大数据引领下的家庭实验室改进探索

卫巍

【摘要】小学科学是一门以科学探究为基础的学科，不进行实验探究就无法获得知识和技能，体会不到探究的乐趣，更无法真正理解什么是科学。但鑒于人们社会文化背景的差异、课堂教学条件的不同，以及教学时间限制（只有短短40分钟）等原因造成我们的课堂往往更重视学生对科学探究中的科学概念和探究结论的掌握，而忽视了学生在科学探究过程知识技能的获得以及情感态度价值观的培养，这就导致学生在学习科学时没有兴趣。

而建立小学科学家庭实验室是对科学课堂教学的很好的补充，利用家校合力，培养学生学科学、爱科学、用科学的主观能动性，家庭实验室不仅衍生了常规科学课堂的时间和空间，更是让学生从日常生活中寻找科学资源及科学素材，从而体现了科学即生活的特色。同时，建立家庭实验室还有利于进一步拓展巩固课内教学，从而有利于提高学生对科学探究的兴趣。

【关键词】大数据;家庭实验室;小学科学

一、学校家庭实验室现状分析。

1.家长的知识层面不同，在亲子实验过程中存在差异，一部分家长无法和孩子一起进行有效的家庭实验，从而造成学生无法顺利完成家庭实验的研究项目。这样学生的家庭对实验项目把握不好方向，久而久之学生就会对家庭实验失去信心产生厌倦。

2.学生没有创意，都单一地研究某一内容，这样的家庭实验，不能达到基于项目化探究的家庭实验要求。比如让学生种植一种植物，研究其生长过程。学生可以选择不同的植物来种植，如，书本上介绍的，凤仙花、油菜花;常见的绿色植物，吊兰、绿萝;有一些网红的，多肉植物，沙漠植物;有一些水生的，碗莲，荷花;还可以种些开花，月季、杜鹃，牵牛花、……可是实验结果不尽人意，但大部分学生的选择都会从众，比较单一，这样不能从多角度研究植物，达不到基于项目化探究的家庭实验要求。

3.由于家庭中实验器材不齐全，使得学生无法开展家庭实验，致使一些实验项目的研究滞后。虽然学生喜欢做实验，但是硬件不足，学生心有余而力不足，这样就会减弱学生的实验积极性。

二、大数据背景下家庭实验室实施方案改进探索。

1.大数据背景下学生科学内容维度分析。

2017年小学科学新课程标准，将小学科学科学概念目标分为“生命科学”“物质科学”“地球与宇宙”和“技术与工程”四方面的内容，从相关义务教育学业质量检测报告中可以得出，目前学生在“常见的物质”、“工程”、“生物与技术”等二级维度上，学习较好;在“生命系统的结构层次”、“生物与环境”、“生命的延续和进化”等二级维度上，较差，这部分内容维度虽然较为直观具体，学生在理解和掌握上似乎比较容易，但事实上要系统的、有层次的掌握该部分内容，让学生在自己的腹中内化形成一个初步的体系，对小学生来说具有较大的难度。

2.大数据背景下学生科学能力水平分析。

学生认知能力水平划分为“了解”、“理解”和“应用”三个维度，从相关义务教育学业质量检测报告中可以得出，目前学生“了解”和“理解”相关能力较强，相对“应用”的探究能力较差，没有掌握相应的探究方法，没有把握一定的探究步骤，对于实验的数据无法进行分析和提炼，对于实验结果只知其然而不知其所以然，无法正确地运用知识科学地解释现象。在科学知识的运用上能力较差，在知识与知识之间无法建构起认识上的联系，同时还反映出学生的思维发展比较薄弱。

3.大数据背景下科学家庭实验室探究。

从大数据对学生学习行为和学习效果的分析可以看出，针对学生在课堂上参与度较低，课堂内探究时间不充分，探究和实验时效不明显的相关内容，需要重新规划和改进家庭实验室中相关的实验计划和内容，对于学生知识掌握中的薄弱环节，在家庭实验室中，会将教学内容与学生的实际生活相关联，帮助学生学会运用所习得的科学知识去尝试解释生活中和自然界的现象。同时，积极鼓励学生多阅读课外科普类读物，增加知识面，开拓视野，建立一定的科学常识的积累。

（1）做好实验计划，掌握引导方向。

教师在要求学生进行家庭实验室项目之前，要做好实验计划，明确引导方向。因为家庭实验是在家中进行的，教师无法在实验过程中进行指导，这就要制订全面的计划。想到可能出现的一些问题，提前做解释。并且还要根据学生的实际情况制订实验的内容，根据家长的知识水平，提前沟通，简要说明实验要领、注意事项，让其起到有效的指导作用。因为家庭实验是针对每个学生进行的，是科学课堂教学的拓展及延伸，它最主要要突出科学的学科性特点，体现科学探究项目化的学习方式，提高学生的科学素养。

（2）立足课堂教学，增强实践能力。

在进行家庭实验室项目过程中，学生可能会遇到很多问题，就要依靠家人帮助。可是家人的认知水平不同，一些家长起不到指导作用。这就要求教师立足课堂教学，深入研究内容。对家庭实验室的研究内容，在课堂上结合一些案例进行讲解，让每个学生明白该实验的操作要领和注意事项，还要对较难的家庭实验研究项目进行详细的划分，让每个层次认知水平的学生，都能够在家顺利完成实验。这样才能真正发挥家庭实验的实际作用，既服务于学校科学课堂教学，又使学生科学知识在实践运用时打好基础，增强学生的实践能力，丰富学生科学课堂的学习内容。

（3）及时跟进实验，进行多元评价。

很多家庭实验室项目研究，并非一天就能完成的，它需要一个过程，小学生很少有这么大的耐心等待，都想早些得到实验的结果。这就需要教师及时跟进实验，进行正确评价。比如教科版四年级科学教材中需要观察植物的一生，了解植物从种子到发芽的条件、生长的条件、开花结果的条件等等，一株植物的生长，可能需要一个月，甚至几个月，同时不同的植物的生长周期也是不一样的，在课堂教学中只能教导学生探究的方法，很难对学生在家中的实验观察进行指导。这时就可以利用家庭实验室来了解学生实验进行的情况，学生可以利用图片、观察日记等方法来进行记录反馈。同时教师还要根据实际情况对学生的实验成果给予评价，还可以让学生之间进行交流，采用互评方式，他们之间的交流、对比，也是一种激励的方式，这样可以让学生享受到成功喜悦，更加积极融入到家庭实验中，乐于探究。

（4）建立大数据追踪评价机制。

大数据平台除了利用现有的学业质量分析模块以外，还可以利用学生过程性的评价资料，如学生成长写实记录档案，通过数据分析进一步改进家庭实验室项目，完善家庭实验室的评价机制。

教师需要定期组织学生开展形式多样的实验成果展示，如“家庭实验室”班级交流会、“家庭实验室”科学成果展，利用学校微信公众号进行学校优秀“家庭实验室”评选、宣传等。同时教师可以辅导家庭实验室完成效果优秀的同学，在家庭实验成果的基础上，进行科技小发明、小制作，撰写科技小论文，力争在各级比赛中获奖。让这些学生先取得成功的体验，获得学业上的成功，进而带动全班学生建设属于自己的家庭实验室。

三、大数据背景下家庭实验室案例分析。

1.家庭实验室的“家庭位置”划分。

学校目前家庭实验室内内容上结合教材包括了化学——“厨房实验室”;生物——“阳台实验室”;物理——“客厅实验室”三部分，基本囊括了教材内容并且让小学科学内容与初中相关学科相联系，对于实际操作家庭更容易上手。

2.家庭实验室的“实验时长”划分。

对于学生的家庭实验观察，结合生活实际，有的是课堂教学的补充和衍生，有的是课堂科学实验的对比验证，有的是在学校无法完成的常时间爱你观察，根据以上情况，学校家庭实验室根据实验所消耗時间的长短开设了“十分钟餐后实验”;“早出晚归日实验”;“日积月累周实验”等形式的家庭实验室实验计划。

以教科版三年级教材为例，主要包括以下方面内容：物质科学——水、空气，物质的运动;地球与宇宙——天气，太阳、地球和月球;生命科学：——动物的一生。其中三年级下册第二单元的内容《动物的一生》，教材中以研究蚕的一生为载体，由蚕的生命周期延伸到昆虫的生命周期，再到更多动物的生命周期。但是在教材的进度安排中，3-4月由于桑树的生长规律，桑叶并不容易获得，所以在家庭实验中，学校在家庭实验室中开展了蚂蚁的观察活动，组织学生在家里通过蚂蚁观察箱观察蚂蚁的结构及生活习性，在“餐后实验”中观察蚂蚁的“交流”、“通信”;在“日实验”中观察蚂蚁对食物的搬运，在“周实验”中观察蚂蚁的筑巢等等，让学生通过蚂蚁的研究再对比蚕的研究，从个别到普遍，从个性到共性构建动物生命周期的模型，通过对昆虫不同阶段生命的形态结构以及生命活动现象的探究和观察，帮助学生深刻理解结构和功能的关联。

同时在家庭实验室的观察中，饲养、观察、记录、交流、展示等活动环环相套，有效地培养了学生的观察现象、记录现象、归类整理探究资料、提取有效信息进而得出结论等能力，引导学生用结构与功能、局部与整体、多样性与共同性相统一的观点来认识世界。

小学科学教学提倡学生到生活中学习科学，感受科学，充分建好家庭实验室，利用好家庭实验室，发挥家校合力，让学生感受到科学就在自己的身边，学好科学在生活中的用处是那么的广泛，从而对周围世界充满强烈的好奇心和探究欲，产生对科学探究的浓厚兴趣，形成学科学、用科学的良好习惯，获得真正的长足发展。

参考文献：

[1]王薇斌.借鉴行知思想，建立"家庭实验室"[J].小学时代（奥妙），2020（7）：29-30.

[2]郭群荣.小学科学家庭实验室建设探讨[J].读写算（教育教学研究），2014（17）：105-105.