科学小实验过程范文1
关键词：小学科学实验；操作技能；考查方式
中图分类号：G623.9 文献标识码：B 文章编号：1672-1578（2016）05-0220-02
在小学教育中，由于小学生的理论逻辑思维能力还处于发展阶段，一般科学理论对于小学生来说存在理解上的困难，需要通过具体的实验操作来加强小学生对科学知识的理解掌握，所以，小学科学实验在小学科学教学中有着不可替代的地位。但是，传统教育中的教师采取的科学知识教学方法还是与普通学科知识一样进行单纯的理论讲授，而忽略了实验操作的重要性，不利于锻炼小学生的实践动手能力。在实验操作课中，不仅上课形式与一般的课程不一样，实验操作技能的考查方式也应该与一般学科成绩考查不一样。实验操作技能的考查工作，不仅要关注学生进行实验操作的结果，更要关注学生进行实验的过程，在实验过程中观察小学生的动手操作技能，把结果与过程结合起来对小学生的综合动手能力进行评价。
小学科学实验课程作为一门单独设立的课程，说明小学科学实验对于小学生的知识学习有着重要意义，而教师对于课程的成绩考察结果对于小学生今后的学习有重要的指导作用，所以，教师一定要重视小学科学实验的结果考查，指导学生提高科学实验操作技能。
1.基本的实验结果考查
小学生科学实验课程的设置中，每一节课有一节课的实验任务，需要小学生对实验进行完成，在实验的完成过程中进行动手操作能力的锻炼，提升小学生实践操作技能[1]。实验的结果是小学生科学实验操作技能熟练程度的最好体现，所以，教师要对小学生的实验结果进行考查，判断小学生做出的科学实验结果是否正确。
比如，在进行"磁铁的性质"科学实验课程小学生的实验操作技能考查工作时，教师首先要考查的就是小学生通过实验的过程，通过自己亲自进行的实验操作，对于这个科学实验所得出的实验结果。在"磁铁的性质"这次实验中，教师要检查最后学生们而出的磁铁性质结果，如果是得出磁铁能吸引铁片，说明小学生的实验结果是正确的，可以给小学生优秀的考察结果；如果有的小学生得出的实验结果是磁铁不能吸引铁片，那显然这个结果是错误的，那么教师就要询问其为什么得出这个结论，实验室怎么操作的，然后教给学生正确的操作及正确结果，给予此学生实验操作能力较优秀的考察结果。
2.实验过程的熟练程度考查
科学实验课程在小学所有课程中是一门特殊的课程，是为了锻炼小学生的实验操作技能，是为了让小学生在实验过程中加深对理论知识原理的理解，操作过程对小学生有着重要作用[2]。所以，教师在对小学生进行科学实验操作技能考查时，在结果之外，要关注小学生在实验操作过程中的操作手法的规范性、熟练度等，并将操作过程的考查列入考察项目之中。
比如，在进行"高锰酸钾的溶解"科学实验课程小学生的实验操作技能考查工作时，教师就要在小学生进行实验操作的过程中仔细观察小学生的操作手法的规范化与操作的熟练程度。像溶解高锰酸钾的科学实验虽然操作过程很简单，但是也是有需要注意的细节的。比如往烧杯中装水的时候，既不能装太慢，也不能装太少；在进行高锰酸钾溶解搅拌的时候，搅拌棒最好不要碰到烧杯壁。教师可以通过这些细节评判小学生实验操作技能水平。
3.考查标准多元化
小学科学实验都是一些比较简单的，日常生活中比较常见的一些科学现象，所以，对于小学生来说，进行实验操作并不是很难的事情，得出正确的实验结果也比较容易，包括实验过程操作的规范化也比较容易做到。所以，为了小学生科学实验操作技能的考察结果更有差度，对小学生的指导作用更明显，教师在进行小学生科学实验操作技能考查时，就算结果和过程都进行考查也还是不够的，要根据学生的具体情况，设立更多的考查标准[3]。
比如，在进行"用指南针定方向"科学实验课程小学生的实验操作技能考查工作时，学生都能完成试验任务，并且操作过程中手法都很规范，但是有的学生在进行实验的时候不小心把实验用的指南针弄坏了。这时教师就可以结合实际发生的意外情况，设定更多元的考查标准。如教师就可在考查标准中加入"实验后实验器材的完好程度"、"实验过程中操作细心程度"等方面，从多方面对小学生的科学实验操作技能进行考核，促进小学生的全面发展。
4.注意考查评语鼓励性
小学生特别是低年级的小学生有明显的向师性心理，渴望得到教师的关注与鼓励，而且，小学生的心里还比较脆弱，承受能力较差。所以，教师在进行小学生实验操作技能考查时，在写评语时要多用鼓励的话语，激励小学生继续学习，让小学生对科学实验操作课程产生浓厚的兴趣，指导学生努力学习。
比如，在进行"声音的产生"科学实验课程小学生的实验操作技能考查工作时，有一位学生虽然很好的完成了实验操作，但是就是想不明白为什么敲击音叉就会产生声音。面对这样的情况，教师就要对其进行鼓励：你的实验完成的很好，至于你现在想不通为什么会这样，没关系的，等你继续学习就会知道了，那你要和老师一起研究好吗？既肯定了学生的是实验动手操作能力，又鼓励了学生继续学习的信念。
5.结语
综上所述，小学科学实验课程对于小学生有重要意义，教师要重视小学生科学实验操作技能的考查工作。做好基本的实验考查，关注过程操作的考查，设定多元化的考查标准和采用鼓励性的语言当考查评语，对小学生的实验操作技能做出最好的考查结果，指导学生今后更好的学习工作。
参考文献：
[1]姚国华.小学科学实验教学初探[J].教育实践与研究：小学版（A），2009，09（12）：25-26.
科学小实验过程范文2
关键词：小学科学教材 实验 编排特点 教学功能
小学教学中的小学科学课程教学，是为了培养小学生对于科学知识的热爱，帮助学生了解科学，走近科学，调动学生的学习兴趣。在小学科学的教学过程中，科学实验能够有效激发出学生的学习兴趣，在小学阶段有着无可替代的作用。但是，目前的小学科学教学中，科学实验教学环节比较薄弱，并不是所有的小学生都能在小学学习的整个阶段养成达到规范标准的科学素养。考虑到科学实验通常都是在课堂上完成的，依托于教材，所以，我们可以分析教材中的科学实验内容的编排特点和功能，促进学生有效理解科学知识、掌握实验技能。
一、小学科学教材中实验部分的编排特点
1.编选意图和整体设计特点
小学科学的科教版教材共有8册，从小学生读三年级开始到六年级结束，每个学期学习一册，其中的实验内容多数是相对简单而有趣的实验，能够有效保证学生对科学实验的兴趣，并在学习过程中掌握基础科学实验用工具的操作技巧。
总体来看，小学科学教材中的实验内容主要是为了培养小学生的科学素养，提升小学生的科学探究精神，培养小学生进行科学实验的能力。针对不同年龄段小学生的心理思维特征，各个年级的教材实验内容有着不同的趋向性：三年级的实验内容是为了培养学生提问题的能力和观察能力，掌握基本的测量技巧；四年级的实验内容是为了培养学生对物体进行分类和排序的能力，掌握一定的拟定科学调查方案的技巧；五年级的实验内容要求学生能够科学解释某一科学实验现象，会建立科学模型，对已有的实验结果提出质疑；六年级的实验内容要求学生可以在实验之前能够进行一定的结果预测，并进行一定的拓展性实验，在实际的生活中运用学到的知识。
小学科学实验的内容是从物质开始，到生命，最后涉及到地球和宇宙，是从浅到深的顺序。具体的实验数量四个年级基本相同，三年级和六年级的数量相对较少，主要是因为三年级刚刚接触，六年级的实验内容比较难。
2.实验内容编选特点
（1）以科学主题为中心。科教版教材中的实验内容设计基本上都是以科学主题为中心，实验内容包括一共32个主题，如三年级上册的植物、四年级下册的电、五年级上册的光、六年级下册的宇宙等等。这些内容虽然各不相同，但是基本上可以大致分成三个部分，分别是物质、生命以及地球和宇宙。
（2）三个科学知识模块。物质世界这部分的教学内容非常神奇，小学生能够从物体、材料、物质三个层次探究科学的奥秘。例如，小学生在学习物体和物质之间的关系，就可以从身边的材料开始认识，比较不同材料的不同特点，探究溶解快慢的影响因素、如何分离食盐和水、探究阳光下影子的形状等等。物质世界这部分的教学对于整个小学科学实验来说都有着非常重要的作用，其中最主要的部分就是能量。另外，生命世界这部分的实验内容是为了帮助学生认识大自然，了解生物多样性，让学生学会健康生活；地球和宇宙这部分则是帮助学生了解地球的组成、历史。
3.教学活动建议
物质世界的部分，要让学生领会到生活中种种令人惊奇的现象。例如，讨论生活中常见的变化属于何种类型；生命世界的部分，让学生接触生动活泼的世界，到校园中辨别不同的植物动物；地球和宇宙的部分，要让小学生在概念中有地球的完整印象，如观看世界地图、讨论不同土壤对于植物的生长会造成什么影响，等等。
二、小学科学教材中实验部分的教学功能
1.提升学生的科学素养
科教版的小学科学教材在编写过程中完全遵照了《小学科学新课程标准》，主要目的就是全面培养学生的科学素养，从三个不同的角度制定教学目标，分别是知识技能、探究方法、情感态度和价值观。学生能够从自身的实际生活经验出发，了解不同阶段需要学生应该掌握的科学知识。在实验活动中，教学方式一改从前的填鸭式教学，学生可以积极主动的加入到科学实验的探究中。整个教材的编选，都能表现出其培养学生科学素养的基本目标。
2.树立科学的探究精神
学生们想要获取科学知识，就要进行科学探究，其过程包括：提出问题、猜想、制定实验计划、实际实验、收集科学依据、科学性的解释、结果反思和表达交流。新课程标准中，科学探究是非常重要的，要求小学生在实验过程中能够掌握科学探究的基本能力，在愉快的实验过程中掌握科学知识。从而，教材中的一些实验内容能够针对性的培养学生的探究精神，如杠杆原理的探究。在实际教学过程中，要采用合适的教学方法，培养小学生独立自主的思考能力，引进情境教学模式，从生活中的实际例子引入科学实验的教学，让学生在“玩”的过程中学习到科学探究的整个流程。
3.培养学生的观察能力
进行科学学习首先应该掌握观察的技巧，小学实验教学中对于观察能力的培养，更是在起始阶段就应该进行的教学任务之一。新课程标准要求小学生能够采用合理的观察方法、借助合适的工具观察事物和人物。小学科学教材中，也设计了一些针对性的培养小学生观察能力的实验内容，如利用放大镜观察昆虫标本、观察水的体积变化、观察地形图，等等。在实际教学过程中，要采用合适的教学方式，充分调动起学生的观察兴趣。教师要在教学过程中抓住学生的好奇心，帮助学生懂得在科学实验中观察是非常重要的。
三、结语
经过分析小学科学教材中的实验内容的编排特点及其教学功能，发现教材内容中的实验内容设计基本上是科学合理，符合新课程标准的。但是，在实际的教学过程中，必须采用合适的教学方式，才能真正将教材中实验内容的教学功能发挥出来。
参考文献：
[1] 张丹.小学科学（3～6年级）教材比较及其与《标准》相关性研究[D].四川师范大学，2012.
[2]李莉环.小学科学教材的结构解析研究[D].天津师范大学，2010.
科学小实验过程范文3
关键词：小学科学；教学；探究性
中图分类号：G623.6 文献标识码：B 文章编号：1672-1578（2014）02-0218-02
新课程改革后，《科学》代替了《自然》。小学《科学》是一门以培养学生的科学素养为宗旨的科学启蒙课程，包含科学知识和科学探究两个部分。科学学习以探究为核心，通过探究既让学生获得准确的科学知识，又让他们学习科学的探究方法，发展他们科学探究的能力。这也是一个使学生既感受科学探究的过程，培养他们对科学的兴趣，又培养他们科学思维方法的有效途径。为此，教师在教学中要贯彻《科学》新课标的精神实质，尽量为学生提供实验动手操作的机会，注重培养学生的实验动手能力，树立科学思想和科学探究的精神，为学生的终身发展打下良好的基础。
1.小学科学实验教学概述
小学是人生中一个重要的塑造阶段，教师在对孩子们进行科学文化教育的时候，不能忽视了开发孩子智力的教育。小学开设科学这门课程是对孩子们智力开发和科学知识教育的重要课程。在科学课程的讲授过程中，会涉及到一些自然现象的解释，一些实验常识的验证等。通过让孩子们亲自动手，亲眼见到实验现象的发生，一些自然现象的验证，能够加深他们对科学的理解，能够使他们在生活中遇到同类的问题后用科学的思维来理解和处理。在新课改的要求下，小学科学实验在进行教学的时候，要做到真正的科学实验，而不是像以前纯理论的教学；要让孩子们自己参与到实验当中来，培养他们的动手动脑、大胆思维的能力，科学地进行教学。这样，才能为培养出具有创新能力的人才打下良好的基础。
2.新课程下小学科学实验探究性教学的策略
2.1 利用生活材料进行实验教学有利于培养学生的科学素养。课堂教学要将知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的培养有机地融合。所以，我们在课堂教学中既要充分地利用知识与技能这一载体，让学生在学习科学的过程中发展技能，同时又要注意过程与方法，不要搞成模式化，要通过实施科学探究性的教学让学生们经历基本的科学探究过程，学习科学探究的方法，发展初步的探究能力。再者我们的科学教学应该渗透在学生的科学活动当中，要让学生在学习中不断地形成尊重事实、探索真理的科学态度，继而形成科学的世界观。
科学素养的培养不仅仅是指我们的课堂教学，更应该包括学生的生活。课堂教学与生活有着密切的联系，一方面生活是课堂教学的起点，又是课堂教学的归宿。另一方面课堂教学又不同于一般的生活，它是基于历史与现实指向个体未来的可能生存与发展的一种生活。较好体现"以学生发展为本"的课程理念；让学生真正体会到课堂源于生活，又高于生活。
2.2 建立家庭型的科学探究实验室，让科学实验教学。延伸到学生的日常生活中去诺贝尔化学奖获得者李远哲说过，动手能力实际上是动脑能力，做实验时你先要深刻地动脑思考，真正起作用的还是动脑。所以，实验教学不仅是"做中学"，还要"做中思"，只有重视实验方法的教育，才能有效把握实验的关键点，使学生真正参与到科学实验中来。科学的探究过程不应局限于课堂，而应延伸到学生的日常生活中去，而小学生家庭型科学实验室的建立，正好可以解决这个问题。所谓小学生家庭型科学实验室主要是指在老师的指导下，学生可以在家中或学校收集一些实验材料，如小石子、铁钉、螺母、饮料瓶等生活中的物品，再配备（自制、购买或借用）一些最基本的测量仪表和装置，如温度计等，从而成立了实用性很强的小学生家庭型科学实验室。而它的建立，能使学生进行科学实验活动的范围得到进一步的拓展，可以让学生随时随地开展科学实验活动。此外，家庭里的冰箱、杆秤、体温表等可以做许多实验，也是小学生家庭型科学实验室的重要组成部分。这样，学生不仅能在学校实验室里开展科学研究，在课外、在家中也能像科学家那样去探究、去发现。
2.3 拓宽实验内容，让学生参与。设计实验儿童对周围世界有着强烈的好奇心和探究欲望，他们乐于动手操作，因此科学实验教学不应拘泥于课堂，教师要鼓励学生注意观察生活中的细节，引导学生学会用探究与"自助式"的方法来拓展实验内容。在这一过程中，要根据儿童心理年龄特点，因势利导，鼓励学生根据自己制定的实验计划，设计所需的器材，并能适当地自制实验器材，以此培养他们独立操作的能力和团结合作的精神。为此，要把实验课的探究性与创造性学习的空间充分让给学生，让学生自己设计实验，自行探究。科学实验的本身就能很好地展示知识发生、形成的过程，这一过程，不仅仅是在为学生主动学习创造条件，而且能够更加有效地激发学生对问题或现象加以探究的热情，令学生从一个个小有成就的自主实验中，体验到主动学习和探索求知的快乐。
例如，学生在学会使用温度计后，让学生到室外用温度计测量每天的气温，让他们自己安排测量的时间，自行设计测量方案，并记录每天自己测量到的温度，让学生充分感知温度变化的现象，做个小小的气象员。再如《光是怎样传播》实验，让学生自己设计对比实验，充分感知光传播的现象，证明光确实是沿直线传播的科学结论。
科学小实验过程范文4
一、创新改进实验设计对小学科学的意义
（一）践行新课程教学改革目标
在传统的小学科学教育模式下，学生学习的主动性和积极性得不到有效调动，灌输式的教学形式贯穿于小学科学教育的全过程。老师在教学实践中过于注重学生应试成绩的提升，忽视能力的培养，尤其对于小学生来说，在学习科学知识的过程中，科学思维的培养是十分重要的。良好的科学思维能力也会使学生在以后的学习过程中受益，但是，遗憾的是，老师对此并不重视；相反，把小学科学教育转变为单纯追求应试成绩和教学进度的程式化教学。实验教学的创新，在一定程度上改变了这种传统的科学教学观念，使学生充分地参与到了教学和实验的过程中，培养和锻炼了小学生的创新思维能力，这对提高小学科学教学质量具有十分积极的作用。
（二）有利于培养学生创新实践能力
随着素质教育的观念逐渐深入人心，创新精神和实践能力的培养也成为教育的主旋律，小学科学教学过程中同样也不例外。一直以来，小学科学教师都将教学的重点放在学生应试能力和考试技巧的提升方面，对于学生的创新思维和实践能力的培养并未给予足够的重视，长此以往，将会对学生以后的学习和发展产生一定的不利影响。实验教学在小学科学教学中的应用，可以在一定程度上改变传统教学模式存在的缺陷和弊端。通过对教材中实验内容的创新与改进，学生在开展讨论的过程中，就会充分调动自己的思维，积极寻找解决问题的有效途径，而这种方式恰恰就是培养学生创新思维的重要方法，通过这样的训练，学生的创新思维和实践能力都会相应地提升。
二、小学科学教材中实验设计的改进与创新路径
（一）创新小学科学实验教学模式
从以上分析中可以看出，在素质教育的背景下，当前小学科学教学中的实验教学还存在一定的问题，并且整体教学效率不高，所以，在此过程中，应该提升小学科学教师的实验教学意识，鼓励小学科学教师不断地进行实验教学创新。实验教学具有一定的不确定性，在教学中进行应用时对于教师的综合素质要求较高，所以，教师应该积极开展实验教学的探索和实践，并且在实践中不断总结最适合的教学方式，从中总结出一个适合学生学习和成长特点的科学教学策略，从而使实验设计真正起到提升小学科学教学质量的作用。举例来说，在开展“热是怎样传递的？”教学时候，传统的实验模式是在金属条的一端加热，然后让学生感知热传递的过程，在实验教学创新与改进过程中，教师可以在金属条外面涂上油墨或者指甲油，当热在传导过程中，会发生颜色上的变化，这样一来，整个实验效果就会更加直观，更容易被学生所接受，真正实现了小学科学实验教学的目标。在教学实践中，教师要充分发挥主观能动性，对教材实验进行有效改进与创新。
（二）完善开放式教学评价体系
由于创新实验设计是一种全新的小学科学教学形式，在教学过程中的应用还处于探索的阶段，因此，需要设定一套完善的教学评价监督体系，以便及时发现教学过程中的问题，并且进行针对性的调整。具体来说，在教学实践中，应该在原有的教学评价体系之上，针对实验教学进行适当的调整，并且将学生创新精神和实践能力的考核纳入到教学评价体系之中，改变以往的单纯以应试成绩作为考核学生学习状况和教学质量的标准。另外，完善的教学评价体系可以帮助教师及时掌握学生学习过程中存在的问题和开放式教学存在的缺陷，进而及时进行调整和优化。
（三）把课堂交给学生，突出学生的主体地位
科学小实验过程范文5
【关键词】小学科学 实验 综合素质 教学
【中图分类号】G622 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2013）09-0168-01
一 前言
在新课改的教学背景下，科学课担负着比其他科目更为复杂的任务，它不仅要启蒙学生对于自然科学的认识，带领学生对大自然进行最早期的探索、认知，还要在此过程中着力培养学生的其他综合素质能力，使学生的创新能力、实践能力、观察能力、思维能力等能够得到培养与提升。而在小学科学的教学中，实验教学又是重中之重，它是引导学生用科学的眼光审视事物，进行科学探究的一个主要手段，可以有效培养学生的综合能力素质，能够为小学生今后的发展打下坚实的基础。
二 小学科学课实验教学策略
1.在实验教学中要以学生为主体
新课改明确指出，教学过程当中的主体应该是学生，而老师更多的只是引导者。也就是说，在小学科学课实验教学中，老师主要给予其配合与指导的作用，动手、动脑的更多的应该是学生。如在《土壤中有什么》的教学当中，老师可以带领学生走进校园花坛中观察土壤的情况，通过各种引导，带动学生对土壤产生好奇心理，为实验的开展奠定基础。学生对“土壤”有了兴趣，他们才会真正的进行自主思考，进而才能保证科学课实验教学的有效性，这也正符合课改中对教学工作提出的新要求。当学生对“土壤”的好奇心理能带动起来之后，老师便可以按照预先的教学设计，引导学生进行实际的动手实验，让他们自己去发现“土壤中到底有什么”？在实验的过程当中，老师要注意加强正确的引导，不能让学生进入“误区”，产生一些错误的科学认识。
2.注重学生自主能力的培养
在新课改下，小学科学课实验教学变得比以往更加重要，老师也就可以借助科学课实验来锻炼学生的自主动手能力。如在对实验过程当中所涉及的科学仪器，如弹簧、天平、刻度尺等，都可以作为锻炼小学生动手操作能力的“工具”。虽然在以往的科学课实验教学中，也使用到了这些仪器，但科学老师通常都未对学生的仪器操作进行培养与指导，这就使学生的动手能力得不到有效的提高。
3.注重学生观察能力的培养
小学科学课虽说较为基础，但仍然具有一定的抽象性与综合性，所以必须要通过科学实验，用直观的方式向学生分解与展示抽象的科学知识，帮助他们理解和巩固科学知识，提高分析问题、解决问题的能力，让他们能够树立起正确的科学观。在进行科学实验的过程当中，学生的观察能力显得尤为重要。因为在科学课实验当中，必须以准确的观察为前提，才能通过思考得出进一步的结论。可以说，学生是否具有良好的自主观察能力，是其综合素质能力得以提高的基础，因为对实验的观察越细致、越准确，学生的认识就越丰富、越深刻，思维也就愈加活跃、广阔，分析与解决问题的能力也就越强。
4.注重学生合作能力的培养
新课改下，学生的团队合作能力也被排在了重要位置，而科学课实验，正是培养学生团队合作能力的一个有效方式。所以，科学老师可以通过对学生进行分组，鼓励他们进行团队合作，自行通过实验，得出科学结论。但在实际的分组实验过程当中，老师应该注意以下几个问题：（1）实验难度是否适合让学生进行团队合作自主实验；（2）在分组上学生的学习兴趣是否一致；（3）实验内容是否具有危险性；（4）应充分考虑实际的教学条件等内容。
5.注重学生思维能力的培养
实验是科学课教学的基础，实验不仅提供学习的感性材料，验证科学定律，而且能够提供科学的思维方法，加深对基本知识的认识程度，激发学生的求知欲，培养学生的探究能力。学生在实验过程中，不可能一帆风顺，在老师的适当引导下，从中总结经验教训，不断改进实验，发挥创造性，培养自己的创新思维能力。学生对自然界的事物怀有好奇心，对不懂的现象总喜欢问个究竟，老师应该保护学生的这种精神，可以和学生一起设计实验，组织他们观察现象，通过对实验现象的分析，引导学生用学过的知识去思考，从而培养学生的思维能力。
三 结束语
在小学科学课教学过程当中，要想达成提高学生综合素质能力的目的，就必须从科学实验的角度出发，加大对学生自主能力、观察能力、合作能力以及思维能力的培养，这样才能使小学科学课程发挥出应有的作用、意义。
参考文献
[1]朱胜华.提高小学科学实验教学有效性的策略研究[J].教育科研论坛，2009（12）：70～71
科学小实验过程范文6
【关键词】微世界；科学发现学习；教学策略：行动研究
【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【论文编号】1009-8097（2013）09-0035―06 【DOI】10.3969/j.issn.1009-8097.2013.09.007
一 研究问题
科学发现学习本质上是一种良好的问题解决活动。小学科学发现学习实际上是小学生通过探究科学实验，从而发现并获得科学知识、科学现象，培养科学探究的技能的活动过程。微世界（Mircroworld）是一个经过实证研究证明十分有效的认知学习环境与心智工具（mental tool），尤其适合于发展科学（技）学科的探索与发现学习活动。国外已经有许多微世界应用于科学发现学习的教学经验和实践案例。但在国内，特别是小学科学教学中，还很少有关于微世界的教学应用研究。如何运用微世界促进小学科学发现学习是值得我们深入研究的问题。为此，本研究提出如下三个具体问题：
（1）小学科学发现学习有什么特点，其活动过程是什么？
（2）微世界的功能特性是什么，它在小学科学发现学习中起什么作用？
（3）如何有效地运用微世界支持小学科学发现学习？
二 微世界支持的科学发现学习
1 科学发现学习的含义
科学发现学习（Scientific Discovery Learning）是指学习者通过构造科学实验而进行的发现学习，即学习者像科学家一样，针对某个科学问题，通过提出假设和设计实验的方法，探究、发现并建构其中的基本规律和原理的学习活动。因此，科学发现学习是指在科学教学中，教师通过提供一定的支持和帮助，引导学习者针对某一个科学问题，通过提出假设、设计实验、检验假设、得出结论等步骤探究科学实验，发现并建构其中的基本概念、规律和原理，从而提高科学素养的学习活动。科学发现学习的目标、过程都十分强调学生自己的发现经历，并希望能在这一过程中培养学生的科学探究思维、方法，建构起有关的概念、原理，发展有关的认知技能。
2 科学发现学习的活动过程
De Jong和Nioo曾把科学发现学习称为“探索性学习”（Exploratory Learning），并对科学发现学习的过程做了具体分析，认为这一过程主要由两类活动组成：转化性过程和监控性过程。张建伟和陈琦对科学发现学习进行了结构化分析，认为在科学发现学习过程中，学习者需要完成问题表征与假设形成、实验探索、自我监控与反思概括三种相互联系的活动，这三种活动构成了科学发现学习中相互交织的三条线索。同时还强调，在整个科学发现学习过程中学习者原有的知识经验：领域性知识（domain knowledge）和元知识（meta-knowledge）具有重要的作用。陈刚提出了计算机模拟支持的科学发现学习的活动结构，认为科学发现学习实际上就是学习者在实验空间和假设空间中展开的双重搜索，包括有三个子过程：搜索假设空间、搜索实验空间和证据评估。
综合上述所有观点，笔者认为科学发现学习实际上是学习者通过开展科学实验进行学习，它可归纳为三个基本活动过程：科学探究活动（提出问题、形成假设、设计实验、探索实验、分析实验、得出结论）、自我监控活动（自我计划、自我监控、自我评价）、反思概括活动。在这三种活动中，学习者原有的知识基础（领域性知识、元知识）具有重要的作用。其中，科学探究活动是科学发现学习的基本探索活动。
3 微世界支持的科学发现学习中存在的困难
虽然科学发现学习受到了教育界的普遍欢迎，但是，许多实验研究表明，科学发现学习的实际效果并不一定优于传统的讲授型学习。究其原因，是因为学习者在科学发现学习过程中遇到了各种新的问题与挑战。而通过教学实践发现，在微世界支持的科学发现学习中主要存在以下两方面困难：
（1）学习者在使用微世界开展科学实验探究时，容易将其等同于“游戏”，导致无法发挥微世界的学习功能；
（2）由于受到知识背景和认知发展水平的限制，学习者对科学实验的相关知识和方法理解不够，不知道如何开展科学实验，具体表现在：①不知道怎样从具体的任务情境中选择自己的研究问题；②不能正确地完成实验设计：⑨不知道应该记录哪些实验数据；④较难通过分析实验现象和数据来得出结论：⑤对自己的实验过程不能进行很好的监控和调节，经常是随意地、没有逻辑地开展实验探索。
三 研究方法
为了最终形成一套能够有效促进微世界支持小学科学发现学习的教学策略实施过程和方法，本研究采用行动研究的方法。
1 总体目标的确定
本行动研究的总目标是根据理论分析提出的微世界支持小学科学发现学习教学策略的总体思路，开展行动研究，通过不断修正、完善，提出具体的微世界支持小学科学发现学习的教学策略实施过程与操作原则。根据实际情况，本行动研究将设计成三轮循环，每轮的目标分别为：
（1）第一轮行动目标：探索微世界的使用方法，细化各个并微世界支持小学科学发现学习的活动过程中各个环节的策略，即“知识解释支持策略”、“实验探索支持策略”和“反思支持策略”：（2）第二轮行动目标：修正、完善各个环节的策略；（3）第三轮行动目标：总结微世界支持小学科学发现学习的教学策略和方法，同时分析微世界支持小学科发现学习的教学策略的实施对提升小学生科学素养的作用。
2 实验对象和内容的选择
本研究的实验对象是广州市体育东路小学五（3）班的学生（共30人），确定如表1所示的部分教学专题作为实验教学内容。
“种植外星植物”、“生态瓶”、“维护生态平衡”三个专题是小学科学的重要内容。“种植外星植物”内容侧重于将引导学生根据问题情境提出研究的问题，并根据问题设计对比实验，学会如何从收集的数据中，分析整理信息，从而得出正确的结论；“生态瓶”帮助学生探索在封闭条件下建立良性生态系统的方法，再用于实际生活的研究，从而培养学生的科学探究能力，帮助孩子们形成爱护动物、珍爱生命的意识；“维护生态平衡”引导学生认识自然界的生态系统是一个和谐的整体，需要很长时间才能形成，其中任何一个环节受到破坏，生态系统都可能会失去平衡。
3 微世界的设计与开发
本研究中所使用的微世界的设计理念是为小学生提供模拟真实世界现象的发现式与探索式的学习环境，通过操作微世界中的元件或命令进行模拟实验活动，促进小学生主动探究进行科学发现学习，从而激发小学生主动参与解决问题的能力。
“种植外星植物”这一专题是根据小学五年级《科学》上册（教科版）中“生物与环境一”单元中“设计种子发芽”、“种子发芽实验”、“从实验中获得信息”三个专题内容所涉及的知识点进行设计的拓展内容，该软件在课堂上为学生提供一个虚拟科学实验研究环境，通过探索三种养料A、B、C中，哪种是外星植物“小菱花”生长需要的养料，并找出该养料的最佳分量范围，从而帮助“小菱花”生长得最好，以打破宇宙高度，操作界面如图1。
“制作生态瓶”微世界是针对小学科学五年级内容“生物与环境（二）”中有关生态瓶的内容，主要目的是让学生在构建、观察、改变“微型生态系统”的过程中，加深对生态系统及生物圈的理解，明确非生物、植物、动物之间的依赖关系，软件操作界面如图2。
在“维护生态平衡”微世界软件中，呈现了一条由“草”、“兔子”、“狐狸”三种生物组成的食物链，学生可以通过操作软件开展对比实验，观察这一生态系统50年里草原生物数量的变化，软件操作界面如图3。
4 总体行动方案
（1）将微世界应用于小学科学课堂，探索微世界的使用策略与方法，并制定第一轮行动计划；（2）实施第一轮行动；（3）观察并收集数据，分析效果；（4）反思第一轮行动结果并总结；（5）改进教学，细化策略与方法并制定第二轮行动计划；（6）实施第二轮行动；（7）收集并分析数据，观察结果；（8）反思第二轮行动结果，并改进：（9）以同样的模式进行第三轮行动研究。
四 研究过程、结果与反思
1 第一轮行动方案、过程、结果与反思
本轮行动研究的主要目的是探索微世界的使用方法与策略。作为一种计算机模拟软件，微世界为学生提供了一种模拟真实实验的虚拟环境，因此需要让教师和学生熟悉和适应利用微世界开展科学学习，克服因真实实验和虚拟实验之间的差异造成的困难。
在本轮行动研究中，教师根据教学的需要，在不同的教学环节为学生提供了较为有针对性的支持策略。首先，在开展科学实验探究前，教师利用微世界的演示功能给学生创设了问题情境，并联系旧知识，帮助学生提出研究的问题：接着，教师使用“任务驱动式教学”将微世界中的科学实验分解为两个任务，要求学生借助实验方案和其它辅助工具来完成一定任务，在整个实验探索过程中，教师还采用了搭建“脚手架”、同伴辅导、提供辅助工具（如Excel）、反思等策略。
笔者通过课堂观察、课后对教师和学生的访谈发现，学生对微世界这一新的学习软件充满了好奇和兴趣，并且大部分学生在明确了任务要求后，很快就能熟练操作微世界；学生能够明确实验研究方案的重要性，多数学生能够认真阅读并填写实验方案，但也有不少学生在实验探索过程中不作记录：部分学生利用了Excel进行数据处理，通过分析直观化的图形来得出自己的结论。图4（a）、（b）是学生利用Excel处理的收集到的实验数据所得到的“小菱花”生长曲线图。
但是，通过调查和观察，发现还有以下一些问题有待解决：（1）学生对微世界的“热情”过高，导致他们忽视了对教学目标、教学问题等重要信息的理解，少数学生甚至将操作微世界当做玩游戏，直接影响了教学目标的达成。（2）教师对学生的指导还不够到位。主要体现在两个方面：一是未能把握学生进行科学发现学习的关键环节给予及时和恰当的指导；二是未能对所有学生进行指导，导致学生间学习效果差异较大。针对以上两方面的问题，我们认为可以尝试采取以下措施对微世界支持的小学科学发现学习教学策略加以改进：
（1）在开始实验操作前，对学生的操作权限加以控制，不让学生动手操作微世界，由教师引导学生明确了教学目标和探究任务、提出研究问题、形成了假设并制定了实验计划后，再给予学生操作的权限。
（2）教师加强对教学关键环节的把握，并针对关键的教学环节进行精心的设计，引导学生的概念转变和思维发展。同时，采用同伴辅导和小组协作相结合的策略加强学生之间的互助和协作，最大限度地照顾到学生的水平差异。
2 第二轮行动方案、过程、结果与反思
本轮行动研究的主要目的是细化微世界支持的小学科学发现学习活动过程中各个环节的教学策略，即知识解释支持策略、实验探索支持策略和反思支持策略，并通过课堂观察、课后反思、调查和访谈等方式收集信息，进一步总结三种教学策略的具体应用方法，并及时发现存在问题从而加以改进。
在本轮行动研究中，教师在教学的关键环节，设计了较有针对性的教学策略。在提出问题和形成假设的阶段，教师提供的知识解释支持策略主要包括了讲授法、案例教学法、概念图支架等，为了帮助学生能够理解所要探究的科学问题，教师除了直接讲授，还提供了相关的案例供学生观摩学习，同时还让学生学会利用概念图工具对相关的科学知识进行分析和梳理，训练学生的思维能力，从而建构有关的科学概念。在实验探索阶段，教师分别针对设计实验、检验假设和分析实验三个关键环节为学生提供了相应的实验探索支持策略，包括：搭建“脚手架”、操作示范、提供辅助工具等。
本轮行动研究中，笔者发现：大部分学生已经适应了微世界支持的小学科学发现学习活动，开始将注意力转移到“我要利用微世界来发现”，因此更加重视实验研究方案的阅读和填写，部分学生能自己积极主动地寻找辅助工具进行数据记录和分析。由于本轮行动研究中教学内容所涉及的知识较为复杂，学生在操作微世界和理解实验研究方案的过程中还存在一定的困难。
通过访谈教师发现，在实际教学中，问题提出和假设形成阶段在整个课堂中处于很关键的地位，需要充分引起学生探究的积极性，在明确问题基础上开展实验的探索。因此，除了在教学过程中要为学生提供知识解释支持策略、实验探索支持策略和反思支持策略外，还应考虑在最初的教学环节中，加入任务驱动策略，通过提出任务、分析任务、解决任务等步骤，使学生积极投入探究过程。
通过访谈学生发现，学生主要在两方面还存在着较大的困难：一是不知道如何根据研究问题进行猜想和假设，较难根据分辨猜想和假设选择相关信息：二是不知道应该如何对收集的证据进行推理和解释，从而形成正确的结论。虽然教师在设计教学时，已经针对这两方面的困难提供了相关的学习支持，但还有待于进一步深入分析和解决。
本轮行动研究对教学策略进行细化并改进了相应的实验研究方案，较第一轮行动研究有了较大的改进。但也发现以下问题，针对这些问题，提出改进措施。
（1）发现问题
学生在形成假设和得出结论两个环节还存在着较大困难，需要教师提供更有针对性的教学策略和方法的支持。
（2）改进措施
发挥小组协作探究的优势，利用“同伴辅导”使学生之间互相帮助和促进。
3 第三轮行动方案、过程、结果与反思
本轮行动研究的主要目的是总结微世界支持小学科学发现学习的教学策略的操作过程及方法，分析微世界支持小学科学发现学习教学策略对学生的科学素养发展所起的作用。
在本阶段的教学实验中，主要针对前两个循环中出现的问题进行观察分析，重点关注所提出的教学策略在促进学生开展科学发现学习活动中的有效性。
通过执教教师的反思，可以发现：（1）各种策略的运用有助于学生开展科学发现学习活动，也促进了学生科学素养的发展；（2）教师认为微世界很适合于支持小学科学中部分难以在课堂中完成的科学实验探索，大大提高了学生参与科学探究的积极性，增加了学生体验科学探究过程的机会。
学生对微世界的使用表现出极大的兴趣，访谈发现，学生在科学知识的掌握、科学探究能力、情感态度价值观的发展方面取得了较大的进步。主要表现在：（1）能够应用课堂上所学的知识去解释生活中的科学现象或解决生活中的实际问题；（2）完整地体验了科学探究的过程，增强了动手操作的能力；（3）极大提高了对科学探究的兴趣，并愿意与他人合作和交流。
五 总结与评价
通过三轮行动研究，总结出微世界支持小学科学发现学习的教学策略的实施过程如图5所示，并得出如下结论：
1 微世界支持小学科学发现学习的教学实施步骤包括“明确探究任务――建构问题空间――制定实验计划――开展微世界探索――形成结论――反思评价”六个环节
微世界支持的小学科学发现学习的实施步骤分为：明确探究任务、建构问题空间、制定实验计划、开展微世界探索、形成结论和反思评价。学生在实验探究过程中必须是一名参与者和行动者，实验方案和操作都应尽可能由学生来完成，让学生真正成为知识的探索者。教师在开展教学时，首先要通过设计真实的任务情境帮助学生明确实验探究任务。在科学发现学习活动过程中，教师要引导学生不断地设计实验、开展微世界探索、收集数据，并猜想背后的规律，直到实验数据能够支持所猜想的规律，最终进行总结和反思。教师可通过简单的讲解和示范让学生迅速了解微世界的操作方法和注意事项，以减少学生在实验探索过程中所遇到的困难。
2 微世界支持小学科学发现学习的教学策略包括任务驱动策略、知识解释支持策略、实验探索支持策略、反思支持策略和多元评价策略
通过对微世界支持的小学科学发现学习的教学试验的归纳总结，得出微世界支持小学科学发现学习的教学策略包括了任务驱动策略、知识解释支持策略、实验探索支持策略、反思支持策略和模糊评价策略。在微世界支持的小学科学发现学习中，学生始终是进行探究和发现的主体和中心。在微世界操作中，但由于受到背景知识、思维水平等各面的限制，小学生在利用微世界进行科学发现学习时会遇到各种各样的困难。为了更好地帮助学生激活有关背景知识、提出问题和假设，教师可利用情境、协作、会话等学习环境要素，充分发挥学生的主动性、积极性和创造性，指导学生自主完成实验设计、微世界探索和实验分析与总结，并能对整个学习过程进行有效的计划、监控和调节。
3 微世界支持小学科学发现学习的教学策略的实施对小学生的科学素养发展有促进作用
