《中小学实验教学指导与创新案例》读后感
西子小学 郭小丽
我们生活在一个科学技术发展日新月异的时代，新的科学技术和创新成果不断应运而生。科学教育在推动科技发展的同时，能够培育出更多的科技创新人才，提升全民科学素质。2022年，教育部出台了《义务教育科学课程标准（2022版）》（以下简称“新课标”），其中明确了科学课程的总目标是培养学生的核心素养，为学生的终身发展奠定基础。尽早接受科学教育对个体科学素养的形成具有决定性影响。
科学实验作为一种实践活动，是小学科学课程中重要的一部分，实践性是小学科学课程的重要性质之一。科学实验是学生进行科学探究的关键手段，实验教学已成为小学科学的核心教学内容。科学实验已成为探究式学习的主要工具，把实验教学作为主要的教学手段对于实施小学科学教育所倡导的基本理念是十分必要的。
一、小学科学实验教学基于以下理论：
1. 建构主义学习理论：强调过程，包括对接收到的信息进行建构和对已有经验进行重构；强调内容和知识的结构，并试图建立精确地知识传授；强调教学活动与学习活动的相互引导，又注重学习环境和学习信息的相互作用。学生、教师、教学信息和学习环境是新教学范式的四个关键因素；强调基于小学生的经验展开教学，重视对现实问题的探究。
2. 维果茨基的“最近发展区”理论：创设真实情境，根据学生的“最近发展区”，提供结构性的材料，让学生在充分的动手操作中、体验中，产生学习兴趣，基于证据和逻辑得出结论，有效地建构知识，不断跨越其“最近发展区”，最终获得学习和心理上的有效发展。
3. “从做中学”的教学思想：学生不再是被动接受知识的对象，而成了主动参与和实践的主体。学生通过自主设计和进行实验、观察和分析实验现象、提炼和总结科学规律等方式，积累科学知识，提升科学思维，并提高解决实际问题的能力。
二、小学科学实验教学的教育价值：
具有激发学生学习动机、帮助掌握科学概念、发展学生探究实践技能、培育学生科学思维、形成正确态度责任等作用，有利于培养学生的科学核心素养、提高学生的学习兴趣和动手能力。
三、小学科学实验教学在核心素养中的体现：
承载了对学生科学核心素养的培养：每课侧重点不一样，有些课侧重对学生科学思维的培养，有些课侧重于培养科学观念，有些课侧重技术与工程实践能力的培养，有些课助于培养学生良好的科学观察习惯，让学生对科学学习保持好奇心和探究热情，引导学生珍爱生命、热爱自然。
四、小学科学实验教学设计的现状与问题：
数据收集繁琐，难以分析比较；“暗箱”隐蔽，难以联想感知；操作流程混乱，难以有效落实；研究问题抽象，难以具象描述；材料滞后单一，难以服务于观察。
五、小学科学实验教学的问题改进策略：
运用直接对比，让烦琐数据现象化；借用直观技术，让实物“暗箱”透明化；引用微课资源，让操作流程直观化；巧用模型，让抽象问题具象化；利用生活废品，让实验材料丰富化。
六、小学科学实验教学设计思路：
遵循原则科学性、探究性、主体性、层次性、安全性、德育性原则；教学设计要符合课程理念，关注学生发展的需求，从学生“学”的视角出发，研究学生学习特点，遵循学生学习规律，让学生“乐学”“慧学”。
七、创新实验
三探“空气占据空间”的奥秘
1.一探“纸的奇遇记”：
实验1：准备2个杯子，底部粘上纸团，如图1。竖直倒扣入水中，发现1号杯子中的纸团没湿，2号杯子中的纸团却湿了，如图2、图3。
图1：水槽、1号、2号杯子
图2：压杯入水
图3:1号杯纸团未湿，2号杯纸团湿了
科学原理：当杯子倒扣时，1号底部无孔的杯子中有空气，导致水无法进入，纸团不湿；2号底部有孔的杯子中的空气从小孔跑出去了，水就进入了杯子，导致纸团湿了。
实验2：把2号杯中的水如何赶出去？打气筒重新打气。如图4。3个杯子的水位线画在了记录单上，可以看到1号杯的水位在最下面，杯子中完全没有水进入；2号杯的水位在最上面，水完全进入杯子；打气的杯子水又被赶出去了，空气重新进入，水位在最下面，如图5。我们把这个科学原理用一句话概括：空气能占据空间。
图4：打气筒打气
图5：水位线（阴影表示水）
2. 再探“隔空取水”
实验：半瓶矿泉水、两根吸管、一块橡皮泥，利用这三种材料，不倾斜矿泉水瓶的情况下，你能把瓶子里的水取出来？如图6。
图6：材料准备
方法：一根吸管插入到瓶中的水里（称为长吸管），另一根吸管插入到瓶中没有水的位置（称为短吸管）。橡皮泥一定要把瓶口封死，使瓶内密封，如图7。最后往吸管里吹气，结果如下表：
方法 | 结果 |
长吸管吹气
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瓶中的水冒气泡，如图8
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短吸管吹气
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瓶中的水从长吸管中流出，如图9
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从实验结果看，我往短吸管中吹气，瓶内的水就会从另一根长吸管中流出。这样我就达到在不倾斜瓶子时，顺利将瓶子里的水取出的目的，实现了“隔空取水”。
图7：装置
图8：瓶中水冒气泡
图9：瓶中水从长吸管中流出
原理概括为：当橡皮泥封死瓶子时，水和空气占据着瓶子的空间，并且这空间是一定的。当往短吸管中吹气时，大量的空气进入瓶子中，它们占据了水的空间。水具有流动性，就被挤出，从另一根管子流出来了。生活中，空气占据空间的例子有很多：吹饱的气球、给轮子打气、篮球里的气等等。
3.后探“自制简易饮水机”
实验：利用“空气占据空间”的原理，做出一个实物。内部结构设计如图10 。在水瓶的底部扎一个孔，将吸管通过孔插入瓶子中。打开瓶盖，水就能才能够吸管中流出；拧紧瓶盖，水停止流出。瓶盖充当一个开关的作用，轻松控制水的流出，如图11。
图10：内部结构图
图11：拧紧瓶盖，水停止流出
图12：打开瓶盖，水流出瓶盖
外部用纸板材料，把水瓶的前后左右上下都用纸板围起来。将纸板按形状量好尺寸，用刻刀裁下，最后用热熔枪拼接起来，如图13。
图13：旺仔饮水机
原理：当打开瓶盖，外面的空气会进入饮水机的瓶子中，空气要占据瓶子的空间，原本在瓶中的水就从底部的吸管被挤出去，水就流出去了。拧上瓶盖，外面的空气无法流入瓶子中，瓶中的气压与瓶内的气压相同，水就不会流出，如图14、15。
图14：拧紧瓶盖，水不流出
图15：打开瓶盖，水流出
不足之处：水流的速度不一样，瓶子里水较多时，吸管中水流出得较快；瓶子里水较少时，吸管中水流出得却很慢，甚至不流出。另外，饮水机也没有加热功能，只有一个留出口。饮水机的容量很小，只能使用一小会儿等等。
