學(xué)殿堂的大門，探究科學(xué)的奧秘。在教學(xué)中筆者發(fā)現(xiàn)，教材里許多實驗在解釋科學(xué)現(xiàn)象時難以達(dá)到最佳效果。為滿足學(xué)生的需求，有必要補充一些拓展實驗來完善教學(xué)，以達(dá)到預(yù)期的效果。

1科學(xué)課程呼喚拓展實驗

教材是相對穩(wěn)定的，但學(xué)生、教師和教學(xué)的需要卻是不斷變化的。于是，他們之間會產(chǎn)生矛盾，這些矛盾主要表現(xiàn)在以下幾方面。

1.1教材穩(wěn)定與理念變革的矛盾呼喚拓展實驗的出現(xiàn)

教材是依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)編寫的、反映學(xué)科內(nèi)容的教學(xué)用書，是課程標(biāo)準(zhǔn)的具體化，是教學(xué)內(nèi)容的載體，因此它是一個完整而有序的系統(tǒng)。教材從編寫到出版實施，耗費的人力、物力、精力是不可計數(shù)的，哪怕一個小小的改動也會產(chǎn)生牽一發(fā)而動全身的效果。這就決定了教材必須保持長時間的穩(wěn)定性，小學(xué)科學(xué)教材亦是如此。然而，在科學(xué)課程學(xué)習(xí)過程中，教學(xué)理念是不斷發(fā)生改變的。近年來，科學(xué)學(xué)習(xí)就從教知識，發(fā)展到培養(yǎng)學(xué)生動手能力，再到培養(yǎng)學(xué)生自主探究能力，再到鼓勵學(xué)生科技創(chuàng)新，現(xiàn)在發(fā)展到做STEM項目。教學(xué)理念的變化適應(yīng)了社會發(fā)展的需要，也是學(xué)生身心健康成長的需要。然而，教師在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，教材已跟不上教學(xué)理念的變革，它的穩(wěn)定性越來越阻礙著理念的發(fā)展。如果能在小范圍內(nèi)適當(dāng)改變實驗方法、實驗內(nèi)容，就能達(dá)到與時俱進的效果，這就要求教師有必要開展拓展實驗。

1.2學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)效果的矛盾推動拓展實驗的開展

在編排教材時，許多內(nèi)容具有前瞻性和社會性，是與社會現(xiàn)實相符的。但是，隨著社會的發(fā)展，一些內(nèi)容已不再出現(xiàn)在現(xiàn)實中，成了過時的東西，如脈沖電話、膠卷相機等。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，亦是如此。例如，教材中要求用彈簧秤來測物體重力，而實際上完全可以用電子測力計，既準(zhǔn)確又易讀數(shù)。又如，教材要求用溫度計測量水溫連續(xù)的變化，可學(xué)生即使手持溫度計很長時間，也不一定準(zhǔn)確測量出數(shù)據(jù)。實際上，可直接用溫度遙感裝置，不但能測，還能及時準(zhǔn)確記錄，更能夠測高溫物體。還有，以前家用水表是轉(zhuǎn)盤式讀數(shù)，現(xiàn)在是數(shù)字式的。這樣的例子很多，我們不禁要問：學(xué)生還有必要學(xué)習(xí)那些以后很難用上的東西嗎？很顯然，如果科學(xué)沒有前瞻性，那么學(xué)習(xí)的必要性和意義就會大大降低。另外，還有一些操作性不強的內(nèi)容，不能引起學(xué)生興趣的內(nèi)容，都不能獲得好的學(xué)習(xí)效果。這些現(xiàn)實情況說明，的確有必要采用拓展實驗解決這些問題。筆者近幾年整理了教材內(nèi)容，積累了一定的教學(xué)經(jīng)驗，又開設(shè)了學(xué)生課外科技班，發(fā)現(xiàn)拓展實驗可以讓學(xué)生取得良好的學(xué)習(xí)效果。下面，筆者就從課堂教學(xué)、深化理念、人文關(guān)懷等方面談?wù)勅绾伍_設(shè)拓展實驗。

2拓展性實驗的拓展方向

在教學(xué)中筆者發(fā)現(xiàn)，多方面、多層次地開展拓展實驗，對于提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)是很有幫助的。

2.1在課堂教學(xué)活動方面進行拓展

學(xué)習(xí)效果是教學(xué)的第一要義，每位教師都應(yīng)追求高效課堂和良好的學(xué)習(xí)效果。拓展性實驗?zāi)茉诳茖W(xué)課堂教學(xué)中起到以下作用。（1）完善實驗，使效果更明顯。小學(xué)科學(xué)教材由于受到諸多限制，一般篇幅都不會長，教材中給出實驗的科學(xué)原理需要學(xué)生從實驗中得出。學(xué)生往往因為見識少、觀察不到位，造成不能全面認(rèn)識事物的科學(xué)原理，因而獲得的結(jié)論較為模糊。因此，教師要從教學(xué)經(jīng)驗和學(xué)生需要出發(fā)，對教材實驗進行處理，即把現(xiàn)象不明顯、效果差、操作不易的實驗進行加工，如更換材料、改變操作方式等，以優(yōu)化課堂實驗，從而讓概念更清晰，結(jié)論更明確，學(xué)生學(xué)得更加輕松。例如，在學(xué)習(xí)三年級“磁鐵”單元中“磁極的相互作用”一課時，教材給出的實驗方法是讓兩個磁極相互靠近，填寫受力情況，多次轉(zhuǎn)換磁極，得出同種磁極相互排斥、異種磁極相互吸引的結(jié)論。但是，實驗室提供的一般磁鐵并不能很好地讓學(xué)生感受到這種關(guān)系，因為磁鐵磁力容易消失，或者可能是磁鐵太重，排斥力不強，造成效果不明顯。針對這種情況，筆者在實驗中設(shè)計了“磁力車”來解決這個問題，即把磁鐵黏在小車上，就能增加靈活度（圖1）。在實驗時，學(xué)生可用磁力把小車推過去或拉過來，操作性大大增強，學(xué)習(xí)效果頗佳。（2）替換實驗，使結(jié)果更準(zhǔn)確。對于那些操作時容易出現(xiàn)偏差、失誤和偶然性較多的實驗，教師可以設(shè)計優(yōu)化的拓展性實驗加以替換，以使過程可控、結(jié)果準(zhǔn)確。例如，在學(xué)習(xí)五年級“運動和力”單元中“像火箭那樣驅(qū)動小車”一課時，課文給出的實驗是用氣球帶動小車前進，觀察并記錄反沖力。該實驗存在以下問題：金屬小車重，氣球帶動它跑不遠(yuǎn)；氣球口在放氣時容易抖動，帶動小車容易跑偏，不方便測量；氣球只能吹得很大，太小的話帶動不了小車，不利于檢測反沖力的大小。為了改變這些不利的情況，筆者在此基礎(chǔ)上進行實驗拓展，設(shè)計出沿直線運動的氣球———氣球火箭（圖2）。找一條長繩，套上吸管，而吸管又黏在一塊泡沫板上，板的另一邊固定著氣球。這時給氣球充氣，松手后，氣球就會沿著繩子往前運動。因為有繩子作為軌道，所以氣球是不會跑偏的。在實驗時，還可以用打氣筒控制氣球充氣量，然后測出氣球在繩子上的滑動距離，以此來測量反沖力的大小。此拓展實驗非常成功，把目測距離變?yōu)榫_量化的數(shù)據(jù)，符合科學(xué)學(xué)習(xí)的嚴(yán)謹(jǐn)性，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的層次。（3）創(chuàng)新實驗，使過程更精彩。興趣是最好的老師，是學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。同一個科學(xué)原理可以用不同的實驗方式呈現(xiàn)出來，而用多個實驗去研究同一種科學(xué)原理，相信每位學(xué)生都很有興趣。在平時教學(xué)過程中，我們針對同一科學(xué)原理可以設(shè)計出幾種實驗方法，把最適合課堂學(xué)習(xí)的方法放入課堂中，而把有趣的方法放在課外作為補充，以豐富學(xué)生的經(jīng)歷，增加他們的興趣。仍以“像火箭那樣驅(qū)動小車”一課為例，教材中給出的實驗是金屬小車，課堂替換實驗可以是氣球火箭。但筆者感覺學(xué)生并沒有過癮，說好的像火箭那樣，火箭哪里去了呢？為此，筆者又開創(chuàng)出新的拓展實驗———酒精火箭。需要準(zhǔn)備的材料：一根1m長的水管，一個瓶蓋上有一個直徑為6mm小孔的礦泉水瓶，高倍酒精和點火槍等。操作方法：把水管平放在架子上，向瓶中倒入5mL高倍酒精，振蕩后放入水管中。在瓶口點火，瓶內(nèi)酒精氣體迅速燃燒膨脹，氣體涌向瓶口，在反沖力作用下，瓶子就像火箭一樣發(fā)出巨響，噴出火焰，水管向前飛去。在學(xué)生心理預(yù)期中，這才是他們想要的實驗效果。聲音和火焰以及飛行的距離都符合學(xué)生心中的火箭標(biāo)準(zhǔn)，非常震撼，大家都爭著試一試。在課堂學(xué)習(xí)中，這個實驗可能沒有氣球火箭那么好的學(xué)習(xí)效果，但在增加興趣、培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)實驗的期待方面是非常有效的。

2.2在深化理念方面進行拓展

科學(xué)來源于生活，又反饋于生活，現(xiàn)實生活中的每一項工程都需要科學(xué)技術(shù)的支持，同時也需要其他學(xué)科知識的融合。因此，科學(xué)的學(xué)習(xí)不僅僅是文本的學(xué)習(xí)，更應(yīng)引入STEM理念，把數(shù)學(xué)、技術(shù)、工程的內(nèi)容與科學(xué)相結(jié)合，深化學(xué)習(xí)科學(xué)的理念，感受科學(xué)、技術(shù)、工程之間的緊密聯(lián)系［1］。教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的年齡特征和需要，創(chuàng)造性地開展實驗活動。針對2～3年級學(xué)生愛玩、愛吹泡泡的特點，筆者創(chuàng)設(shè)了新的拓展實驗———吹泡泡。筆者只提供可以調(diào)制泡泡液的糖、洗潔精、水等材料。要想調(diào)出能吹出泡泡的液體，每種材料的用量，并不做要求，而是讓學(xué)生自己去嘗試找出最佳方案。筆者有意識地控制材料的量，則學(xué)生在調(diào)制過程中就須注意不能浪費，否則就沒有可用的材料了，這在無形中形成了成本的概念。也正因為控制了材料的量，學(xué)生在實驗中就須準(zhǔn)確測量，從而用到了數(shù)學(xué)的概念。在教學(xué)中引入STEM理念，不僅提高了學(xué)生實驗的難度，也增加了學(xué)生對實驗的投入程度和關(guān)注程度，增加了他們的學(xué)習(xí)成就感。

2.3在社會需求方面進行拓展

科學(xué)是為人類服務(wù)的，我們在進行拓展實驗時不能把它孤立起來，而應(yīng)積極尋找時機，把所學(xué)知識服務(wù)于社會，有意識地引導(dǎo)學(xué)生用拓展實驗來解決社會現(xiàn)實問題［2］。筆者所在學(xué)校建筑呈“回”字形結(jié)構(gòu)，聲音可多次回聲，難以擴散，從而產(chǎn)生較大噪音。為此，筆者設(shè)計了一個噪音檢測拓展實驗,帶領(lǐng)學(xué)生檢測校園、小區(qū)、市場、商店等不同場所的噪音情況，積極提出整改方案，嘗試制作減噪模型。學(xué)生的行動得到了環(huán)保局的高度贊揚，并開設(shè)講座，指導(dǎo)學(xué)生如何測量噪音，鼓勵他們再接再厲，爭取把這個實驗做得更好。這樣的拓展實驗很有意義，學(xué)生從小就懂得科學(xué)技術(shù)是人類文明進步的重要標(biāo)志，從而樹立起學(xué)科學(xué)、愛科學(xué)、用科學(xué)為人類服務(wù)的目標(biāo)［3］。

3拓展實驗對學(xué)生產(chǎn)生的影響

3.1拓寬了學(xué)生的知識面

接觸拓展實驗最多的是參加科技班的學(xué)生。兩年來，為了培養(yǎng)學(xué)生愛生活、愛科學(xué)的情感，筆者在青少年宮開設(shè)了不同年齡段的科技班，主要是引導(dǎo)學(xué)生進行科技制作和拓展性實驗的操作。學(xué)生經(jīng)過1～2個學(xué)期的學(xué)習(xí)，學(xué)到了許多課本中沒有的實驗知識。例如，在一張紙托住一杯水、神奇的吸盤、杯子吸氣球等系列拓展實驗的學(xué)習(xí)中，學(xué)生認(rèn)識到大氣壓力無處不在；在吹不翻的名片、人造霧、站在黃線外等火車”等系列拓展實驗中，又進一步認(rèn)識了伯努力定理。實驗做多了，見識就廣了，看到一些自然、生活現(xiàn)象，馬上就能用科學(xué)原理解釋它，而不會被假像所迷惑，這讓科技班的學(xué)生感到很驕傲。

3.2提高了學(xué)生的操作能力

動手能力不是說出來的，而是練出來的。在課堂上，受時間和器材的限制，一次實驗只能由小組里1～2個學(xué)生參與操作，而其他學(xué)生只能當(dāng)看客。長此以往，這些看實驗的學(xué)生得不到有效鍛煉，體驗不到實驗操作的快樂，其操作能力也會越來越差。筆者假設(shè)，不受時間和地點的限制，那情況會不會改變呢？答案是，拓展實驗可以不受教學(xué)計劃的限制，做一次不過癮還可以多做幾次。此外，拓展實驗的取材相對生活化，師生較容易就能找到實驗材料。這樣一來，實驗地點也變自由了，學(xué)生可以在學(xué)校做，也可以在家里做。例如，做一支“吹不滅的蠟燭”，即在蠟燭里加入鎂粉，點燃含有鎂粉的蠟燭，吹滅后它會自動復(fù)燃。學(xué)生在這個實驗中學(xué)會了做蠟燭、點火柴，玩了一次又一次，根本不用考慮時間、地點的因素。又如，“電子積木”實驗的投放，更是讓學(xué)生對各種電路的連接方式了如指掌。在拓展實驗中，每一位想做實驗的學(xué)生都能獲得充分的操作機會，經(jīng)過一次又一次的訓(xùn)練，其動手操作能力自然就提高了。

3.3培養(yǎng)了學(xué)生愛科學(xué)的情感

拓展實驗比書本實驗更有趣，這是大多數(shù)學(xué)生的印象。是的，大多數(shù)教師應(yīng)該努力找出更有趣、更易被學(xué)生接受的實驗作為拓展實驗。這樣一來，學(xué)生每次做實驗都是快樂的，會越來越喜歡拓展實驗，越來越愛科學(xué)。學(xué)生越熱愛科學(xué)，學(xué)到的科學(xué)知識就越多，就會越投入，從而形成良性循環(huán)。兩年來，筆者已設(shè)計了200多個拓展實驗，對應(yīng)著小學(xué)各個年級的科學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)和課外活動中發(fā)揮了重要的作用。

參考文獻

［1］瑪格麗特•赫尼，大衛(wèi)•E•坎特.培養(yǎng)下一代STEM創(chuàng)新者［M］.趙中建，張悅穎，譯.上海：上海科技教育出版社，2016.

［2］馮凌.促進融合的學(xué)習(xí)［M］.南京：江蘇鳳凰教育出版社，2016.

［3］喻伯軍.創(chuàng)意科學(xué)實驗［M］.杭州：浙江教育出版社，2016.

作者：胡昌成 單位：常山縣天馬二小