科学游戏引领孩子走进科学探究乐园
——市立项课题《科学游戏是小学科学探究活动有效载体的研究》的结题报告
【摘
要】
小学生的科学探究活动是否有效，离不开活动方式的魅力,而游戏活动便是儿童最喜欢，最乐于接受的教学方法之一。本课题通过调查发现游戏教学普遍存在教师给出的游戏规定较多较细，学生没有自己独到的个性体验；游戏目标和教学目标相脱节，游戏归游戏，探究归探究，或是游戏应用的比较勉强，学生参与兴致不高，学生除了获得暂时愉悦感外，没有更多的体验和收获。经历了一年半时间的研究，探讨了在小学科学探究活动中如何组织与设计科学游戏，保证科学探究活动持续有效地进行。主要从科学游戏情境的创设、科学游戏类型的选择、科学游戏内容的设计和科学游戏中教师角色的定位这四方面进行了探索。设计积累了科学游戏教学案例近150则。实验结果证明科学游戏是小学科学探究活动的有效载体之一。
【关键词 】 游戏 科学游戏 科学探究活动
一、课题的现实背境及意义
教师们一致认为孩子最乐意接受的方法就是最好的教育教学方法。游戏是儿童活动的三种基本形式（游戏、学习、劳动）之首，是儿童很喜爱的一种活动形式。历史上，许多学者都对“游戏”作了专门的研究：皮亚杰的认知动力学说认为，游戏是儿童学习新的复杂的客体和事件的一种方法，是巩固和扩大概念和技能的方法，是思维和行动相结合的方法。按照弗洛伊德和埃里克森的理论，游戏能帮助儿童发展“自我”力量，可缓和心理紧张并掌握大量经验。桑代克也提出，游戏是习得行为，通过游戏强化一种反应，则增加其再现的可能性；惩罚一种反应则减少其再现的可能性，儿童的学习效果十分显著。从心理分析理论、认知动力理论、学习理论的角度达成的共识：儿童的游戏与儿童认知结构的水平有关，与社会强调学习的行为类型有关，与儿童需要满足身体上的愉快有关。
《科学（3~6年级）课程标准》 中明确提出要“用丰富多彩的亲历活动充实教学过程”。而“游戏”是“亲历活动”中的一种非常重要的且学生乐意主动参与的形式。。在教学中引入游戏的做法由来已久，并非是笔者的“独创”。但是，我们研究发现不少课堂中的游戏，除了在活动过程中使孩子们感受到精神的愉悦外，并没有得到更多的收获。近一年听的课或录像有82节，有近76节属于这一类课，占百分之九十四。 究其原因是教师给出的游戏规定较多较细，学生没有自己独到的个性发现体验；游戏目标和教学目标相脱节，或是游戏应用的比较勉强，学生参与兴致不高。
基于以上背景我们尝试寻找游戏与科学学习的契合点：如何利用科学游戏进行科学课的教学活动，通过科学游戏激活学生的科学思维，促使学生自主探究科学问题，开展有效的科学探究活动，最终使学生形成良好的科学素养。
二、研究方法
科学游戏是一种带有综合性特点的教学活动形式，在活动中涉及到的问题有很大的不确定性，虽然它非常接近学生的生活实际，但学生参加了科学游戏活动后产生的效果并不能马上用数据检测出来。所以，我们主要采用了行动研究法、经验总结法、问卷法同时还兼用了实验研究法。
三、概念界定
1、游戏
游戏，“嬉戏”（《词源》１９８２版），“是一种娱乐活动，……可促进体力、、智力和能力的良好发展”（《现代汉语字典》）。现行认为游戏是一种现实与想象相结合的，为了满足认识和身体需要的轻松自由的学习活动。
2、科学探究
在科学课程中，科学探究是指让学生去模拟科学家的工作过程，按照一定的科学思维程序去探索学习的过程，从中学习科学方法，发展科学探究所需要的能力，增进对科学探究的理解，体验探究过程的心理感受。科学探究本身包含着科学探究的基本能力和基本精神（科学精神）。
3、科学游戏
是指在科学课堂教学进行中某些环节所采用的一种活动方式。科学游戏带有"玩"的色彩，又与所要学习的科学内容紧密相关，游戏是活动方式而不是目的。要将科学探究思维渗透在游戏活动过程中，将一些物理、化学的科学道理蕴藏在游戏中。将科学游戏作为学习科学的过程，作为进行科学探究的载体，让孩子们在科学游戏中思考、在科学游戏中辨析、在科学游戏中体验、在科学游戏中感悟，在科学游戏中学会学习、在科学游戏中学会创新，从而促进孩子科学素养的形成和发展。
四、课题研究的具体做法
（一）、科学游戏情境的创设研究
创建适宜的科学探究环境是激发、维持学生进行探究的一个必备条件。要给学生一个适当的、有足够物资支持的外在环境，让学生在一个宽松、相互支持激励的情感氛围中进行科学探究。
1、 教室座位的设计成以小组为单位的可互动型。
最受学生欢迎的是下面的“自助餐厅式”。
（教室位置安排示意图）
让学习小组有单独的活动场地有独立的思考空间，又有随时可进行大范围交流的合作探究场地。
2、科学活动环境布置得更像科学游戏展览室
在科学活动室的环境布置上，屏弃以前的那种统一购买的头像和口号式标语，变为更贴近实际情况的激励式卡通图象和友情提示，如：“科学博士跟你说………”、“玩出水平”、 “高水平的玩就是科学探究”。在后墙上开辟一个交流专栏“科学游戏展览馆”，展示老师、同学收集或设计的趣味科学游戏方案、活动图片及点评分析留言。笔者认为这种科学游戏馆式的环境布置更能拉近学生与科学的距离，打破在学生心目中科学探究活动是“难以完成”的顾虑，学生参与科学探究活动的主动性会更高。
3、设立开放式网络交流论坛。
往往学生在游戏中的发现或感受，只局限于在课堂上交流或写在记录本上让老师看，这样做的结果只是班里的同学知道了这些现象。在网上设立一个“科学趣味馆”，就有更多的同学了解这些情况，就有更多的同学进行交流，就会吸引家长、老师和其他人的参与，就会引起更多的讨论，就会产生新的问题，就会引发新的科学探究活动。
（二）科学游戏类型的选择研究
针对具体的教学内容、教学目标设计不同类型的游戏形式，让学生在科学游戏的过程中充分体验、思考、感悟。
1、驱任式科学游戏
学生在学习完部分教学内容后，可能其中的某些教学要求掌握或认识的不透彻，这时就让学生开展应用这些科学知识，科学能力去完成某些任务的游戏。在讲“物质的三态变化”时，同学们对水的三态变化还是比较能说清楚的，可推广到其它物质时，学生就有点不易理解，这里就设计了一个“自制个性蜡烛”的科学游戏，让学生用现成的蜡烛加其它的辅料，加工成自己喜欢的各种造型的工艺蜡烛。在这个游戏过程中学生在满怀憧憬的兴奋状态下亲自体会了蜡烛（固体）受热后慢慢熔化成蜡液（液体），然后在自己设计好的模盒中加上各种辅料后慢慢地又冷却凝固成可爱的工艺蜡烛。在整个环节中学生是充满兴奋，充满期待的，学生的参与情绪很高。在这种良好的心理状态下，对这两个变化过程的观察也是特别有效的，处理问题的能力也是充分发挥出来了。
2、目标式科学游戏
老师提供材料，并且明确提出游戏完成的目标，但完成游戏的办法让学生自己想（这里要充分考虑到方案的可行性）。
如“看谁载得多？”-----用橡皮泥捏成各种形状放入水中，看看能放多少颗五子棋还没沉入水中，谁的最多。同学们在想办法的时候，可真是使出浑身解数，尝试失败了，分析情况后，再尝试，再改进，再尝试，同学与同学之间的拼劲可足了。这种类型的科学游戏一般用在教新课时较多。当在没有统一要求的方法下更能充分发挥自己的潜能进行科学探究。不过，这种科学游戏的目标要设计成“学生够不着，跳一跳够得着的高度。
3、发现式科学游戏：
教师只提供材料，而这些材料怎么去组合、运用，可能会出现什么结果，老师都不会明确告诉，是由学生自己设计、自己操作、自己发现的结果。
在讲混合物时做了一个“谁和谁是黄金搭档”的科学游戏，教师就提供了近十种物质（面粉、食醋、酒精、胡萝卜汁、红色颜料、小苏打、粥汤、碘酒等），在学生全部认识了这些物质之后，让学生去找一找，这些物质中哪些东西怎样组合在一起会有惊人的现象产生。学生的状态非常投入，尝试也大胆多样。当他们获得明显现象时成就感非常强。这种类型的科学游戏对教师的要求比较高，教师要充分考虑到学生安全性、认知程度和对学生思维方向的预测，只要设计合理，学生的探究意识潜能和探究能力的潜能将得到很大的激发和发挥。
（三）、科学游戏内容和材料的选择
在许多人看来，“科学”是很深奥的，很玄乎的。对孩子们来说，更觉得“科学”应该是科学家的“专利”，科学探究应是在特定的科学实验室利用专业的仪器才能进行的。在设计科学游戏的内容和取材上除了讲究科学性、针对性之外，更应该讲究“通俗性” 和“结构性”。
通俗性——科学游戏内容选取学生身边日常发生的事，从他们最熟悉的事物入手，把事物的物理、化学变化等原理深入浅出地融入该游戏之中，材料也是选用他们熟悉的易取得的东西。“自制个性工艺蜡烛”就是选同学们既常见见又很喜欢的，又是时下很流行的dry事物。材料用的是用剩的蜡烛、干花、小玩具、用过的食品盒，都是随意能找到的。“找出黄金搭档”的科学游戏材料虽然多但都是非常常见的物质。学生可以在任何时候再玩，觉得做科学好方便又有趣。
结构性——科学游戏的设计一定充分体现教学目标，教学目标要随着游戏的开展逐步逐步明朗化。让学生在游戏的过程中有不断的新发现，新感悟。如黄老师的《压缩空气》就是一堂典型的课例。见下表：
学生的活动发现 学生的认识
按活塞，感觉到有冷气从针眼出来 空气和水一样能占据针筒的空间
针筒里装水，活塞压不下
装空气活塞能压下去一点
松开按压活塞的手指，活塞会“回来” 是压缩后的空气产生了力量
针眼里塞小纸团，压活塞，纸会弹去 空气一压缩，就产生弹力
游戏的操作难度有易到难一点点拔高，一步步深入问题的本质，随着游戏的一个个展开，“被压缩的空气有弹性”的科学道理一点点被感悟出来了。游戏环节环环相扣与教学目标的步步明朗对应得非常好。
（四）、科学游戏中教师角色的定位
我们研究发现不少课堂中的游戏，在欢快的40分钟中并没有得到更多的收获。究其原因之一，教师在发挥“教”的主体作用时的忽“左”忽“右”现象严重影响了科学游戏教学的成效。有的是教师的条条框框太多，有的是教师的参与性不到位。本课题除了对科学游戏的情景、类型、内容研究之外还对“科学游戏中教师角色的定位” 问题作一番研究。如“看谁载得最多”游戏，如果是教师在游戏开始时就提示“橡皮泥要怎么捏，捏成什么形状什么形状”学生再去试，那么游戏成效就萎缩了，绝对不可能出现会有几十次的失败成功的尝试。当学生的橡皮泥很快就沉入水中时，教师就给热情提供帮助查找原因，有的能载6颗棋子觉得很成功时教师就提醒说看能不能打破前一班9颗的记录，促进学生继续探索。
总之，在科学游戏教学中对于教师角色的定位，教师应是积极的旁观者，亲密的合作者，体验的促进者。
五、课题研究成效
1、学生的认知水平没有下降反而有所上升。
基础知识测试对照表
笔者分析认为：在科学探究活动中采用科学游戏后，学生在整个活动过程中均处于精神愉悦状态，而且教学目标是蕴涵在整个游戏过程中，所以学生亲身经历后就对这些科学知识的理解更透彻，印象更深刻，掌握得就更为扎实。
2、学生的科学情感态度价值观发生了较大的变化。
A：就学生主动积极参与并完成某项科学探究活动（特别是涉及到物理学方面）的情况，作了实验记录对比（就同一个班级的学生记录为参考）
| 实 验 初 期 | 实 验 后 期 |
班 级 | 男（人） | 女（人） | 男（人） | 女（人） |
五（6） | 7 | 1 | 20 | 18 |
五（5） | 11 | 2 | 23 | 20 |
五（4） | 13 | 5 | 21 | 23 |
五（3） | 8 | 2 | 22 | 25 |
从表格中的数据看出，一年多的实验结果是学生的参与主动性有了明显的提高，特别是女生的效果更为明显，可以说完全冲破了女生对物化不感兴趣的惯例。
B：学生对开展科学探究活动中的支持热情也出现了明显的改变。说实话，以前学生最舍不得投资的学科是常识课，有时希望他们能配合买点材料，总是得到“能不能报销的，要不然不买”的反馈。有一次想搞一次“生活中常见金属物质大揭密”的科学探究活动，可是合适的铁丝和铝丝比较难弄到，结果班上一讲，许多人愿意自己去买。一个平时一盆花都不愿意捐的同学还强烈要求让他提供，说：“我爸爸是包工头，肯定知道那里有，你放心好了。”第二天上午第二节课家长就送来了。
3、学生的科学探究能力得到了提高。
A、
关注身边现象，进行反思甚至进行验证的意识提高了。
对日常生活中发生的现象，提出问题，进行思考、验证的人次进行了调查。数据如下：
| 实 验 前 | 实 验 后 |
实
验
班 | 2 | 30 |
非
实
验
班 | 2 | 5 |
这项调查结果和前面的情感价值观得到改变的调查结果相符，学生的科学探究兴趣提高了，学生主动关注生活，探究生活科学的意识也就增强了。
B：学生解决问题的能力得到了提高
a) 问卷调查得：在科学探究活动中遇到困难时采取应对的措施是什么。 情况比较如下图
实验前后解决问题的能力的对照表
从图表看出需要老师直接参与解决问题的热越来越少，而和同学合作交流的人越来越多。
b) 设计了一道测试题：一支温度计现在显示的温度是20摄度，请问你能用多少种办法让温度分别上升和下降2摄度左右。
非实验班：上升2摄度左右的办法有：
1）放入热水中
2）放在酒精灯上烤（其实是很危险的）
下降2摄度左右的办法有：
1）放入冷水中
实验班： 上升2摄度左右的办法有：
1）在太阳下晒一会儿
2）放入热水中
3）用手摩擦
4）含在嘴里
5）握在手心里
下降2摄度左右的办法有：
1）放在冷水里
2）蘸一下酒精（挥发散热）
3）用湿纸擦一下红球，再用嘴吹
4）蘸一下水，用风对着吹（学生认为脸上有水的时候风吹来特别冷）
非实验班的游戏与教学目标大多是脱节的或是教师左右的太多，学生的体会不够，对知识的应用肯定有影响。可经常参与科学游戏体验的同学思考问题就比较注重方案的可行性，不会认为可以采用酒精灯烤的方法，而且思考问题的方式也较开放、大胆。
C ：学生的自主综合探究能力进步较快。
a）现已收到学生提供的科学游戏案例上百个。
实验初期，所有的科学游戏方案都是老师一手准备、设计的，学生对此项活动只是觉得好玩、有意思。大概近一个学期后，就有学生主动提出问题或是修改建议，慢慢地学生就能主动地参与游戏的整个准备或修改过程，最后发展到学生自己查找甚至是设计一些科学游戏案例。
b）学生开始在课外自行开展探究活动。
◆摘自校网论坛：小蜗牛，可逗人啦！小小的触角上长着小巧机灵的眼睛。咦，它的嘴巴呢？我轻轻地拿起小蜗牛一看，原来长在下巴那啊！小蜗牛每天背着那又笨又重的的硬壳，爬呀爬，怪不得爬得这么慢。今天，我的小蜗牛和王伊晨同学的蜗牛比赛，看谁的蜗牛爬得快。我的小蜗牛太不争气，比赛开始了，它东张西望地爬斜了。另一只已经到终点了，我的小蜗牛还在半路上漫不经心地爬呢！小蜗牛要吃饭了，你看！青菜不一会儿就被它粘住了，我小心翼翼地把小蜗牛拿起来翻过身一看，怎么没吃呢？过了一会儿，青菜上出现了一个和小蜗牛的嘴一样大小的洞，它的嘴一张一闭的，吃得好慢啊！我给小蜗牛喝了一口水，它似乎觉得很舒服，钻进壳里睡着了。我非常研究喜欢我的小蜗牛。
（王靖怡）
◆ 学生的假日小队活动：西溪湿地环境质量等级检测活动
用食盐做钟乳石的探索活动 等
有的已写成科学小论文，并获得了市、区级的多个奖项。
六、结论与讨论
本课题经过近一年半的实验研究，已取得了良好的效果。积累了150个科学游戏案例，有的被收录在《中小学科学趣味实验典型100例》，有的刊登在省级儿童刊物上。在课题实施过程中，得到了省、市、区级有关专家的指导和点拨，我们老师对新课程理念的体更深了一些。但科学游戏并不是小学科学探究的唯一途径，关于科学游戏的设计还有许多方面的问题值得探讨。
参考文献：
朱智贤：《儿童心理学》 人民教育出版社 1997年
吴也显：《小学游戏教学论》 江苏教育出版社 1996年
小学科学教育刊物 《科学课》 总第138、126期
教育专题丛书《探究——小学科学教学的思想、观点与策略》人民教育出版
