優(yōu)化實驗材料，提高課堂效率

張文君

【摘要】科學(xué)實驗材料對于在課堂實驗教學(xué)上培養(yǎng)學(xué)生探究能力和科學(xué)素養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。目前使用的教科版小學(xué)科學(xué)教材中，其所呈現(xiàn)的實驗材料存在操作過程繁瑣、現(xiàn)象不明顯和成功率不高等問題，很大程度上影響了師生開展科學(xué)探究。經(jīng)過一系列的探索與實踐，筆者認為可從便利性原則、直觀性原則、嚴謹性原則和輔助性原則四個方面來優(yōu)化實驗活動，從而提高實驗活動的科學(xué)性，調(diào)動學(xué)生探究的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】實驗教學(xué);實驗材料;優(yōu)化

隨著《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)》的頒布，科學(xué)課堂中的實驗對于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和探究能力的重要性不斷增加，實驗材料成了小學(xué)科學(xué)課中一個相當(dāng)重要的組成部分，它是學(xué)生開展科學(xué)探究活動的基礎(chǔ)，也是科學(xué)探究有效性的一個基本保證。在實際的教學(xué)過程中，科學(xué)實驗材料直接影響科學(xué)探究活動的有效性。然而，我們看到科學(xué)課堂上經(jīng)常呈現(xiàn)這樣一番景象：教師按著教材內(nèi)容，千辛萬苦找來了實驗材料，學(xué)生拿著繁雜的材料，做著復(fù)雜的組裝工作，恍如一節(jié)手工勞動課。主要原因在于目前小學(xué)高年段科學(xué)是沿用的是2002年版本的教科版教材，隨著時間的變遷，教材中呈現(xiàn)的實驗材料已跟不上時代的步伐，實驗材料存在“找不著”、“沒見過”等問題，成為了制約師生開展科學(xué)探究的質(zhì)量的負面因素。因此，只有在實際教學(xué)中優(yōu)化實驗材料，不斷創(chuàng)新科學(xué)實驗，才能促進科學(xué)實驗教學(xué)的發(fā)展。

一、便利性原則——使實驗更易于操作

一節(jié)科學(xué)課僅有40分鐘，每節(jié)科學(xué)課都是由多個活動組成，由于材料操作困難往往使有些活動超過了預(yù)設(shè)的時間，進而影響接下來的一系列活動，從而導(dǎo)致課堂探究效率低下。教學(xué)中，教師要充分考慮到這些因素，優(yōu)化實驗材料，讓實驗操作起來更加簡便，這樣學(xué)生就能有更多的時間深入科學(xué)原理的探究。

例如，在《光與熱》一課中，教材設(shè)計是用鏡子將陽光投射到溫度計上，目的是通過觀察、比較用一面鏡子和多面鏡子反射光的強弱不同得出光與熱之間的關(guān)系。這個做法由于操作困難，學(xué)生用手舉著鏡子將光反射到溫度計上，很難做到長時間將反射光投在同一個位置，測試結(jié)果受到極大影響，每增加一面鏡子改變“光的強弱”并不能使溫度產(chǎn)生明顯變化。

結(jié)合以上分析，筆者引進了溫度傳感器，將溫度傳感器的三個探頭ABC按一定距離間隔開，將探頭A移至臺燈下方，記錄此時初始數(shù)據(jù)，此時三個探頭所接受的光強從強到弱排序為：A>B>C，讓探頭接受光照5分鐘，再次記錄數(shù)據(jù)，通過分析數(shù)據(jù)得出光強越強，溫度越高。與教材呈現(xiàn)的實驗材料相比，優(yōu)化后的材料完全可以讓雙手解放，使用起來更加方便。而且與教材呈現(xiàn)的實驗材料相比，優(yōu)化后能在短時間內(nèi)看到數(shù)據(jù)的變化，實驗現(xiàn)象明顯。

二、直觀性原則——使實驗現(xiàn)象更加明顯

我們在課堂上提供給學(xué)生的實驗材料要具有直觀性，這樣才能使實驗起到它應(yīng)有的作用。實驗材料所得出的結(jié)果也要有直觀性，它直接影響著學(xué)生對知識的正確認識和理解。

例如《熱是怎樣傳遞的》中有一個實驗：熱在金屬條中的傳遞，將火柴用蠟進行固定，給鐵絲一端加熱，觀察鐵絲上的火柴哪端先掉下來。通過實驗讓學(xué)生知道熱是從溫度高的一端向溫度低的一端傳遞。在這個過程中，蠟先要融化成液體，然后滴在鐵絲上，再往上粘火柴。蠟的凝固時間非常短，且融化后黏性不大，所以很難黏上去，近幾年部分老師嘗試用凡士林、豬油、清涼油及黃油代替蠟，材料較為復(fù)雜，準(zhǔn)備材料很繁瑣，且成功率不高。

在這個探究活動中，筆者對實驗材料進行了大膽改進，在銅棒的表面涂上溫變油墨，加熱時溫變油墨的顏色會隨著溫度的升高而發(fā)生變化，通過顏色的改變過程就能直接看到熱的傳遞過程。實驗解決了實驗原型中粘火柴棒不方便、容易掉等問題。優(yōu)化后的實驗材料極大程度減少了客觀因素對學(xué)生探究過程的影響，直觀性大大增強，學(xué)生能將更多的精力投入到科學(xué)探究的過程中，教師也能將精力投入到對學(xué)生的實驗指導(dǎo)中。

三、嚴謹性原則——使實驗操作更加規(guī)范

在很大程度上，小學(xué)科學(xué)課堂中的實驗材料極大影響著實驗的科學(xué)性和嚴謹性。如果實驗材料出現(xiàn)了問題，那么將會導(dǎo)致課堂沒有說服力。

比如《形狀與抗彎曲能力》一課，教材中的建議是將墊圈放在不同形狀紙梁的中間，通過比較各自所能承受的墊圈個數(shù)來衡量抗彎曲能力。首先，隨著墊圈個數(shù)的不斷增加，墊圈不能始終保持在中間位置，會向四周擴散，有違實驗的公平性;其次，用學(xué)生使用過的課本當(dāng)立柱，課本表面不平整，影響實驗準(zhǔn)確性;最后，橫截面為“○”形的紙梁，學(xué)生無法在上面放置墊圈，因此無法測試它的抗彎曲能力。

為了使實驗結(jié)果更準(zhǔn)確，不僅要保證充當(dāng)柱子的物品表面平整，更要避免墊圈往四周擴散。筆者準(zhǔn)備了兩個同等高度的紙箱充當(dāng)柱子，自制了一個提籃，將提籃掛在紙梁的中間，再往提籃里放墊圈。由于墊圈是有容器盛放的，使用過程中不會出現(xiàn)向四周擴散影響實驗結(jié)果的情況，而且通過此方法，各種形狀的紙梁都可測抗彎曲能力，實驗成功率顯著提高。

四、輔助性原則——培養(yǎng)學(xué)生的實證意識

在小學(xué)科學(xué)課堂中，學(xué)生所表現(xiàn)出來的缺乏實證意識和行為是十分常見、普遍的?？茖W(xué)是注重證據(jù)，注重事實的。實證意識對于小學(xué)科學(xué)教學(xué)具有十分重要的意義，其能夠引導(dǎo)學(xué)生在已有的知識基礎(chǔ)上，去挖掘更多能夠支撐理論的證據(jù)。

例如《光是怎樣傳播的》這個實驗，教材呈現(xiàn)的材料是普通手電筒與帶孔紙板，普通手電筒的聚光性不夠強，光線比較暗，且在這個過程中學(xué)生無法清楚看到光的傳播路徑。僅憑“三個孔在一條直線上的紙屏上會出現(xiàn)光點，沒有在一條直線上的紙屏不會出現(xiàn)光點”這個現(xiàn)象就得出“光是沿直線傳播的”，對學(xué)生來說比較抽象也比較牽強。為此，筆者除了將普通手電筒換成了激光筆，使光線更加集中，同時還引進了噴霧器、滴了牛奶的水和果凍等輔助性材料。學(xué)生可清楚看到光線在氣體、液體和固體中的傳播路徑。通過實驗材料的輔助，實驗的可觀察性增強，學(xué)生能夠通過實驗充分感受到光是沿直線傳播的。

實驗材料的優(yōu)化是激發(fā)學(xué)生科學(xué)興趣和提高學(xué)生探究能力的有效手段，是撬動有效科學(xué)課堂的有力“杠桿”。作為一名科學(xué)教育工作者，我們要以探究為核心，精心優(yōu)化實驗材料，引導(dǎo)學(xué)生主動探究，體現(xiàn)科學(xué)課的魅力，構(gòu)建直觀、有趣、豐富、深刻的科學(xué)課堂，為培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)思維方法的社會主義新時代接班人而努力！

【本文系“小學(xué)科學(xué)實驗材料的優(yōu)化的行動研究”（課題號：2016C035）項目研究成果】