近几年，小学科学强调了“以科学探究活动帮助学生建构科学概念”的教学，确实把握了小学科学教学的核心，提高了教学质量。但在很多实验教学公开课中发现，教师出示的“友情提示”“温馨提示”或“实验操作步骤”都是匆匆地来，又匆匆地去，有时还没看清与领会就开展了实验活动。这是教师还没有充分认识到科学探究活动中所隐含“程序性知识”重要性的表现。美国心理学家安德森将知识分为两类：一类是陈述性知识，指有关事实性或资料性知识，解决“是什么”的问题；另一类是程序性知识，指按照一定程序理解操作从而获得结果的知识，解决“怎么做”的问题。这个“怎么做”就涉及“动手”和“动脑”的能力。掌握程序性知识，有利于提高学生的实验技能。因此，当前的小学科学在关注科学概念教学的同时，还要加强程序性知识教学。下面结合教科版教材中的例子，运用学习心理学来谈谈公平实验中程序性知识的教学问题。
一、阅知教材编排中的公平实验，让程序知识心中有数。
程序性知识要解决的是“怎么做”的问题，其本质也是由概念和规则构成的，所以前身是陈述性知识。因此，我们在开展公平性实验教学时，首先要理清教材中每一个公平性实验所包含的科学概念、原理，实验规则、用语等陈述性知识，这是开展实验的基础；其次要明确公平性实验相对固定的“怎么做、怎么想”的程序，如：根据实验目标涉及哪些因素，这些因素有哪些相互关系；开展公平实验有哪些方法与规则，包括怎样选择材料、怎样对比实验、怎样观察记录、怎样对实验结果做出解释，等等。
查阅教科版教材，发现有许多公平性实验。最早在三年级上册就有了。如《我们周围的材料》与《水和空气》这两单元就渗透着公平性实验，象“哪种材料硬”“比较韧性”“谁流得更快一些”等科学实验活动，都要求学生了解公平实验“一个条件可变其他条件都要求相同”的基本原则。到三下册的“水和水蒸气”，研究“什么情况下蒸发得更快些？”已将公平性实验从简单的探究逐步引向较复杂的实验。从四年级开始，出现了相对独立的比较典型的公平性实验，如：四上册《溶解的快与慢》提出的搅拌、温度等因素对溶解快慢的影响，五上册《怎样得到更多的光和热》提出的物体颜色、阳光射入角度等因素对获取光和热的影响，五下册《摆的研究》提出的摆锤重量、摆绳长度、摆动幅度等因素对自由摆动速度的影响，六上册《电磁铁的磁力》提出的线圈圈数、电池节数以及铁芯长短粗细等因素对电磁铁磁力的影响。等等。
前面提到的公平性实验可改变的因素都是并列的，学生只要学习了其中一个因素的公平性实验方法，其他并列的因素研究都可以模仿进行。到了六年级还有一种系列实验是递进性。如六下册《控制铁生锈的速度》，必须在掌握“铁生锈与空气有关”的基础上，再建立“不同空气与生锈速度有关”的假设。前者“铁生锈与空气有关”与后者“不同空气与生锈速度有关”就存在着递进关系。至于以后探究“与空气的哪些因素有关”，就可以从空气的湿度、空气的温度、空气的密度等角度去考虑，又是平列的探索。
二、明确程序性知识的学习过程，让实验教学有章可循。
程序性知识的学习过程分为两个阶段：第一阶段与陈述性知识的学习相同。学生能知道某些规则或陈述该规则。第二阶段，通过应用规则的变式练习，使规则由陈述性形式向程序性形式转化。学生掌握了教科书中相应操作步骤的陈述，并不代表学生掌握了认知技能，只表明他们学到了陈述性知识。小学科学公平性实验教学取得成效的关键要看第二阶段的达成度。如果达成度高，那么规则就会开始支配学生行为向办事技能转化。
为达成第二阶段教学目标，可以采取以下两个教学措施。第一，要坚持做到精讲与多练相结合。“精讲”就是教师讲关键、讲方法，让学生的头脑中储存着一系列以“如果／那么”形式的编码规则。如：用同一铁钉去刻划铜片与木片，如果铜片的划痕比木片浅，那么说明铜片比木片来得硬；如果“搅拌”相比“没有搅拌”，同样多的食盐在相同的水中溶解时间要少，那么说明“搅拌”可以加快溶解的速度。等等。这些编码规则结合实践操作，就能帮助学生将头脑中的陈述性知识向程序性转化。第二，要多留时间给学生思考与分析。结果的知识不仅要靠教师总结，更需要学生的概括与领悟。如：研究摆绳长度这个因素对自由摆动速度的影响，每个学生小组记录的“不同长度的摆绳摆动相同次数”时间是不同的，这些数据汇集在一起，学生需要时间去分析与整理，教师不要急于得出结论。有的小组由于实验时间不够，没有再选取更长的摆绳继续实验，我们做教师的是否可以根据已经出现的数据，让学生延伸推断某个长度的摆绳摆动相同的次数所需要的时间。这些化时的分析、概括与推理都有利于陈述性知识转化为程序性知识。
公平性实验的程序性知识学习需要一个由扶到放的过程。每学期教师要清楚公平性实验教学的出现频率，并有计划有步骤地开展强化训练。每次教学时要明确扶放策略，不断提高学生程序性知识的熟练程度。
三、着眼程序性知识的认知技能，让目标达成统筹兼顾。
技能是指在练习基础上形成的按某种规则或操作程序顺利完成智慧任务或身体协调任务的能力。技能的实质是程序性知识，是一套规则或程序。它可根据所涉及的规则或程序指向的目标不同，区分出旨在完成智慧任务（或认知任务）的技能和旨在完成身体协调任务的技能，前一种技能称之为认知技能，后一种技能称之为动作技能。
小学科学的公平性实验教学，认知技能与动作技能往往是相伴而行的。如五上册《测量力的大小》，就是一个简单的公平实验。这个实验包含着如下认知技能：根据重物选择测力计，测量的力不能超过测力计的测量范围；测力前要拿起测力计，先检查指针是不是指在“0”位置；测力时要手拉提环；读数时，视线要与指针相平。等等，这些都包含着测前检查、测时方法等程序性知识的学习，紧接着就是动作技能的学习了。那么如何在有限的课堂时间内，既能达成认知技能的教学目标，又能兼顾相应的动作技能目标呢？首先，要让学生运用一定的认知策略来学习认知技能。在制定公平实验计划时，对公平实验中的各因素之间的关系可以用画图的方式表示出来，列出探究提纲，将较复杂的公平实验梳理成明晰的操作步骤。接着，再对公平实验中的因素与步骤让学生来自问自答，对公平实验中产生的科学现象让学生用自己的话进行解释。这样，学生在精加工策略下，不断强化了“细致”、“认真”、“严谨”与“实事求是”的科学态度，从“否定之否定”的学习过程中达成认知技能目标。其次，要让学生运用有效的管理技巧来学习动作技能。如在分组实验中开展“结对子”练习。“结对子”可以“一对一”的两人合作小组，也可以是“一对一”的两类合作小组。在实验操作时，其中一个（或一类）学生负责操作，另一个（或一类）学生对其进行观察。研究表明，为操作学生提供的结果知识越少，就越能迫使操作学生更加注意并加工固有反馈的信息，动作技能学习效果也就越好。因此，只要教师能为观察的学生提供动作技能关键环节的基本要领，由观察的学生根据基本要领让操作的学生自我判断与主动提问，并提供反馈与评价，就可以让操作的学生尽快掌握动作技能。
程序性知识教学是新课程理念下素质教育的需要，公平性实验是培养小学生科学素养重要途径。根据学习心理学来加强程序性知识教学，既可以促使教师转换角色，成为学生学习的“引导者”、“促进者”与“组织者”，又可以促使学生成为科学学习的“探索者”、“实践者”与“评价者”。
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