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幼儿科学探究品质培养的一点尝试
在学习二十大精神多次看到:“完善科技创新体系,坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位”、“强化国家战略科技力量,提升国家创新体系整体效能”、“加快实现高水平科技自立自强,以国家战略需求为导向,集聚力量进行原创性引领性科技攻关,坚决打赢关键核心技术攻坚战”......
中共中央政治局2022年4月29日召开会议,审议《国家“十四五”期间人才发展规划》,会议指出:要大力培养使用战略科学家,打造大批一流科技领军人才和创新团队,造就规模宏大的青年科技人才队伍,培养大批卓越工程师。《光明日报》( 2022年04月30日01版)
......“科技创新”在国家发展战略中的地位,以及国家对“科技人才”的需要,刻不容缓。
作为幼儿园的管理者,如何在幼儿园时期开始,着力培养孩子的科学兴趣、探究品质,为培养未来的科技创新人才助力,是值得思考的问题,也是责无旁贷的义务。
在这样的大背景及思考下,我们幼儿园大胆尝试以“科学实验”为特色课程,探索不同实验材料与完成活动目标的关系,探索不同实验材料与幼儿操作过程难易的关系,探索不同实验材料与幼儿对实验结果认知的关系。同时,我们幼儿园申请并开展了“实验材料与幼儿科学探究品质发展关系的探究”的课题研究。
一、幼儿能否做科学实验
科学现象就在孩子们身边,但因孩子们有关科学方面的生活经验有限,因此相对科学领域的生成活动及活动延伸较难开展。而我们的研究目标就是通过提供适宜的实验材料,让孩子们自己动手操作、实验、观察和亲身体验,通过实验的结果去验证身边常见的科学现象的科学道理,从而丰富孩子们对科学现象的认知经验,培养孩子喜欢观察、乐于发现这种良好的探究品质。那么,我们带着孩子们做了哪些实验呢?
(一)、好玩的物理现象
1.溶解与饱和
溶解现象是孩子们生活中经常遇到的,并通过做“糖哪去了”“盐不见了”等实验,充分理解了溶解的概念。但是与之相对的“饱和”现象孩子们还并不了解。于是,老师抓住孩子早上入园喝淡盐水漱口时,经常讨论盐水“咸一点”、“淡一点”这样的时机,带着孩子一起做饱和的实验。材料是水杯、水、搅拌棒和盐。首先,老师让孩子们尝试在半杯水里一点点地放入盐。通过实验孩子们发现,当盐加到一定量之后,就无法继续溶解(图一),“老师,我加的盐不溶解了,都在杯底。”“我的也不溶解了”“可能搅拌的力量不够吧”“怎么搅拌这些盐就是不溶解了呢”......这时老师很有指导策略地引导:“小朋友们想象一下,我们吃饭的时候会吃饱,就不想继续吃了,因为我们小肚子已经装满,装不下了”。孩子们立刻明白了:“水也是这样,水也吃饱盐了”、“水也吃不下那么多盐,所以多出来的盐,水不想吃”......这时候,孩子们完全理解了“饱和”这一现象,老师这时才告诉孩子们这种现象就叫做“饱和”。然后,老师又提示孩子们“把水杯里的水加满会怎么样”?结果是把半杯水加满后经过搅拌原来饱和的盐又溶解了,于是孩子们知道了水越多能溶解的盐就越多。后来,在老师的引导提示下,怎么把盐变回来呢?孩子们又把盐水杯拿到阳台上去晒,让太阳把水晒干看看盐能不能出来(图二)。孩子们每天去观察,每天水位都会下降一点,于是孩子们又理解了“蒸发”的概念。有趣的是,过几天盐真的被晒就出来了。孩子们一起观察实验结果,惊喜的发现,有的孩子的盐杯里晒出盐完美的结晶,在阳光下照射下,晶莹透亮,可以清楚地看到不同的形状。于是孩子们又初步了解了“结晶”是什么,这真是意外的收获。
2.空气压力
空气压力无处不在,正因为如此我们才感受不到它的存在,孩子们更是难以理解。怎么才能让孩子们通过浅而易懂的实验来感受到空气压力的存在呢?一开始老师带着孩子们用装满水的水杯和一张卡纸做实验:把卡纸盖在水杯上,然后快速倒过来,结果卡纸没有掉下来,水杯里的水也没有洒出来。但是,这个实验并没有让孩子们真切地感受到正是空气压力顶住了卡纸才没有掉下来,而是反复回答说:“水把卡纸粘住了”。实验虽然成功了但是让孩子们感受到空气压力的存在的目标并没有达成。于是,在教研时间,老师们经过热烈讨论和反复实践,调整了实验材料,又带着孩子们做了两个实验。
实验一:针管里的大力士。材料很简单,两条针管连着一段胶管、与针管直径相同的泡沫球。首先让孩子们把一支针管的塞子拔出一半,然后把另一端用手紧紧地堵住再推塞子。孩子们当然是推不动塞子的,力量大的男孩子也推不动。那就把塞子拔出来吧,同样也拔不动,孩子们感受到了一股力量。然后让孩子把两条针管连起来尝试,两边的塞子同时往中间推还是推不动,但是相互推能推动,只是中间总是空着一段距离,两个塞子不能靠近(图三)。这个力量就是来源于这段空气,孩子们感叹:空气的力量可真大。但是孩子们发现只要有一端漏一点空隙,这个力量就没有了,于是孩子们总结出了秘密:就是在“封闭”的空间里,空气有力量。那到底这个力量有多大呢?老师让孩子们把连着的两支针管其中一端的塞子拔掉,然后把泡沫球堵在针管里面,鼓励孩子们想一想怎么让小球出来呢?孩子们立刻想到了,还相互交流“别漏气”“用小球堵严”。然后推动另一端的塞子,小球“砰”的一声弹出老高。孩子们玩的不亦乐乎,不停地说“我的空气力量大”,“我的空气力量更大”。
实验二:水钻到瓶子里。实验材料也很简单:圆盘,水、瓶子,蜡烛,老师把蜡烛点燃固定在圆盘上,然后在圆盘里加了红色的水(便于观察)。老师:如果把瓶子倒扣住燃烧的蜡烛,请小朋友观察会发生什么?孩子们因为做过“熄灭的蜡烛”实验,就嚷嚷起来“火会熄灭”,“因为瓶子里的空气没有了,火就灭了”。老师提示道:可是我这一次还在蜡烛周围加了水,以前没有加水,你们要不要来试试会有什么不一样?于是孩子争先恐后地来做实验,当看到蜡烛慢慢熄灭的同时,奇迹发生了,瓶子外面的水咕噜咕噜急急地钻进瓶子里面(图四),有些茫然。老师提示说,刚才你们说蜡烛熄灭是因为什么了呀“因为瓶子里面没有空气了”,“那瓶子外面有没有空气呢”老师接着追问道。这时孩子们恍然大悟,“瓶子里面没有空气是封闭的”,“外面的空气用力把水挤进瓶子里了”。于是孩子们进一步理解了空气压力。
除此以外,老师们还利用各种材料带着孩子做了水的张力,承重力,电流等等的实验,孩子们对科学实验活动的兴趣与日俱增。
(二)、神奇的化学反应
1.小苏打和白醋
出生六七十年代的人,小时候几乎都自制过汽水,甘甜可口记忆犹新。我们就把这个简单好玩的实验带着孩子们做起来。材料是玻璃瓶、气球及小苏打和白醋。操作也很简单:把玻璃瓶里放进三分之一白醋,在气球里放进三分之一小苏打到气球底部,然后把气球的口套上瓶子口,再把气球拉直让里面的小苏打掉进瓶子里。于是奇迹发生了:小苏打和白醋混合后产生的气体快速地把气球吹了起来,孩子们非常兴奋,不停地说“产生气”,“瓶子里有气在吹气球”。但是老师并没有告诉孩子们所产生气体的名字,而是让孩子们把这个小任务带回家,和父母再做一遍,看看爸爸妈妈是否知道这是什么气体,明天来告诉大家气体的名称是什么?到了第二天,孩子们不等老师提问,迫不及待地相互交流起来:“我爸爸告诉我了,小苏打和白醋混合的气体叫二氧化碳”、“我也知道叫二氧化碳,我还知道里面有碱和酸呢”、“我爷爷还给我做汽水了呢,很好喝”。结论不言而喻,原物质成了新物质的实验就是化学实验。
2.碘与淀粉
实验很简单两种材料混合后就变成了蓝色。但是老师告诉孩子们,我们吃的很多食物里都含有淀粉,淀粉对身体有很大的帮助。那么哪些食物里有淀粉呢?于是老师带着孩子们到伙房要来一些食物:馒头、大米、红豆、土豆、菠菜、茄子、香蕉、苹果等。回到教室,孩子们逐一用碘去尝试:“馒头变颜色了,馒头里有淀粉”、“菠菜没变颜色没有淀粉”、“哇,香蕉里面也有淀粉”。老师又继续提醒孩子们,有的食物煮熟了之后才能发现是不是含有淀粉哦,请小朋友回到家里继续实验,看看还有哪些食物里含有淀粉。第二天孩子们又带来了许多表征,相互交流哪些食物里还有淀粉,老师借机提示孩子们:每种食物都含有不同的营养,所以不要挑食哦。
结论:经过一年多的尝试,我们总结出只要给孩子提供适宜的实验材料,科学实验并不高深,实验活动孩子们完全能做、愿意做并渴望去做。使孩子们更加善于发现身边的现象,喜欢追问为什么,乐于摆弄和探索。所以,我们的研究是有价值的。
二、幼儿是否理解做过的实验
或许有人质疑,这些科学实验是否难度偏大,甚至会认为是否超出《纲要》、《指南》目标。我们在开展课题研究之前就再次梳理了《指南》中关于“科学”领域目标中“科学探究”这一目标。“科学探究”包含了三个子目标:亲近自然喜欢探究;具有初步的探究能力;在探究中认识周围事物和现象。我们完全遵照《指南》中关于科学探究的“教育建议”来开展相应的科学实验活动,以此达成这三个目标。那么,如何验证孩子们理解了呢?
1.天才表征
幼儿表征也是一种记录方式,用来表达自己的记忆、设想和感受,是把获得的经历在脑海中呈现出来的信息,然后用自己理解的图像或符号表达出来。最开始的时候,连我们老师也质疑:让孩子们来表征实验过程能做到吗?但是,当孩子们表征出自己的所见所做之后,老师们都惊呆了,直呼:老师也做不到啊,都是天才的孩子们。例如:水钻进瓶子里(图六)、密度与扩散(图七)等等。孩子们不但能用自己的方式表征出来,还能大胆地去表诉自己实验的过程及实验结果。有的孩子在表征过程中,还能标注出实验步骤,第一步做了什么,第二步做了什么,有的孩子用数字表示,有的孩子能用箭头来表示(图八)。
由此可见,孩子们的想象力和认知水平真的是无法预估,大大超出了老师们的想象,所以,孩子们的大脑还有多少潜能亟待我们去发现去支持去陪伴,和孩子们共同成长。
2.经验迁移
迁移是指一种学习对另一种学习的影响,用已习得的经验完成其它活动,获得新的学习的过程。这样的例子实在很多:孩子们用承重力的经验在结构区搭建时,可以想办法如何让第一层更牢固;家里的空气挂钩知道了是空气压力的原因;利用油水分离来做画;把剪纸小船放进大的水盆里,利用水的张力让小船跑起来等等。这期间无论是老师和家长无不叹服孩子们能恰到好处地运用已有科学实验的经验去理解或完成相关的事情,可见孩子们的思维及判断能力如此强大。
结论:孩子们对所做过的实验完全理解,并能学以致用
三、幼儿家长做了什么
家长工作是幼儿园工作中不可忽视的阵地。自从幼儿园开展课题研究以来,得到家长大力支持与配合,很多家长积极主动买来科学类的书籍,带着孩子在家做各类小实验,周六日的亲子时光都成了亲子实验互动时间,不但孩子们感兴趣,家长也乐此不疲,和孩子们一起弄明白了很多常见的但又模糊不清的科学道理。比如:清洁生水(图九)、电流的形成(图十)、声音的产生和共鸣、自制洗手液、自制泡泡水等等,而且每天都有家长在朋友圈里都晒出亲子实验视频或照片(图十一),来炫耀家长和孩子之间的高光时刻。
同时,家长们还经常带孩子去科技馆参观,了解更多的科学知识,以及更多的奇思妙想给人们带来的便利,在那样的由科技带来的梦幻和光怪陆离的世界里,孩子们大大开了眼界,有的孩子几乎每周都去参观一次,每次都有每次的收获,对科技更加充满的好奇和向往。
还有的家长利用在科研部门的工作之便,给孩子们带来细菌培养基,于是让老师们充分地利用这个机会:让孩子们在培养基里一半用没洗过的脏脏小手摸一模,另一半用洗过的干净小手摸一摸,观察培养基的变化并请孩子们记录下来(图十一)。经过十几天的变化,很明显用脏手摸过的一半,早早就生出了细菌,而用干净小手摸过的一半细菌会少很多。经过这个实验,老师再也不用每次洗手的时候去提醒孩子们了,孩子们洗手的次数明显增多,而且洗手的时候会非常认真地用洗手液反复搓洗,正是应了那句话“事实胜于雄辩”。
结论:因为有了家长的热情参与和大力支持,使我们的课题研究更加顺利。我们老师会经常收到家长给与的好的建议和有趣的实验案例,对我们活动的开展大有益处,往往能收到意想不到的效果。在每次的家长调查问卷中,家长们纷纷反馈:幼儿园这个活动开展的太好了,不但孩子们收获好多科学知识,我们家长也从中找到了童年的乐趣,并弄清了许多模棱两可的科学道理。因此,能得到家长的高度认可,证明我们的研究是非常有意义的。
四、孩子们获得了什么
1、严谨
科学本身就是严谨的,任何一个细微的变化都能影响到实验的结果。一个实验的成功离不开精准的实验条件,比如:空气的压力一定要在封闭的条件下,才能产生压力;而做泡泡龙时,要按50毫升的水加20毫升的洗洁精才能成功出现泡泡龙,不然泡泡会很少。孩子们知道了这个道理,每次做实验时,如果老师要求准备30毫升的水时,孩子们都能非常精确地在自己的量杯中加入到30的线上,多一点少一点都不能让孩子满意,看到孩子们如此认真、精益求精的样子,他们学会了严谨。
2、坚持
每个科学实验都不可能一次成功,因为一些小的失误实验有可能会前功尽弃,但是孩子们从来不会放弃,一遍一遍地尝试,有的孩子在表征中,用打叉的方式记录了自己实验失败的过程(图十二)。而孩子们并不怕失败,并坚信自己能成功,直到实验成功后,孩子们获得的成就感和喜悦时不言而喻的。因此,孩子们身上的这种坚持不懈的品质,在科学实验活动中得到更好的发扬,这种坚持的品质甚至值得我们成人去学习。
3、专注
专注力是学习能力中非常重要的品质之一,是一种稳定的持续的心理状态,包含了意志自控品质在里面。孩子们因为喜欢实验而愿意做实验,而实验又需要专注才能更好地完成,因此科学实验的开展,培养了孩子们专注的品质,有的孩子在家为了观察实验的结果,甚至可以专注地观察、摆弄一个小时之久。如:“吃蛋的牛奶瓶”这个实验,鸡蛋一点一点进到奶瓶里需要一段时间,有的孩子能一动不动地观察40多分钟(图十三)。还有的孩子回家做盐的饱和实验,又突发异想,饱和的盐水里不能加盐,那能不能加糖呢。于是,自己不停地尝试往水杯里一会加盐一会加糖一会加水,忙活的不亦乐乎,竟然专注地摆弄了一个小时的时间(图十四)。
结论:科学的探究品质正是包含了这些好奇、乐于探索、精益求精、永不放弃等等的科学精神,正是有了这些品质和热爱科学的狂热,才有了我们国家如今的强大。而我们的孩子也正悄然地把这些品质在他们内心滋生乃至强大。
综上所述,我们开展的“实验材料与幼儿科学探究品质发展关系的探究”的课题研究,经过一年多的尝试与实践,带给老师、孩子乃至家长的,不仅仅是对某个科学现象的认知,更是带给孩子们无尽的想象和创意的空间,同时也学到了科学的态度,生活的态度。在幼儿园开展科学实验,以培养孩子科学探究品质是成功的。
达尔文进化论的核心思想:物竞天择。人的大脑和经验是在与社会和自然的斗争中以获得更优秀的保留下来并不断地进化。要想社会飞速发展,国家更加强大,需要人的大脑在不断受到新刺激和思考中也要加快进化时间,才能助力时代发展日新月异的变化。我们以科学实验为小小的一个点,给孩子更多良性刺激,从小培养孩子对科学兴趣,为培养未来的科技创新人才仅尽微薄之力。









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