張文君

【摘要】科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料對(duì)于在課堂實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)材料存在操作過(guò)程繁瑣、現(xiàn)象不明顯和成功率不高等問(wèn)題，很大程度上影響了師生開(kāi)展科學(xué)探究。經(jīng)過(guò)一系列的探索與實(shí)踐，筆者認(rèn)為可從便利性原則、直觀性原則、嚴(yán)謹(jǐn)性原則和輔助性原則四個(gè)方面來(lái)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，從而提高實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的科學(xué)性，調(diào)動(dòng)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(shí)驗(yàn)教學(xué);實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)對(duì)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(shí)驗(yàn)材料成了小學(xué)科學(xué)課中一個(gè)相當(dāng)重要的組成部分，它是學(xué)生開(kāi)展科學(xué)探究活動(dòng)的基礎(chǔ)，也是科學(xué)探究有效性的一個(gè)基本保證。在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料直接影響科學(xué)探究活動(dòng)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(wàn)苦找來(lái)了實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(shí)間的變遷，教材中呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)材料已跟不上時(shí)代的步伐，實(shí)驗(yàn)材料存在“找不著”、“沒(méi)見(jiàn)過(guò)”等問(wèn)題，成為了制約師生開(kāi)展科學(xué)探究的質(zhì)量的負(fù)面因素。因此，只有在實(shí)際教學(xué)中優(yōu)化實(shí)驗(yàn)材料，不斷創(chuàng)新科學(xué)實(shí)驗(yàn)，才能促進(jìn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展。

一、便利性原則——使實(shí)驗(yàn)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(gè)活動(dòng)組成，由于材料操作困難往往使有些活動(dòng)超過(guò)了預(yù)設(shè)的時(shí)間，進(jìn)而影響接下來(lái)的一系列活動(dòng)，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(shí)驗(yàn)材料，讓實(shí)驗(yàn)操作起來(lái)更加簡(jiǎn)便，這樣學(xué)生就能有更多的時(shí)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(jì)是用鏡子將陽(yáng)光投射到溫度計(jì)上，目的是通過(guò)觀察、比較用一面鏡子和多面鏡子反射光的強(qiáng)弱不同得出光與熱之間的關(guān)系。這個(gè)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(jì)上，很難做到長(zhǎng)時(shí)間將反射光投在同一個(gè)位置，測(cè)試結(jié)果受到極大影響，每增加一面鏡子改變“光的強(qiáng)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(jìn)了溫度傳感器，將溫度傳感器的三個(gè)探頭ABC按一定距離間隔開(kāi)，將探頭A移至臺(tái)燈下方，記錄此時(shí)初始數(shù)據(jù)，此時(shí)三個(gè)探頭所接受的光強(qiáng)從強(qiáng)到弱排序?yàn)椋篈>B>C，讓探頭接受光照5分鐘，再次記錄數(shù)據(jù)，通過(guò)分析數(shù)據(jù)得出光強(qiáng)越強(qiáng)，溫度越高。與教材呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)材料相比，優(yōu)化后的材料完全可以讓雙手解放，使用起來(lái)更加方便。而且與教材呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)材料相比，優(yōu)化后能在短時(shí)間內(nèi)看到數(shù)據(jù)的變化，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。

二、直觀性原則——使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯

我們?cè)谡n堂上提供給學(xué)生的實(shí)驗(yàn)材料要具有直觀性，這樣才能使實(shí)驗(yàn)起到它應(yīng)有的作用。實(shí)驗(yàn)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(duì)知識(shí)的正確認(rèn)識(shí)和理解。

例如《熱是怎樣傳遞的》中有一個(gè)實(shí)驗(yàn)：熱在金屬條中的傳遞，將火柴用蠟進(jìn)行固定，給鐵絲一端加熱，觀察鐵絲上的火柴哪端先掉下來(lái)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(gè)過(guò)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(shí)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(gè)探究活動(dòng)中，筆者對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行了大膽改進(jìn)，在銅棒的表面涂上溫變油墨，加熱時(shí)溫變油墨的顏色會(huì)隨著溫度的升高而發(fā)生變化，通過(guò)顏色的改變過(guò)程就能直接看到熱的傳遞過(guò)程。實(shí)驗(yàn)解決了實(shí)驗(yàn)原型中粘火柴棒不方便、容易掉等問(wèn)題。優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)材料極大程度減少了客觀因素對(duì)學(xué)生探究過(guò)程的影響，直觀性大大增強(qiáng)，學(xué)生能將更多的精力投入到科學(xué)探究的過(guò)程中，教師也能將精力投入到對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)中。

三、嚴(yán)謹(jǐn)性原則——使實(shí)驗(yàn)操作更加規(guī)范

在很大程度上，小學(xué)科學(xué)課堂中的實(shí)驗(yàn)材料極大影響著實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性。如果實(shí)驗(yàn)材料出現(xiàn)了問(wèn)題，那么將會(huì)導(dǎo)致課堂沒(méi)有說(shuō)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(guò)比較各自所能承受的墊圈個(gè)數(shù)來(lái)衡量抗彎曲能力。首先，隨著墊圈個(gè)數(shù)的不斷增加，墊圈不能始終保持在中間位置，會(huì)向四周擴(kuò)散，有違實(shí)驗(yàn)的公平性;其次，用學(xué)生使用過(guò)的課本當(dāng)立柱，課本表面不平整，影響實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性;最后，橫截面為“○”形的紙梁，學(xué)生無(wú)法在上面放置墊圈，因此無(wú)法測(cè)試它的抗彎曲能力。

為了使實(shí)驗(yàn)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(kuò)散。筆者準(zhǔn)備了兩個(gè)同等高度的紙箱充當(dāng)柱子，自制了一個(gè)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(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)向四周擴(kuò)散影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的情況，而且通過(guò)此方法，各種形狀的紙梁都可測(cè)抗彎曲能力，實(shí)驗(yàn)成功率顯著提高。

四、輔助性原則——培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證意識(shí)

在小學(xué)科學(xué)課堂中，學(xué)生所表現(xiàn)出來(lái)的缺乏實(shí)證意識(shí)和行為是十分常見(jiàn)、普遍的?？茖W(xué)是注重證據(jù)，注重事實(shí)的。實(shí)證意識(shí)對(duì)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(shí)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(gè)實(shí)驗(yàn)，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(qiáng)，光線比較暗，且在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生無(wú)法清楚看到光的傳播路徑。僅憑“三個(gè)孔在一條直線上的紙屏上會(huì)出現(xiàn)光點(diǎn)，沒(méi)有在一條直線上的紙屏不會(huì)出現(xiàn)光點(diǎn)”這個(gè)現(xiàn)象就得出“光是沿直線傳播的”，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)比較抽象也比較牽強(qiáng)。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(shí)還引進(jìn)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(guò)實(shí)驗(yàn)材料的輔助，實(shí)驗(yàn)的可觀察性增強(qiáng)，學(xué)生能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)充分感受到光是沿直線傳播的。

實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(shí)驗(yàn)材料，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)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(huì)主義新時(shí)代接班人而努力！

【本文系“小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)化的行動(dòng)研究”（課題號(hào)：2016C035）項(xiàng)目研究成果】