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临近期末，听到这样一件事：一个四年级的学生拿着科学模拟试卷找到父亲说：“老爸，老师要求背试卷，你看我背，过关后请你签字。”这位家长是懂教育人士，他拿过科学试卷问道：“背试卷？科学需要死记硬背？”学生回答：“科学老师说把这些试卷背完才能考好。”父亲又问道：“你喜欢用背的方式学习吗？”学生回答道：“很讨厌。”父亲又问道：“这些科学实验你做过吗？”学生回答：“没有。”父亲把试卷交还给了学生，面带愠色地说：“我要去问问老师，科学学习怎么能不做实验，靠死记硬背得高分？这种高分宁愿不要！”
这件事发人深省，折射出许多教育问题。如，社会、家长的需求和期望与部分学校质量评价之间的矛盾;老师的教学价值取向与学生的学业成绩、素养培养之间的矛盾;学生渴望的学习方式与现实之间的矛盾;等等。很多家长认识到，纯粹的应试学习对学生是一种戕害，他们越来越重视学生探究实践的能力与高阶认知、高阶思维等素养的发展。因此，社会的进步对科学教育提出了更高的要求。
一、获取知识不是学习科学的唯一目的
科学是小学阶段的一门基础课程，是以培养学生的科学素养为宗旨、集实践性与综合性为一体的重要基础学科。有效的科学教育是学生将来继续深入学习的基石，是培养他们应具备的、能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力的重要途径。在科学技术日益影响我们生活的今天，一个人科学素养的高低，会影响个人的价值观、世界观以及对工作生活中许多问题的认知，还会对其生活质量产生重要影响。因此，获取知识并不是学习科学的唯一目的，学习背后软素养的提升，才是科学学习的最大价值与意义。
国际上普遍将科学素养概括为：了解科学知识、了解科学研究过程和方法、了解科学技术对社会和个人所产生的影响三部分。在科学教育探究与实践结合日益紧密的今天，国家2017年颁布的《义务教育小学科学课程标准》（以下简称“新课标”），根据培养小学生科学素养的要求，确定了我国小学科学课程标准由科学概念，科学探究，科学态度和科学、技术、社会与环境四个维度的目标组成。这里的科学概念就是日常生活中人们认为的科学知识。小学科学课在具体的实施中，要求以科学概念和科学探究为主线，采用双螺旋发展的方式同步推进，科学态度和科学、技术、社会与环境为辅线，与之协同发展。科学知识的获取必须建立在科学探究的基础上，在科学探究的过程中逐步完成科学概念的意义建构，并在这一过程中渐进培养学生的科学态度，提升学生对科学、技术、社会与环境的认知。科学探究注重的是学习过程，它既是目标之一，同时也是完成其他三个目标的必需载体与重要途径。在小学科学教育中，科学探究倡导在实践中探究，在探究中实践，脱离了实践就无法真正地完成探究。科学探究由发现问题、假设推论、制定计划、实验论证、数据采集与分析、得出结论与完善、知识联系与应用等步骤组成，科学知识只有通过真实的科学探究，才能完成意义建构。科学态度、科学精神、科学思维以及情感态度价值观等软素养，也只能在科学探究的过程中，通过学生亲身的经历、具身的体验与深刻的感悟，才能得到逐步提升。机械记忆与重复刷题、只求结果的学习方式，忽略了探索与实践的过程，没有实践过程的科学教学无法使学生形成科学素养，得到的知识概念也只能是一些没有联系、没有意义的文本而已，而有效的实验教学能较好地解决这一问题。
二、有效的实验教学能完成知识、能力与其他软素养的同步建构
实验教学就是集发现问题、做出假设、进行推论、设计实施、现象分析、得出结论、拓展应用为一体的系统性学习。实验教学倡导让学生像科学家一样去探究，使其在体验过程中逐步形成科学思维方式与思考方法，不断提升科学方法的层次。实验教学还强调学生要像工程师一样，应用科学方法进行设计与物化，并在此过程中提高自身的知识迁移能力、知识应用能力，反思知识形成的过程，发展创新思维，让学以致用得到实现。与刷题、机械识记相比，实验教学的短板是获取知识需要花费更多的时间，最大优势则是，学生在获取知识的同时，高阶思维、实践能力与科学方法等软素养能得到同步发展，这是刷题与机械识记所不能达到的。只注重分数的应试教育，最多仅完成了获取知识这个目标，而严重忽略了学生思维发展与科学方法的漸进形成规律以及应用能力的提升，造成了许多学生高分低能这一怪象。同时，学习过程中实验的缺失，让学生丧失了动手与合作的机会，压制了他们爱玩的天性，剥夺了他们协作能力发展的机会，使他们逐渐失去学习兴趣。
由此可见，实验教学有助于激发学生的学习兴趣，有助于满足社会、家长对教育的需求，有助于素质教育在学校教育中落到实处，同时还可促使老师不断学习与创新教法，以适应素质教育与应试教育同时兼顾的要求。
三、基于育人功能视野的实验教学实施策略
实验教学是国家课程方案和课程标准规定的重要教学内容，是培养创新人才的重要途径。实验教学的价值在于，在课堂教学中以实验为中心，引导学生经历完整的科学探究过程，通过典型化的科学实验重现，完成科学概念的意义建构与软素养的协同发展。现实的中小学科学实验教学有种非常不好的倾向：讲实验。讲实验有两种方法：一是只讲不做，目的是应付考试;二是老师把知识点告诉学生，并对实验的具体操作步骤进行讲解，而学生只是根据老师给予的步骤去操作，去验证实验结果。这样的教学方式忽略了学生科学思维的发展、设计能力的培养与科学习惯的养成等，使实验教学的育人功能大打折扣。现将本人开展实验教学的一些教学理念与操作经验与大家分享。
（一）引导假设与探索，培养学生抽取关键问题的能力
实验的内容一定要基于情境，最好来自生活或自身原有的知识与经验，而关键性的问题是隐藏在复杂的真实情境之中、和众多问题交织在一起的。在教学中，老师不应直接告诉学生拟研究的问题，而应引导学生去经历抽丝剥茧的过程，在众多问题中找出关键问题，进行假设与探索，在这一过程中完成对学生逻辑思维与抽取关键问题能力的训练，从而形成方法。经过这样的不断训练，学生再面对生活中的复杂问题时，就不会不知所措，而是能应用科学思考方法，迅速聚焦于关键问题，为后续解决问题的方案设计确定方向。 （二）强调科学推论，为学生能像科学家一样思考创造机会
聚焦问题后，就要提出自己对问题的假设与解释。这是一个寻找解决问题可能性与寻求最佳途径的过程，此过程由假设与推论两部分组成。在教学中，一开始学生会提出众多不同的解释，面对这些解释，老师尽可能要求学生说出这些解释的依据，即要有基于已有知识理论与生活经验，对自己的解释进行推论。这个过程正是落实科学思维与方法、理性思考与习惯的培养，完成像科学家一样思考的重要步骤，是学生逻辑推理能力提升、知识迁移应用能力提高、系统思维快速发展的重要途径。
（三）重视实验设计，训练设计思维，促进学生全脑发展
让学生自己设计实验去实证自己的推论是许多老师在实验教学中容易忽略的环节。脑科学的研究成果表明，传统的科学探究活动大多为意义性研究，强调的是左脑思维，而设计思维则是实用性研究，强调的是右脑思维。为学生提供充足的实验材料，在老师帮助下，让学生进行自主的实验设计，既有利于学生全脑思维的发展，同时也能将“像工程师一样去创造”的教育理念落实于实验教学中，促进学生科学设计能力、科学实验能力、系统思考能力等的提高。
（四）应用学科融合，完成科数强强联合
科学是短程推理，数学是长程推理，二者在思维方式上具有共通性。除此之外，学习数学的重要目标之一就是应用，在科学研究中一定要发挥数学的工具与解释作用。实验教学中众多的数据记录需要应用数学知识，众多的数据分析需要应用数学思维，众多的实验结果也可以运用数学语言进行表达。老师在设计实验教学环节的时候，可以根据学生的具体学情和实验探究的需要，将记录表格的设计、实验结果的数学表达、数学学习方法的迁移与实验教学进行融合。这样的融合能让数学充分发挥工具与共振作用，同时培养学生跨学科整合的能力，促进融合创新科学方法的生成。
（五）关注结论描述，夯实底层建构
科学探究最重要的任务之一就是科学发现。科学发现就是通过科学探究，找出问题的本质或找到事物运行的规律，并用最简洁科学的语言进行表达，这就是人们常说的概念。在应试教育中，通常就是让学生直接对概念进行机械式的识记，而育人理念下的实验教学，则要求学生基于实验现象与实验数据，对概念进行尝试性描述，并在老师指导下对其不断完善。学生科学描述方法和能力不断提高，才能有效地将“底层建构”落细于实验教学。经历这样的过程后，学生不但掌握了知识，并且还明白了知识形成的原因，这样，掌握的知识才容易迁移与灵活应用，从而破解应试教育中学生虽然背了大量概念，但只要题型与问题环境一改变，学生就一筹莫展、无从下手的问题。
（六）强调应用实践，为学生创造學以致用机会
学以致用，是教育最根本的价值诉求。实验教学是将理论知识转化为实践应用的重要载体，将传统实验教学的范畴进行拓展，不以得出科学结论为终极目标，而应以现有结论为新的起点，创设更多的知识应用场景，恰当地利用课内与课外的时间，为学生创造更多的知识应用机会，落地科学应用方法的培养。
基于全面育人视野下的实验教学，反对机械式记忆，注重科学探究与实践的过程，践行科学思维与习惯的培养，倡导对知识形成过程的亲身经历与充分体验。这样的教学方式有利于发挥实验教学的最大育人价值，对学生科学素养的形成具有积极的促进作用，有助于在学校教育中将核心素养与“五育”并举落实、落小、落细。广大的科学老师，让我们一起行动起来，做让社会满意、让家长放心、让学生快乐、促自己专业能力不断提升的幸福科学老师。
【本文系2019年度四川省名师名校长专项重点课题“西部少数民族地区农村小学科学特色校本课程资源建设研究”（课题批准文号：川教函〔2019〕514号）的研究成果;“中国STEM教育2029创新行动计划”立项课题“STEM理念与小学科学教材（教科版）深度融合实践研究”（项目编号：2018STEM139）的研究成果。】
这件事发人深省，折射出许多教育问题。如，社会、家长的需求和期望与部分学校质量评价之间的矛盾;老师的教学价值取向与学生的学业成绩、素养培养之间的矛盾;学生渴望的学习方式与现实之间的矛盾;等等。很多家长认识到，纯粹的应试学习对学生是一种戕害，他们越来越重视学生探究实践的能力与高阶认知、高阶思维等素养的发展。因此，社会的进步对科学教育提出了更高的要求。
一、获取知识不是学习科学的唯一目的
科学是小学阶段的一门基础课程，是以培养学生的科学素养为宗旨、集实践性与综合性为一体的重要基础学科。有效的科学教育是学生将来继续深入学习的基石，是培养他们应具备的、能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力的重要途径。在科学技术日益影响我们生活的今天，一个人科学素养的高低，会影响个人的价值观、世界观以及对工作生活中许多问题的认知，还会对其生活质量产生重要影响。因此，获取知识并不是学习科学的唯一目的，学习背后软素养的提升，才是科学学习的最大价值与意义。
国际上普遍将科学素养概括为：了解科学知识、了解科学研究过程和方法、了解科学技术对社会和个人所产生的影响三部分。在科学教育探究与实践结合日益紧密的今天，国家2017年颁布的《义务教育小学科学课程标准》（以下简称“新课标”），根据培养小学生科学素养的要求，确定了我国小学科学课程标准由科学概念，科学探究，科学态度和科学、技术、社会与环境四个维度的目标组成。这里的科学概念就是日常生活中人们认为的科学知识。小学科学课在具体的实施中，要求以科学概念和科学探究为主线，采用双螺旋发展的方式同步推进，科学态度和科学、技术、社会与环境为辅线，与之协同发展。科学知识的获取必须建立在科学探究的基础上，在科学探究的过程中逐步完成科学概念的意义建构，并在这一过程中渐进培养学生的科学态度，提升学生对科学、技术、社会与环境的认知。科学探究注重的是学习过程，它既是目标之一，同时也是完成其他三个目标的必需载体与重要途径。在小学科学教育中，科学探究倡导在实践中探究，在探究中实践，脱离了实践就无法真正地完成探究。科学探究由发现问题、假设推论、制定计划、实验论证、数据采集与分析、得出结论与完善、知识联系与应用等步骤组成，科学知识只有通过真实的科学探究，才能完成意义建构。科学态度、科学精神、科学思维以及情感态度价值观等软素养，也只能在科学探究的过程中，通过学生亲身的经历、具身的体验与深刻的感悟，才能得到逐步提升。机械记忆与重复刷题、只求结果的学习方式，忽略了探索与实践的过程，没有实践过程的科学教学无法使学生形成科学素养，得到的知识概念也只能是一些没有联系、没有意义的文本而已，而有效的实验教学能较好地解决这一问题。
二、有效的实验教学能完成知识、能力与其他软素养的同步建构
实验教学就是集发现问题、做出假设、进行推论、设计实施、现象分析、得出结论、拓展应用为一体的系统性学习。实验教学倡导让学生像科学家一样去探究，使其在体验过程中逐步形成科学思维方式与思考方法，不断提升科学方法的层次。实验教学还强调学生要像工程师一样，应用科学方法进行设计与物化，并在此过程中提高自身的知识迁移能力、知识应用能力，反思知识形成的过程，发展创新思维，让学以致用得到实现。与刷题、机械识记相比，实验教学的短板是获取知识需要花费更多的时间，最大优势则是，学生在获取知识的同时，高阶思维、实践能力与科学方法等软素养能得到同步发展，这是刷题与机械识记所不能达到的。只注重分数的应试教育，最多仅完成了获取知识这个目标，而严重忽略了学生思维发展与科学方法的漸进形成规律以及应用能力的提升，造成了许多学生高分低能这一怪象。同时，学习过程中实验的缺失，让学生丧失了动手与合作的机会，压制了他们爱玩的天性，剥夺了他们协作能力发展的机会，使他们逐渐失去学习兴趣。
由此可见，实验教学有助于激发学生的学习兴趣，有助于满足社会、家长对教育的需求，有助于素质教育在学校教育中落到实处，同时还可促使老师不断学习与创新教法，以适应素质教育与应试教育同时兼顾的要求。
三、基于育人功能视野的实验教学实施策略
实验教学是国家课程方案和课程标准规定的重要教学内容，是培养创新人才的重要途径。实验教学的价值在于，在课堂教学中以实验为中心，引导学生经历完整的科学探究过程，通过典型化的科学实验重现，完成科学概念的意义建构与软素养的协同发展。现实的中小学科学实验教学有种非常不好的倾向：讲实验。讲实验有两种方法：一是只讲不做，目的是应付考试;二是老师把知识点告诉学生，并对实验的具体操作步骤进行讲解，而学生只是根据老师给予的步骤去操作，去验证实验结果。这样的教学方式忽略了学生科学思维的发展、设计能力的培养与科学习惯的养成等，使实验教学的育人功能大打折扣。现将本人开展实验教学的一些教学理念与操作经验与大家分享。
（一）引导假设与探索，培养学生抽取关键问题的能力
实验的内容一定要基于情境，最好来自生活或自身原有的知识与经验，而关键性的问题是隐藏在复杂的真实情境之中、和众多问题交织在一起的。在教学中，老师不应直接告诉学生拟研究的问题，而应引导学生去经历抽丝剥茧的过程，在众多问题中找出关键问题，进行假设与探索，在这一过程中完成对学生逻辑思维与抽取关键问题能力的训练，从而形成方法。经过这样的不断训练，学生再面对生活中的复杂问题时，就不会不知所措，而是能应用科学思考方法，迅速聚焦于关键问题，为后续解决问题的方案设计确定方向。 （二）强调科学推论，为学生能像科学家一样思考创造机会
聚焦问题后，就要提出自己对问题的假设与解释。这是一个寻找解决问题可能性与寻求最佳途径的过程，此过程由假设与推论两部分组成。在教学中，一开始学生会提出众多不同的解释，面对这些解释，老师尽可能要求学生说出这些解释的依据，即要有基于已有知识理论与生活经验，对自己的解释进行推论。这个过程正是落实科学思维与方法、理性思考与习惯的培养，完成像科学家一样思考的重要步骤，是学生逻辑推理能力提升、知识迁移应用能力提高、系统思维快速发展的重要途径。
（三）重视实验设计，训练设计思维，促进学生全脑发展
让学生自己设计实验去实证自己的推论是许多老师在实验教学中容易忽略的环节。脑科学的研究成果表明，传统的科学探究活动大多为意义性研究，强调的是左脑思维，而设计思维则是实用性研究，强调的是右脑思维。为学生提供充足的实验材料，在老师帮助下，让学生进行自主的实验设计，既有利于学生全脑思维的发展，同时也能将“像工程师一样去创造”的教育理念落实于实验教学中，促进学生科学设计能力、科学实验能力、系统思考能力等的提高。
（四）应用学科融合，完成科数强强联合
科学是短程推理，数学是长程推理，二者在思维方式上具有共通性。除此之外，学习数学的重要目标之一就是应用，在科学研究中一定要发挥数学的工具与解释作用。实验教学中众多的数据记录需要应用数学知识，众多的数据分析需要应用数学思维，众多的实验结果也可以运用数学语言进行表达。老师在设计实验教学环节的时候，可以根据学生的具体学情和实验探究的需要，将记录表格的设计、实验结果的数学表达、数学学习方法的迁移与实验教学进行融合。这样的融合能让数学充分发挥工具与共振作用，同时培养学生跨学科整合的能力，促进融合创新科学方法的生成。
（五）关注结论描述，夯实底层建构
科学探究最重要的任务之一就是科学发现。科学发现就是通过科学探究，找出问题的本质或找到事物运行的规律，并用最简洁科学的语言进行表达，这就是人们常说的概念。在应试教育中，通常就是让学生直接对概念进行机械式的识记，而育人理念下的实验教学，则要求学生基于实验现象与实验数据，对概念进行尝试性描述，并在老师指导下对其不断完善。学生科学描述方法和能力不断提高，才能有效地将“底层建构”落细于实验教学。经历这样的过程后，学生不但掌握了知识，并且还明白了知识形成的原因，这样，掌握的知识才容易迁移与灵活应用，从而破解应试教育中学生虽然背了大量概念，但只要题型与问题环境一改变，学生就一筹莫展、无从下手的问题。
（六）强调应用实践，为学生创造學以致用机会
学以致用，是教育最根本的价值诉求。实验教学是将理论知识转化为实践应用的重要载体，将传统实验教学的范畴进行拓展，不以得出科学结论为终极目标，而应以现有结论为新的起点，创设更多的知识应用场景，恰当地利用课内与课外的时间，为学生创造更多的知识应用机会，落地科学应用方法的培养。
基于全面育人视野下的实验教学，反对机械式记忆，注重科学探究与实践的过程，践行科学思维与习惯的培养，倡导对知识形成过程的亲身经历与充分体验。这样的教学方式有利于发挥实验教学的最大育人价值，对学生科学素养的形成具有积极的促进作用，有助于在学校教育中将核心素养与“五育”并举落实、落小、落细。广大的科学老师，让我们一起行动起来，做让社会满意、让家长放心、让学生快乐、促自己专业能力不断提升的幸福科学老师。
【本文系2019年度四川省名师名校长专项重点课题“西部少数民族地区农村小学科学特色校本课程资源建设研究”（课题批准文号：川教函〔2019〕514号）的研究成果;“中国STEM教育2029创新行动计划”立项课题“STEM理念与小学科学教材（教科版）深度融合实践研究”（项目编号：2018STEM139）的研究成果。】