提升小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)實效性

鹿建桂

摘要：科學(xué)實驗教學(xué)是小學(xué)科學(xué)教學(xué)的重要組成部分。結(jié)合教學(xué)實踐，從改進(jìn)實驗設(shè)計、自制實驗器材、優(yōu)化實驗過程、適時引入其他學(xué)科知識四個方面闡述，提升小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)實效性的具體舉措。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué)實驗;實驗設(shè)計;自制器材;實驗過程;學(xué)科融合

2017年版的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出：“小學(xué)科學(xué)課程實施的主要形式是探究活動。”實驗是探究活動最常見的一種形式，在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)方面有著重要的作用。本文結(jié)合教學(xué)實踐，從改進(jìn)實驗設(shè)計、自制實驗器材、優(yōu)化實驗過程、適時引入其他學(xué)科知識四個方面，闡述筆者關(guān)于提升小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)實效性的思考。

一、改進(jìn)實驗設(shè)計

科學(xué)實驗離不開科學(xué)觀察?？茖W(xué)觀察是人們有目的、有計劃、有步驟地通過自己的感官去反映自然界各種事物、現(xiàn)象的活動。觀察并非隨意性的，一般需要憑借感官或科學(xué)儀器完成感性認(rèn)知活動。因此，實驗現(xiàn)象明顯、直觀、易于觀察，對于小學(xué)生來說很重要，否則無法激起他們的觀察欲望和學(xué)習(xí)興趣。教師在科學(xué)實驗教學(xué)中，要多注意學(xué)生實驗情況的反饋，多思多想，根據(jù)實際情況對教材安排的實驗加以改進(jìn)。

例如，蘇教版小學(xué)科學(xué)四年級下冊第三單元第五節(jié)《擺》中的“探究擺的快慢影響因素”實驗，按照教材安排，學(xué)生分別要做改變擺錘輕重、擺角大小、擺線長短三次對比實驗，通過比較在規(guī)定時間里的擺動次數(shù)來確定影響擺動快慢（周期）的因素是擺線的長短，與擺錘輕重、擺角大小無關(guān)。學(xué)生要做多次重復(fù)實驗取平均值以減小誤差，還要對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實驗耗時較長;雖是定量觀察，但實驗現(xiàn)象不明顯，一些數(shù)據(jù)難以重復(fù)。

對此，我們可以制作兩個相同的擺，前后放置，同時擺動，每次改變其中一個因素，直接觀察擺動的快慢情況。圖1—圖3分別為改變擺角、擺錘輕重、擺線長短的實驗瞬間。

這樣的改進(jìn)，不但節(jié)約了大量時間，解決了由于課堂時間限制，有的學(xué)生無法完成實驗的問題，而且使實驗易于操作且現(xiàn)象非常直觀、明顯，大大提升了實驗教學(xué)的實效性。

二、自制實驗器材

科學(xué)實驗離不開實驗器材。雖然很多學(xué)校實驗室配備了相應(yīng)的器材，但實際使用時會產(chǎn)生一些問題，有的器材只是讓學(xué)生簡單動了手，沒有動腦。對此，教師可充分利用已有的材料自制實驗器材，在提升實驗教學(xué)實效性的同時，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新的眼光和思維。

例如，蘇教版小學(xué)科學(xué)五年級上冊第一單元第四節(jié)《看月亮》中的“觀察月相”實驗，教材選用的實驗器材是月相盒。由此，學(xué)生雖然可以看到月相的周期性變化，但觀察的只是簡單轉(zhuǎn)動月相盒出現(xiàn)的現(xiàn)象，觀察流于形式、不夠深入，不能和實際觀察月亮看到的月相緊密聯(lián)系起來。而課外實際觀察，要耗時一個月，多數(shù)學(xué)生不能堅持這么長時間的連續(xù)觀察。

對此，筆者組織學(xué)生用乒乓球和呼啦圈自制實驗器材（如圖4所示）：將8個白色乒乓球半面涂黑;將1個呼啦圈八等分，在分點(diǎn)處粘上雙面膠，把乒乓球粘在呼啦圈上，讓亮面對準(zhǔn)同一方向。課上，讓學(xué)生利用自制的“月相圈”觀察月相：把呼啦圈套在頭上，從全黑的乒乓球開始觀察，逆時針轉(zhuǎn)動身體，旋轉(zhuǎn)一周，觀察乒乓球的變化。

自制的“月相圈”更具模擬效果，有效提升了實驗教學(xué)的實效性。更重要的是，在制作、觀察過程中，學(xué)生還鍛煉了動手操作能力，發(fā)展了科學(xué)創(chuàng)新精神。

三、優(yōu)化實驗過程

科學(xué)實驗是為了解決科學(xué)問題，科學(xué)問題的解決要以事實基礎(chǔ)為證據(jù)，運(yùn)用各種信息分析和邏輯推理得出結(jié)論。因此，實驗過程一定要明確，證據(jù)要充分，否則可能會得出錯誤結(jié)論。

例如，蘇教版小學(xué)科學(xué)四年級下冊第四單元第四節(jié)《電路暗箱》中的“檢測電路暗箱”實驗，教材列出了所有連接方法：4個觸點(diǎn)的暗箱，共檢測12次，判斷出暗箱中電路的連接情況。

這個實驗要解決的問題是畫出暗箱中的電路圖。暗箱中連接了哪些電路元件，要基于觀察到的檢測器中小燈泡亮、滅和亮度變化的事實，通過分析推理得到。

亮與不滅（不亮）容易觀察判斷，但“更亮”“更暗”的亮度變化，如果沒有比較，是不能一次性判斷出來的。因此，在把檢測器接入暗箱前，可以讓學(xué)生先將檢測器的兩端連接，觀察小燈泡的亮度，以此作為參照，判斷接入暗箱時小燈泡的亮度變化。另外，還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生思考、分析：每兩個插孔正反測兩次，是為了區(qū)分電池接反和電路斷開，因為這兩種情況的現(xiàn)象相同——小燈泡不亮;而對于小燈泡亮和“更暗”，正反測具有相同現(xiàn)象，不需要測兩次;出現(xiàn)小燈泡“更亮”這種現(xiàn)象，只有電池串聯(lián)正向接入一種情況，也無須測兩次。如此，檢測的次數(shù)大大減少。實驗過程的優(yōu)化，不僅節(jié)約了實際操作時間，更發(fā)展了學(xué)生邏輯推理的嚴(yán)密性。

四、適時引入其他學(xué)科知識

2017年版的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》在說明小學(xué)科學(xué)課程綜合性課程性質(zhì)時，強(qiáng)調(diào)了“科學(xué)課程與并行開設(shè)的語文、數(shù)學(xué)等課程相互滲透”。在科學(xué)實驗教學(xué)中，適時引入其他學(xué)科知識（技能），可以有效提升教學(xué)的實效性。

例如，蘇教版小學(xué)科學(xué)六年級上冊第一單元第二節(jié)《做酸奶》中的“體驗細(xì)菌繁殖的速度”實驗，教材安排的是用豆子模仿細(xì)菌，準(zhǔn)備8個紙杯并編號，在1號杯中放一粒豆子，代表第一代細(xì)菌，在2號杯中放兩粒豆子，代表第二代細(xì)菌，表示一個細(xì)菌分裂成了兩個……實際教學(xué)時發(fā)現(xiàn)，有相當(dāng)多的學(xué)生受動植物繁殖方式的影響，計算第幾代細(xì)菌數(shù)目時，誤以為是所有杯子中豆子的總數(shù);另外，隨著分裂次數(shù)的增加，細(xì)菌數(shù)目指數(shù)式增長，變得巨大，單純數(shù)數(shù)，非常耗時，而受所學(xué)數(shù)學(xué)知識限制，學(xué)生也不會通過數(shù)學(xué)公式計算。

如何解決這兩個問題呢？考慮到小學(xué)生很喜歡美術(shù)手工制作，實驗時，可以指導(dǎo)學(xué)生分組合作，用橡皮泥進(jìn)行模擬：先用橡皮泥搓成一個球狀、桿狀或螺旋狀的“細(xì)菌”，把這個“細(xì)菌”掰成兩半，表示第一次分裂;然后各自加入橡皮泥，搓成和分裂前一樣的大小和形態(tài)，表示“細(xì)菌”長大;再把兩個“細(xì)菌”分別一分為二，表示第二次分裂……如此反復(fù)，學(xué)生在有趣的手工制作中，觀察到了形象直觀的實驗現(xiàn)象，有效地避免了錯誤的認(rèn)識。

接著，課件展示“棋盤上的麥?！钡墓适拢?/p>

傳說，古代印度有個喜歡下棋的國王叫舍罕，而宰相達(dá)依爾是個聰明的大臣，發(fā)明了國際象棋。國王玩得愛不釋手，決定獎賞達(dá)依爾。達(dá)依爾說：“陛下，我別無他求，請你在這張棋盤的第1個格子里賞我1顆麥粒;在第2個格子里賞我2顆麥粒;在第3個格子里賞我4顆麥粒;在第4個格子里賞我8顆麥粒……依此類推直到第64個格子，將這張棋盤上各格應(yīng)賞的麥粒全賞給我吧?！眹趼犃?，覺得達(dá)依爾的要求并不高，說道：“你能如愿以償?shù)??！比欢?，國王卻不知道這個數(shù)字是多么巨大。按照達(dá)依爾的要求，64個格子總共要放n=1+2+22+23+24+…+263顆麥粒。這個數(shù)到底有多大呢？通過計算，n=18446744073709551615顆。如果按150000顆麥粒大約為1升的話，那么賞給達(dá)依爾的麥粒要達(dá)到140億升，相當(dāng)于當(dāng)時全世界麥子年產(chǎn)量的兩千倍。國王一聽傻了眼，才明白上了聰明的達(dá)依爾的當(dāng)。

引導(dǎo)學(xué)生閱讀材料，比較往棋盤格子里放麥粒和細(xì)菌分裂的相同和不同之處，從而深入了解細(xì)菌繁殖速度非?？欤至汛螖?shù)多時后代數(shù)目巨大這一重要特點(diǎn)。

通過不同學(xué)科（美術(shù)和數(shù)學(xué)）知識（技能）的滲透，很好地解決了兩個問題，提升了實驗教學(xué)的實效性。

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