□陳佩斯

實驗是科學(xué)學(xué)習(xí)的重要方式。為了提升實驗效果，提前了解實驗中可能出現(xiàn)的問題，教師須進(jìn)行“預(yù)實驗”。預(yù)實驗，指的是在實驗教學(xué)開始之前，教師先進(jìn)行的“試水實驗”。教師通過預(yù)實驗，能對實驗器材、實驗步驟、實驗現(xiàn)象和實驗條件進(jìn)行預(yù)測，并作出一定的調(diào)整。利用預(yù)實驗，能使教師在指導(dǎo)學(xué)生開展實驗時更具方向性，幫助學(xué)生經(jīng)歷探究和實踐的過程，推動學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。

一、解構(gòu)：梳理實驗教學(xué)問題

開展教學(xué)前，教師必須梳理實驗教學(xué)中可能出現(xiàn)的問題，做到有的放矢，提高教學(xué)實效性。

（一）供給器材：缺乏篩選與設(shè)計

工欲善其事，必先利其器。合適的器材是開展科學(xué)實驗、提高實驗效率的必要條件和重要保證。教材提供的實驗器材是原生的，缺乏篩選與設(shè)計，且這些器材是否適合學(xué)生操作，是否存在缺陷均不明確。對此，教師需要通過預(yù)實驗，找到最佳的實驗器材，或?qū)υ械钠鞑倪M(jìn)行改進(jìn)，或根據(jù)實驗要求制作具有操作性、綜合性的實驗器材，為實驗教學(xué)提供物質(zhì)保障。

（二）設(shè)計步驟：缺乏鋪墊與整合

難度較大的實驗如果缺乏必要的鋪墊，會使學(xué)生難以下手。對于中、低年級的學(xué)生來說，過于復(fù)雜的操作過程不僅會降低他們參與實驗的積極性，還會使實驗難以開展，導(dǎo)致實驗教學(xué)事倍功半。且受時間、器材等的限制，一個完整的實驗容易被分割成多個獨立的實驗，導(dǎo)致學(xué)生的實驗體驗大打折扣。在單元整體教學(xué)理念的指導(dǎo)下，教師可通過預(yù)實驗將多個獨立實驗有機整合起來，使學(xué)生在課堂上獲得連貫性的體驗。此外，教師還需要根據(jù)學(xué)生的年齡特點，在操作規(guī)范的前提下對實驗過程進(jìn)行調(diào)整。

（三）觀察結(jié)果：缺乏支架與呈現(xiàn)

課堂上，學(xué)生完成了操作活動卻沒有觀察到明顯實驗現(xiàn)象或觀察不到實驗現(xiàn)象的情況時常出現(xiàn)，導(dǎo)致無法得出準(zhǔn)確的實驗結(jié)果。對此，教師可根據(jù)預(yù)實驗，增加輔助支架，凸顯實驗現(xiàn)象，方便學(xué)生觀察，幫助學(xué)生得出準(zhǔn)確的實驗結(jié)果。

（四）分析條件：缺乏預(yù)估與設(shè)計

由于缺乏對學(xué)生實驗情況的預(yù)估和對實驗活動的設(shè)計，課堂實驗容易出現(xiàn)失控的情況。如何根據(jù)學(xué)生特點對實驗的難易程度進(jìn)行調(diào)整？預(yù)留多少時間給學(xué)生進(jìn)行實驗操作？如何把控實驗節(jié)奏？這些問題需要教師根據(jù)預(yù)實驗進(jìn)行分析，確保課堂實驗的順利開展。

二、重構(gòu)：提升實驗教學(xué)效果

科學(xué)教學(xué)以學(xué)生為主體，學(xué)生在一節(jié)課中收獲的多少是衡量這節(jié)課成效高低的一個重要標(biāo)準(zhǔn)。在小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)中，學(xué)生的收獲很大程度上源于實驗操作過程、觀察分析過程。因此，在課前，教師要通過預(yù)實驗，明確實驗所需的器材，規(guī)劃實驗步驟，選擇凸顯實驗現(xiàn)象的支架，提供分析實驗的條件，使學(xué)生在課堂實驗中獲得成功，提升實驗教學(xué)的效果。以教科版《科學(xué)》為例，具體如下。

（一）甄選器材，優(yōu)化操作

合理選擇實驗器材是實驗成功的關(guān)鍵之一。教材部分內(nèi)容沒有標(biāo)注實驗所需的儀器的規(guī)格，教師要在預(yù)實驗中對不同規(guī)格的儀器進(jìn)行試驗，尋求最佳的搭配。部分實驗器材存在整合性較差的問題，導(dǎo)致學(xué)生在研究某一對象的多種性質(zhì)時需要不斷更換器材，不利于學(xué)生的操作和理解。在預(yù)實驗中，教師需要根據(jù)研究對象的特點對實驗器材進(jìn)行整合、改進(jìn)，使學(xué)生既方便操作，又易于得出結(jié)果。

◆案例1 四年級上冊《運動與摩擦力》

在研究影響摩擦力大小因素的系列實驗中，學(xué)生需要探索摩擦力大小與接觸面、物體重量及物體運動方式之間的關(guān)系。教材要求學(xué)生準(zhǔn)備無蓋紙盒、木板、泡沫板、毛巾、鉤碼、彈簧測力計、可以放下紙盒的小車、膠帶等器材。這些器材不僅樣數(shù)多，使用起來也比較麻煩。教師通過預(yù)實驗對器材進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計了研究影響摩擦力大小因素的實驗套裝（如圖1）。

圖1

改進(jìn)后的這組實驗器材能夠達(dá)到改變探究因素的目的。學(xué)生可以通過實驗器材研究摩擦力大小與接觸面、物體重量及物體運動方式三者之間的關(guān)系（如圖2）。

圖2

教師通過預(yù)實驗對實驗器材進(jìn)行改進(jìn)，達(dá)到了操作性強、功能多樣、操作用時短、自由度高的效果。這樣，學(xué)生在實驗過程中既能保質(zhì)保量地完成任務(wù)，又能進(jìn)一步拓展其他材料展開探究。

（二）規(guī)范步驟，簡化操作

在預(yù)實驗中，如果教師發(fā)現(xiàn)實驗的難度較大，就需要對實驗步驟進(jìn)行細(xì)化，降低操作難度。尤其是在學(xué)生未建構(gòu)相關(guān)前概念的情況下，更需要提前進(jìn)行鋪墊。對于需要學(xué)生尋找規(guī)律的實驗活動，教師要引導(dǎo)學(xué)生從知識經(jīng)驗出發(fā)，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，讓學(xué)生經(jīng)歷探究過程，得出科學(xué)規(guī)律。

◆案例2 三年級下冊《月相變化的規(guī)律》

本節(jié)課的探索環(huán)節(jié)是讓學(xué)生觀察月相圖片，并試著對不同的月相圖片進(jìn)行排序。學(xué)生雖然在二年級時已經(jīng)對月相有了一些了解，但讓他們在三年級時直接對月相圖片進(jìn)行排序，難度較大，容易導(dǎo)致活動時間過長，教學(xué)效果不明顯。教師通過預(yù)實驗，根據(jù)三年級學(xué)生的年齡特征進(jìn)行調(diào)整，為學(xué)生提供了“觀察月相”的卡片（如圖3），讓學(xué)生先進(jìn)行為期一個多月的實際觀察，并對應(yīng)日期記錄月相，再在課堂中讓學(xué)生將本人的觀察結(jié)果與月相卡片進(jìn)行匹配，從而幫助學(xué)生認(rèn)識各種不同的月相以及它們在一個農(nóng)歷月中出現(xiàn)的先后順序。

圖3

增加觀察月相的任務(wù)，不僅規(guī)范了實驗流程，還降低了實驗難度。經(jīng)過這樣的學(xué)習(xí)，學(xué)生對月相的變化規(guī)律有了較深的認(rèn)識與理解。

（三）放大現(xiàn)象，易于觀察

1.搭配素材，放大實驗細(xì)節(jié)

進(jìn)行預(yù)實驗時，教師要關(guān)注實驗現(xiàn)象不明顯的情況，并通過改進(jìn)器材、調(diào)整操作步驟等方法重新設(shè)計實驗，放大實驗細(xì)節(jié)，便于學(xué)生觀察。

◆案例3 四年級上冊《聲音是怎樣產(chǎn)生的》

本課教材的探索活動要求學(xué)生通過彈撥橡皮筋、撥動鋼尺、擊鼓、敲擊音叉等方式，認(rèn)識到這些器材是通過振動發(fā)出聲音的，并嘗試用手輕輕觸摸還在發(fā)聲的物體來感受振動。通過預(yù)實驗，教師發(fā)現(xiàn)通過觀察和觸摸這些發(fā)聲物體確實能夠感受到它們的振動，但效果并不明顯。如何凸顯發(fā)聲物體振動的現(xiàn)象？在設(shè)計實驗時，教師考慮增加一些材料，如在鼓面上撒一些碎紙屑，在音響正前方擺放一排點燃的蠟燭。碎紙屑和蠟燭的運動分別由鼓面和音響的振動造成，在它們的輔助下，實驗現(xiàn)象更為明顯。

這樣，學(xué)生不僅能達(dá)到本課的基本要求，還能在放大的現(xiàn)象中觀察到原本不易察覺的其他細(xì)節(jié)，他們對事物的規(guī)律也有了更深的認(rèn)識。

2.設(shè)計材料，外顯隱匿現(xiàn)象

科學(xué)實驗中，有一些現(xiàn)象是不可見的，如三年級上冊《空氣能占據(jù)空間嗎》《風(fēng)的成因》、五年級下冊《熱在金屬中的傳遞》《熱在水中的傳遞》等課的實驗。對此，教師要在預(yù)實驗中找到能凸顯這些不可見現(xiàn)象的方法，便于學(xué)生觀察。

◆案例4 五年級下冊《熱在金屬中的傳遞》

“熱在金屬中的傳遞”的現(xiàn)象是不可見的。教材選擇了涂蠟或涂感溫油墨的方式，讓學(xué)生通過觀察蠟的狀態(tài)或感溫油墨的顏色變化情況，來推測熱在金屬中的傳遞。在預(yù)實驗中，教師發(fā)現(xiàn)利用蠟或感溫油墨確實能達(dá)到呈現(xiàn)熱傳遞方向的效果，于是考慮能否將熱傳遞情況通過數(shù)字進(jìn)行量化。因此，教師在實驗中準(zhǔn)備了多支有金屬感溫頭的電子溫度計，將感溫頭按一定間隔距離固定在金屬棒上。當(dāng)金屬棒一端開始加熱后，學(xué)生就能通過電子溫度計上的讀數(shù)來確定熱傳遞的方向，并比較不同部位的升溫速度，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

3.多維展示，呈現(xiàn)立體動畫

科學(xué)課堂中，有一部分內(nèi)容是以模擬實驗的形式進(jìn)行教學(xué)的，如“宇宙”專題。通過預(yù)實驗，教師嘗試調(diào)整模擬實驗的材料、操作活動及研究形式，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，幫助學(xué)生認(rèn)識天體運行系統(tǒng)。

◆案例5 六年級上冊《地球的公轉(zhuǎn)與四季變化》

“宇宙”專題對學(xué)生來說，是非常抽象的。以《地球的公轉(zhuǎn)與四季變化》一課為例，對于什么是公轉(zhuǎn)，地球的公轉(zhuǎn)與四季變化有什么關(guān)系等問題，僅通過教材中的“地球公轉(zhuǎn)示意圖”，學(xué)生難以得出答案。因此，教師運用現(xiàn)代信息技術(shù)，利用動畫動態(tài)演示地球在自轉(zhuǎn)的同時圍繞太陽進(jìn)行公轉(zhuǎn)，并加上太陽直射點變化的動畫，深化學(xué)生的認(rèn)識。在動畫的演示過程中，地球表面的明暗變化、極晝極夜的現(xiàn)象都清晰可見。

（四）估測條件，便于實施

1.調(diào)整實驗難度

教材中的個別實驗對學(xué)生來說難度很大，如果以教材安排的材料及步驟進(jìn)行實驗，大部分學(xué)生很難完成。對此，教師要在確保達(dá)成本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)的前提下，根據(jù)預(yù)實驗的實際情況，適當(dāng)調(diào)整實驗難度，確保學(xué)生順利開展實驗。

◆案例6 六年級下冊《設(shè)計塔臺模型》

本課中，教材提供的材料是70 根20 厘米長的吸管，要求學(xué)生通過膠帶進(jìn)行固定。教師在預(yù)實驗中發(fā)現(xiàn)，想要達(dá)到評價表中的塔臺高度要求——達(dá)到60 厘米的高度，必須保證吸管與吸管之間互不重疊，完全靠膠帶固定。但這樣的固定方式會導(dǎo)致塔臺無法具備良好的承重、抗風(fēng)、抗震能力。也就是說，塔臺的高度要求與塔臺的各項能力要求無法同時達(dá)到。因此在實驗教學(xué)中，教師將塔臺高度要求從60 厘米改為55 厘米，留出5 厘米的長度讓學(xué)生在吸管接口處進(jìn)行自由發(fā)揮。經(jīng)過這樣的調(diào)整，學(xué)生制作出了兼顧高度、承重、抗風(fēng)、抗震能力要求的塔臺模型。

2.實驗環(huán)節(jié)把控

在高年級的實驗教學(xué)中，經(jīng)常會出現(xiàn)一節(jié)課包含多個連貫性實驗的情況，實驗與實驗之間存在遞進(jìn)關(guān)系，對教師的引導(dǎo)和調(diào)控能力提出了較高的要求。預(yù)實驗可以幫助教師合理分配各實驗環(huán)節(jié)的時間，保證連環(huán)實驗?zāi)軌蛟谝?guī)定時間內(nèi)完成。

◆案例7 六年級上冊《電和磁》

本課中含有三個實驗，旨在讓學(xué)生理解電生磁的現(xiàn)象和原理。三個實驗的時間該如何分配？教師可以根據(jù)預(yù)實驗的情況進(jìn)行安排。學(xué)生在四年級時學(xué)過簡單電路，到六年級時對該知識已經(jīng)有些模糊。實驗一要求學(xué)生通過組裝一個簡單電路來觀察指南針的變化，需要給予一定的時間。實驗二要求學(xué)生將簡單電路轉(zhuǎn)換為短路狀態(tài)，操作起來相對簡單，時間可以短一些；實驗三要求學(xué)生做一個線圈，在短路的狀態(tài)下給線圈通上電，并嘗試在不同的位置放置線圈，觀察怎樣能讓指南針偏轉(zhuǎn)角度最大，也需要較多的時間。具體時間分配如圖4所示。

圖4

通過預(yù)實驗，教師能更合理地分配正式實驗中各環(huán)節(jié)的時間，讓學(xué)生在課堂上經(jīng)歷由易到難的學(xué)習(xí)過程。每個環(huán)節(jié)中，學(xué)生都能進(jìn)行充分的探究，且各環(huán)節(jié)緊密關(guān)聯(lián)，使知識的學(xué)習(xí)有序推進(jìn)。

通過預(yù)實驗，教師對后續(xù)教學(xué)中的各項活動和實驗設(shè)計有了較為準(zhǔn)確的參考依據(jù)，能夠合理安排教學(xué)環(huán)節(jié)，甄選器材，規(guī)范操作，放大實驗現(xiàn)象，把控實驗難度，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。