例析小學科學“破壞性實驗”的教學策略

葉瑩

【摘 ? 要】小學科學教學中的一些有意或無意的破壞性實驗，有時會產生意想不到的教學效果。教師要善于利用這些破壞性實驗，巧妙將其轉換成教學教育資源，從而激發(fā)探究興趣、發(fā)現(xiàn)學習起點、建構科學概念、突破教學瓶頸、樹立環(huán)保意識、落實安全教育，使破壞性實驗成為培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神、實踐能力和科學素養(yǎng)的載體之一。

【關鍵詞】小學科學;破壞性實驗;教學策略

在小學科學實驗探究中，教師一般都會強調愛護實驗材料、規(guī)范操作、注意安全。但有部分國家卻鼓勵學生通過“破壞性實驗”進行科學探究，認為科學研究的過程必然包含著破壞性和危險性的因素，破壞性實驗有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。

破壞性實驗，是指在人為設定的特殊條件下，通過“破壞性”手段，以論證出某種物質的最大“耐受值”。如果在小學科學教學中，教師能對學生出現(xiàn)的一些有意或無意的破壞性實驗加以處理和引導，就能使之成為建立科學概念、展示實驗過程、突破教學瓶頸、實現(xiàn)安全教育、增強環(huán)保意識等方面的教學增長點，提升學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和探究能力。

一、利用破壞性實驗，激發(fā)探究興趣

學生在科學實驗中往往會出現(xiàn)一些意外，導致實驗材料的破壞。如果此時教師一味批評，由此產生的壓迫感可能會扼殺學生開展探究的興趣和勇氣。因此，教師要善于將這些意外 “破壞”材料的事件，轉化成激發(fā)學生探究興趣的契機。

例如，三年級下冊經常要使用溫度計。盡管教師反復強調要輕拿輕放，但總會發(fā)生學生不小心打破的意外，有些教師也會采取批評警誡全班學生的做法，學生因此惴惴不安，實驗時畏首畏尾甚至相互推諉。既然溫度計已經打破，且用于實驗的溫度計是相對安全的紅色煤油溫度計，所以教師不如利用意外的破壞，引導學生觀察溫度計的內部構造：玻璃泡在哪里？里面有什么？液柱又是怎樣的呢？使學生放下心理負擔，開啟新一輪的探究求知。

二、借助破壞性實驗，發(fā)現(xiàn)學習起點

維果茨基的研究表明：教育對兒童的發(fā)展能起到主導作用和促進作用，但需要確定兒童發(fā)展的兩種水平：一種是已經達到的發(fā)展水平;另一種是可能達到的發(fā)展水平。他的“最近發(fā)展區(qū)”理論意味著教學要先掌握學情，尋找教學的起點和學生的起點。

以五年級上冊第一單元第三課《觀察綠豆芽的生長》為例，學生受生活經驗的影響，在潛意識中不承認黑暗下生長的綠豆芽的莖更粗壯，哪怕實驗結果明顯地擺在那里——黑暗中生長的綠豆芽的莖又白又粗。這時，教師讓學生將陽光下生長與黑暗中生長的綠豆芽分別折斷，再用力捏一捏。學生對比觀察發(fā)現(xiàn)，黑暗中生長的綠豆芽的莖是中空的，是吸水膨脹后才變粗的，因此擠壓后有很多水分。這一破壞性實驗說明：黑暗中生長的綠豆芽是一種非正常生長，植物的生長需要陽光。

兒童早在正式接受學校教育前，就通過身處的自然環(huán)境以及各種信息來源對自然現(xiàn)象形成了許多樸素的理解，也就是帶著源于日常生活經驗的前概念走進科學課堂的。教師的任務就是通過教學使學生的認知結構更加準確、抽象，完善學生的知識結構。而破壞材料的生物實驗，可以剝開生命現(xiàn)象的神秘外衣，暴露學生原有的認知基礎或錯誤，發(fā)現(xiàn)真正的教學起點和學生起點。

三、觀察破壞性實驗，建構科學概念

皮亞杰的研究表明：兒童的智能起源于主體對客體的動作。真正的學習是兒童積極參與并通過對一些實物進行操作而內化的過程?？茖W探究就是讓學生以觀察、實驗等方式建構科學概念，而一些有意而為的破壞性實驗，可以引發(fā)兒童真正的學習。

四年級下冊的“電”單元中，學生在探究使小燈泡發(fā)光的不同連接方式的過程中，雖然找到了一些規(guī)律，但是對小燈泡為何要有兩個連接點、電流是如何在小燈泡內流動的認識很模糊。因此，筆者有意將小燈泡破壞（見圖1），請學生分組進行觀察。

拆解后的小燈泡，有利于學生對其內部結構進行觀察。學生發(fā)現(xiàn)燈絲很細，金屬架一端與小燈泡底部的連接點相通，另一端連在側面金屬片的另一個連接點上，電流從小燈泡的一個連接點進入，經過燈絲再從另一個連接點流出，從而形成了電流的走向，小燈泡就會發(fā)光了。學生還發(fā)現(xiàn)側面金屬片沒有直接與連接點相連，其附近的黑色部分是陶瓷做的，陶瓷不導電。科學研究的是客觀事實存在的規(guī)律。教師通過有意破壞研究對象的實驗，能讓學生清楚了解燈泡連通兩個連接點的內部構造和燈泡內的電流走向，使學生親眼見證客觀事實的呈現(xiàn)。當客觀事實與學生自己的想象產生認知沖突后，其思維能力能迅速提升，便于他們總結規(guī)律，接受客觀事實，建構和內化科學概念。

四、開展破壞性實驗，突破教學瓶頸

科學概念一般較為抽象，單憑教師講授，某些學生可能依然會一知半解。有時用一個簡單的破壞性實驗，問題反而能迎刃而解。

如三年級下冊《磁鐵的兩極》這一課，學生通過實驗明白了磁鐵兩端的磁性最強，中間最弱。很多學生都會認為磁鐵中間幾乎沒有磁性，即使磁鐵斷裂，斷開的地方也沒有磁性，因為只有2個極。其實，這個問題涉及高中階段的物理知識——電子的定向排列，很難對小學生解釋清楚。這時，教師偶然發(fā)現(xiàn)學具袋里有一塊摔成兩截的條形磁鐵，靈機一動，請學生現(xiàn)場將一塊小磁鐵摔成兩段，驗證猜想。學生發(fā)現(xiàn)，磁鐵從中間摔斷，摔斷了的部分也各有磁極（實際有4個磁極），而且跟原來的極相互排斥。

科學教學中經常會遇到無法用語言、圖片、視頻呈現(xiàn)的教學瓶頸，囿于不破壞實驗材料的傳統(tǒng)操作方法，就很難破解難點。因而，對于要研究的問題，在有材料的情況下，最好的解決辦法就是親身實踐，教學難點也就迎刃而解了。

五、巧用破壞性實驗，樹立環(huán)保意識

《義務教育小學科學課程標準（2017年版）》中新增了科學、技術、社會與環(huán)境目標，要培養(yǎng)學生“熱愛自然，珍惜生命，具有保護環(huán)境的意識和社會責任感”。在科學教學中，通過破壞性實驗，學生了解人類的生活和生產有可能造成的環(huán)境破壞，積極參與環(huán)境保護活動，愿意采取行動保護環(huán)境、節(jié)約資源，樹立環(huán)保意識。

在五年級上冊《光和熱》一課中有一個利用凸透鏡產生強光和高溫的實驗。一般教學在找到凸透鏡的焦點后就停止了，防止學生產生危險。如果教師巧妙利用這一原理進行一個破壞性實驗，可以讓學生樹立環(huán)保意識，激發(fā)他們的環(huán)保行為。教師首先出示游客在森林里丟棄沒喝完的礦泉水瓶卻引發(fā)森林大火的案例，引導學生探究原因。教師準備了放大鏡、放有紙屑的火盆、滅火沙和滅火劑。在做好保護的前提下，學生用放大鏡找到焦點后，將焦點停留在紙屑上幾分鐘。紙屑上冒出了煙，產生燃點后，隨即要求學生滅火。學生體會到凸透鏡能使強光產生高溫，甚至能產生燃點，形成火勢。教師繼續(xù)引導學生觀察有水的礦泉水瓶，學生發(fā)現(xiàn)它類似于凸透鏡，同樣可以匯聚熱量，造成森林大火，人們不能在森林中亂丟，應該開展一場清理垃圾的環(huán)保行動。

該實驗中的小火，學生自己就能熄滅，不會給學生造成可怕的氛圍。但學生能從中明白，一些火災是可以避免或者扼殺在萌芽中的。只有面對危險，學生才能體會到自己控制危險的能力，從而對危險保持警惕，這也是潛在的教學意義。

六、嘗試破壞性實驗，進行安全教育

小學生有強烈的好奇心和逆反心理，越是不讓做的事就越想去嘗試。進行科學實驗時認為不按照規(guī)范操作，也沒什么大不了的，埋下了潛在危險的種子。破壞性實驗可以滿足學生嘗試錯誤的愿望，達到有效進行安全教育的目的，促使學生形成規(guī)范操作實驗的意識。

四年級下冊“電”單元中有關“電池短路”的教學很難落實。雖然很多學生在嘗試連接電路的過程中已經接觸了短路現(xiàn)象，但往往沒有重視這種錯誤。其實，教師可以讓學生試一下短路的情況，引導學生將導線直接連接在電池兩端，學生感覺很燙手，立刻放開了。教師立刻補充，如果是家庭電路或者工業(yè)電路短路的話，還會引發(fā)火災，非常危險。這樣的試錯實驗使學生親身感受到短路所產生的危害，意識到要避免短路的產生，遠離危險。一場關于電的安全教育無聲無息地落實下去了。

課堂中的安全教育經常強調這個不能碰，那個禁止做。有些教育者認為，試錯是一種很好的安全教育方式，但這種破壞性實驗必須建立在可控范圍內?？茖W教師作為具備科學知識和較高科學素養(yǎng)的專業(yè)人員，可以在課堂上適當進行安全的破壞性實驗，以達到安全教育的目的。

皮亞杰認為，兒童不只受教于教師，而是主動的學習者。破壞性實驗能創(chuàng)造相對自由的學習情境，充分暴露學生的前概念，激發(fā)學生自主學習的動力，突破教學難點，有效建構和內化科學概念，全方位培養(yǎng)學生的探究精神、動手能力和科學素養(yǎng)。

參考文獻：

[1]邵峰星.促進概念建構的科學探究路徑設計與實施[M].杭州：浙江大學出版社，2018.

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[3]沈躍群.兒童視角下的科學課堂教學[M].杭州：浙江大學出版社，2018.

（浙江師范大學附屬丁蕙實驗小學 ? 310000）