開發(fā)和選用實驗器材助力學生科學探究

◇劉愛靜（山東：威海市普陀路小學）

《義務教育小學科學課程標準》指出：實驗教學是培養(yǎng)學生學習興趣、動手操作能力、觀察能力、思維能力和表達能力的重要途徑是培養(yǎng)和提高學生科學素養(yǎng)的重要載體。只有在實驗教學中，恰當?shù)剡x擇、使用、開發(fā)實驗器材，才能有效激發(fā)學生學習的積極性，提高教學效率，豐厚學生的科學素養(yǎng)。為此，筆者進行了以下探索。

一、選用“常見”的實驗器材

“學起于思，思源于疑。”疑問是激發(fā)學生科學探索欲望的原始動力。一個人一旦對某件事情產(chǎn)生了興趣，就會主動去求知、探索和實踐，并在這個過程中始終保持愉悅的心情。所以，在實驗教學中，我們要充分利用學生身邊常見的實驗材料，呈現(xiàn)“迥異”的實驗現(xiàn)象，以有效引導學生在具體情境中發(fā)現(xiàn)感興趣的問題，真正激發(fā)學生的學習興趣。例如，青島版小學科學一年級上冊《走進科學課》一課的教學，導入部分我們可以這樣設計：

1.展示一個圓柱形的空玻璃杯，把杯子放在紙上的小魚前面，讓學生仔細觀察小魚有沒有發(fā)生變化。

2.往杯中加大半杯水，再次把杯子放在紙上的小魚前面，讓學生觀察小魚的變化（如圖1）。

圖1

3.在學生驚呼“小魚游動的方向變了！哇！太神奇了！”之后，教師為每一個小組提供同樣的實驗器材，讓學生近距離觀察體驗。通過親自動手實驗，學生會發(fā)現(xiàn)：當裝滿水的杯子貼近小魚時，小魚會被放大；在特定的距離和角度才能看到小魚發(fā)生方向的變化……

其實，學生對于“玻璃杯”和“水”都不陌生，但它們能讓小魚產(chǎn)生這么多的變化，這是許多學生都沒有想到的。這會讓學生感到不解，他們的問題層出不窮：“加入水的玻璃杯為什么能把小魚變大？”“為什么它還能改變小魚的游動方向？”……就這樣，“變化的小魚”成功地調(diào)動了學生的學習積極性，拉近了學生和科學課之間的距離，激發(fā)了他們參與科學探究的興趣。而對實驗原理的了解，則讓學生感覺到科學并不神秘，就在他們身邊。通過學習科學知識，還可以解釋生活中很多他們以前覺得很神奇的事情，讓學生意識到學習科學的重要性。

二、開發(fā)“顯性”的實驗器材

科學實驗的成功與否，直接關系到一節(jié)課實驗教學的效果，而實驗器材則是決定一個實驗成功與否的重要因素之一。例如，青島版小學科學四年級上冊《凝結》一課的教學，我在實驗環(huán)節(jié)用冰鎮(zhèn)可樂“替換”了常規(guī)的實驗儀器燒杯和玻璃片，借助“顯性”的實驗器材冰鎮(zhèn)可樂，幫助學生直觀感受“凝結”現(xiàn)象，讓學生在“會”學科學的過程中，體驗了科學來源于生活的樂趣，取得了意想不到的效果。

1.在兩個一模一樣的燒杯里，同時加入熱水。

2.取兩塊一樣的玻璃片，一塊放置在一邊，不做任何處理；另一塊用酒精燈均勻加熱，制造出熱玻璃片。

3.將這兩塊不同溫度的玻璃片，同時蓋在盛有熱水的燒杯上面。仔細觀察，學生會發(fā)現(xiàn)：水蒸氣遇到冷的物體（玻璃片）會形成小水珠。

1.給每一個小組發(fā)放一瓶冰鎮(zhèn)可樂，并提問：“仔細觀察這瓶冰鎮(zhèn)可樂，你發(fā)現(xiàn)了什么實驗現(xiàn)象？”“瓶子外面的這些小水珠是怎樣形成的？”學生會猜測：瓶蓋漏、瓶子外面有冰等等。

2.教師發(fā)放抹布，讓各小組擰緊瓶蓋、擦干瓶身，再次觀察并思考：“瓶子外面的這些小水珠究竟是怎樣形成的？”

3.最終，經(jīng)過實驗觀察和交流，學生會發(fā)現(xiàn)：水蒸氣遇到冷的物體（冰鎮(zhèn)可樂）會形成小水珠。

相對于改進實驗來說，常規(guī)實驗不僅操作步驟煩瑣，而且實驗中經(jīng)常會出現(xiàn)因加熱不均勻玻璃片破碎、因放置時間過長熱玻璃片上也會出現(xiàn)小水珠等意外狀況，影響整堂課的實驗效果。而在改進實驗中“替換”出現(xiàn)的冰鎮(zhèn)可樂，就有效地解決了這些問題。在分組實驗過程中，冰鎮(zhèn)可樂的瓶壁上出現(xiàn)的小水珠非常多，用抹布擦拭后，不一會兒小水珠又會出現(xiàn)了，“水蒸氣遇冷（冰鎮(zhèn)可樂）會凝結成小水珠”實驗現(xiàn)象明顯。這個“顯性”實驗器材的開發(fā)，不僅有效地幫助學生探究了凝結現(xiàn)象，解決了常規(guī)實驗儀器操作難的問題，而且在實驗探究的過程中，還發(fā)散了學生的探究思維，提升了他們“會”學科學的能力，幫助他們理解并掌握了相關的科學知識，一舉多得。

三、自制“實用”的實驗教具

探究式學習是學生學習科學的重要方式。在探究的過程中，學生可以親身感悟動手探究的快樂，體會快樂獲取知識的過程，從而激發(fā)學生學科學、愛科學的興趣。這就要求我們科學教師，開動腦筋，利用自制教具為學生親歷科學探究過程提供必要的材料支撐。例如，青島版小學科學三年級上冊《太陽和影子》一課的教學，為了探究“太陽位置變化和影子的關系”，我利用了KT 板、鋼尺、手電筒等材料，制作了“模擬天空”，有效地幫助學生認識到太陽與影子的變化規(guī)律，實驗效果凸顯。

1.一個學生利用手電筒，在模擬的早、中、晚三個時間點，照射桌面上豎直放置的物體（牙簽）。

2.小組的另一個學生在實驗記錄單上，分別畫出三個時間段影子的長短，以此來了解太陽位置變化和影子變化的關系。

實驗弊端：因為每個小組學生手持手電筒的高度不同，所以實驗記錄單上畫出的物體影子長短也不同，影響了實驗結論的順利得出。

實驗一：“一天中，太陽的位置變化和影子的關系”實驗

1.給每一個小組配備一個模擬天空，模擬太陽可以沿著軌道東升西落。

2.將模擬天空的方向和實際方向保持一致。

3.分別將模擬太陽移動到上午7：00、中午12:00、下午17:00 的位置。每移動一個位置，就在實驗記錄單上畫一次觀測物體的影子（如圖2）。

圖2

4.最后，取下實驗記錄單，觀察實驗記錄單上7：00，12:00，17:00 物體的影子，得出實驗結論：一天中，早晚影子長，中午影子短；太陽的位置和影子的方向相反。

實驗二：“一年中，四季太陽位置變化和影子的關系”實驗

以北緯40°地區(qū)“二分二至”日正午太陽下的物體影子為觀測對象（“二分二至”是指春分、秋分、夏至、冬至）。

1.實驗時，將模擬太陽移動至中午12:00的位置。分別將太陽高度直射角調(diào)整至：冬至26.5°、春分和秋分50°、夏至73.5°。每調(diào)整一次，就在實驗記錄單上畫一次觀測物體的影子（如圖3）。

圖3

2.實驗結束，取下實驗記錄單。觀察實驗記錄單上冬至、春分和秋分、夏至時物體的影子，得出實驗結論：一年中，同一地點物體的影子，冬至最長，夏至最短，春分和秋分影子長短居中。

就這樣，自制“模擬天空”實驗教具的開發(fā)，不僅幫助學生輕松地掌握了一天中、一年中太陽位置變化和影子變化的關系，而且還在小組合作的過程中培養(yǎng)了他們的合作意識，有助于學生形成尊重事實的科學態(tài)度，養(yǎng)成求實的科學精神。

總之，實驗是科學教學中必不可少的環(huán)節(jié)。在實驗教學過程中，我們要想辦法借助“常見”的、“顯性”的、“實用”的實驗器材，上好科學實驗課，重視實驗課上實驗器材的有效開發(fā)和高效利用，吸引學生主動地參與探究活動的全過程。學生的求知欲望強了，參與的積極性高了，他們的學習自主性才能得以真正體現(xiàn)，這樣的科學課堂才有利于學生科學素養(yǎng)的全面提升。