“疑—思—探—评”实验教学培育学生科学创新素养

□ 山东省海阳经济开发区中心小学   冷海涛

 

在小学科学实验探究过程中，开展“疑—思—探—评”实验教学，有助于激发小学生的好奇心，增强创新意识；有助于激发想象力，发展创新思维；有助于诱发探求欲，深化创新实践。如若再辅以价值评价，可以帮助学生养成良好的科学创新素养。

一、捕捉现象生“疑”，增强创新意识

“疑”即好奇、疑问。好奇心是创新意识的萌芽，教师要支持和保护学生的好奇心，不能将提前预设的探究问题直接抛给学生，要多手段提供产生疑问的多样化情境，引导学生多角度提出有价值的探究问题，这是创新的基础与动力。

提供“疑”之源。第一，置身生活情境。教师要研透科学课程标准中的核心概念，从大单元教学的视角设计单元观察活动，让学生有目的地置身生活情境，用科学的眼光观察现象，用科学的思维深度质疑。比如家居生活、天气变化、植物生长、最美星空等单元设计。第二，创设主题情境。教师要充当启迪的角色，根据不同探究主题，通过游戏、信息技术、魔术等手段，创设模拟、再现、冲突、求解等主题情境。教师还可以创设连续事件大情境，通过情境变化驱动需求，引导学生不断地发现问题。第三，挖掘深疑情境。教师要充分挖掘实验模糊点，以此作为问题情境，引发学生深层质疑。比如，当学生观察到新现象不知道如何解释时，当现有的知识无法解释遇到的新现象时等，这些都是引发学生深度质疑的最好情境。

精炼“疑”之问。第一，由现象寻根，初始化疑问。学生要学会有目标地观察，提出能用科学事实去证实或证伪的有价值的初始化问题。比如，为什么这样？怎样才能变成这样？第二，由失败查因，生发化疑问。学生在分组实验探究过程中，经常会出现意想不到的新现象或“失误”，这时要引导学生追问，提出生发化问题。比如，探究“热空气上升”时，套在酒精灯上的手提塑料袋不能上升或者斜着升高一点就落下来了，这时要引导学生大胆提出疑问：为什么手提塑料袋没有像热气球一样升高呢？这样的疑问能点燃学生创新改进实验设计的欲望。第三，由冲突进阶，深度化疑问。在实验探究过程中，有时需要教师制造认识冲突，让学生在思辨中深度质疑。比如探究“食物的营养”时，米饭原本被碘酒变成了蓝色，当把实验用的所有食物残渣混合在垃圾筒中，米饭又变成了无色的。“蓝色为什么会消失？”这样的深度疑问能促进学生的创新思维升华进阶。

二、聚集问题深“思”，发展创新思维

“思”即想象、猜测。创新思维的重点是发散思维，教师要引导学生根据发生的现象沿着不同的方向进行发散性想象、联想，提出新颖而有价值的假设、观点，这是创新的关键与核心。

明晰猜测的内涵。第一，猜测不是浅层地描述现象，而是学生根据已有的知识与经验，对事物产生的原因及发展变化的规律进行深度推测。比如“北斗星在天空的位置和形状有变化吗”，有的学生猜想：“斗柄方向和位置可能会有变化。”这种对现象的描述，只要学生观察就会知道。还有学生猜想：“我认为北斗星的方向与位置有变化，可能与地球公转有关，因为人们可以根据斗柄方向判断季节。”这才是真正有根据的猜测。第二，猜测不是简单地预测结果，而是学生对实验现象产生的原因进行的假定性解释。比如“把纸团放在杯子底部，然后倒扣在水中，纸会怎么样呢”，有的学生猜测：“会湿或不会湿。”这属于预测。还有学生猜测：“因为空气占据了杯子里的空间，水进不去，所以纸不会湿。”这才是真正有深度的猜测。

掌握猜测的方法。学生进行猜测需要掌握方法，教师要指导学生将已有的理论、前人的研究成果、实验条件作为基础，通过丰富的想象、缜密的逻辑进行猜测。第一，聚合现象猜测。引导学生观察并找出不同实验对象的共同现象，然后进行猜测。比如，在探究“声音的产生”时，可以分别让学生拨动拉紧的橡皮筋、向水槽倒水、说话时摸声带等，发现发声的物体都在振动，从而猜测声音是由物体振动产生的。第二，联想体验猜测。引导学生根据观察到的现象联想过往的经验，作出“有依据”的猜测。比如，在探究“水蒸发有什么作用”时，可以引导学生根据吹风扇的体验进行猜测。第三，迁移理念猜测。引导学生将新旧知识联系起来，回想与之有关的研究成果和理念知识，使各方面的知识纵横联系，启发学生的猜测。

三、头脑风暴设计实验，深化创新实践

“探”即赋权、探究。教师要摒弃“控制”的习惯，让学生从被动的依附式学习走向独立自主的实践和探索。因此，要激发学生的探求欲，把实验设计赋权给学生，诱发学生通过头脑风暴进行智慧众筹，提出创造性的见解和方案，这是创新的途径。

优化实验条件。引导学生不要满足于教材验证性实验设计，而要创设新的实验条件，进行探究性实验创新。如在探究“不同颜色物体吸热性能”时，用“外面贴有不同颜色海绵的试管”模拟物体，用“数显温度计”测量物体吸热后温度的变化，用“高度灯泡”模拟太阳，这样可以更直观地观察出不同颜色物体吸热性能的强弱。

自制实验器材。引导学生不要局限于教材中展示的实验器材，可以自制容易准备、效果更明显的创新教具。比如探究“风的形成”时，将透明塑料盒内壁涂黑，便于看清风的流动；将一根较长的塑料管横向插入塑料盒下部，便于看清风的横向流动；在塑料盒上方出口处安装纸蛇，便于看到纸蛇在风的作用下而转动。

拓展实验时域。指导学生结合课上探究感悟和兴趣走进生活，一方面可以进一步解释生活中的科学现象，做到学以致用；另一方面在解决生活中的新问题时，学会跨学科学习和项目化学习，做到用以致学，提升创新实践能力。

四、助力探究细“评”，提升素养效度

“评”即反思、评价。教学中要引导学生对所学的知识及知识发现、发展的过程进行价值评价，这是创新的催化剂。

反思实验探究过程。第一，反思实验操作。要引导学生反思实验过程，监控和评估自我的认知策略。比如，实验器材需不需要改进，实验中哪些因素会影响结论的准确性等。第二，评估实验结论。要指导学生对实验结论进行更深层的细致反思，促进深度学习。比如，实验结论是否有偶然性，要完全得出这个结论还需要哪些证据等。

评价创新素养的形成。教师要将表现性评价嵌入学习过程之中，赋予学生更多自我评价的权利。第一，凝练评价要素。小学生科学创新素养可以从创新意识、创新思维、创新实践三个要素进行考量。创新意识包括好奇、内驱、开放、挑战等，创新思维包括想象、联想、求异、审辨等，创新实践包括观察、搜集、分析、反思等。第二，制定评价指标。教师要结合创新素养评价要素，细化评价指标，过程性评估小学生科学探究增值表现。比如，创新意识评价指标可以包括好奇心、内驱力、自信心、包容性等。第三，开发评价工具。教师将学习目标和培育要素结合起来，形成可观察、可测量的评价量规，包括评价指标、评价等级和等级说明。设计评价量规时，可分层次式和累积式两种赋值方式，把评价量规作为科学探究活动的一个支架，让学生带着支架主动地学习。第四，丰富评价方式。采用多元评价，呈现学生不同层面表现；注重过程性评价，关注自我增值变化；加强自我评价和互评，促进学生形成正确的自我认知；将评价与能力凸显结合，强化自我内驱效能。