余京華

【摘? ?要】科學(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的重要手段。實(shí)驗(yàn)材料是推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要支架，是學(xué)生開展有效探究的物質(zhì)保障。為發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行了選擇、改進(jìn)和創(chuàng)新，優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)效果，增強(qiáng)了科學(xué)課堂的趣味性。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)科學(xué)；實(shí)驗(yàn)材料；選擇；改進(jìn)

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》要求教師以落實(shí)立德樹人為根本任務(wù)，以培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為目標(biāo)，提倡素養(yǎng)導(dǎo)向的科學(xué)教學(xué)?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的重要手段。實(shí)驗(yàn)材料是推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要支架，是學(xué)生開展有效探究的物質(zhì)保障。然而，教材提供的部分實(shí)驗(yàn)器材存在一些缺陷，無(wú)法滿足學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求，導(dǎo)致許多實(shí)驗(yàn)未能達(dá)到較好的效果。為了改變這一現(xiàn)狀，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值，教師以教科版《科學(xué)》五年級(jí)下冊(cè)《溫度不同的物體相互接觸》一課為例，對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行了選擇、改進(jìn)和創(chuàng)新，以期提升實(shí)驗(yàn)效果。

在學(xué)習(xí)《溫度不同的物體相互接觸》之前，學(xué)生已經(jīng)了解了溫度變化會(huì)使水的形態(tài)發(fā)生變化，也掌握了正確使用溫度計(jì)的方法。在此基礎(chǔ)上，教師進(jìn)一步帶領(lǐng)學(xué)生了解不同溫度的水接觸后溫度的變化情況，并讓學(xué)生理解知識(shí)——水的溫度會(huì)因外界溫度的變化（如用酒精燈加熱等）而發(fā)生變化。

一、采用恰當(dāng)材料，便于得出數(shù)據(jù)

準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)能夠避免主觀臆斷和誤解。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為后續(xù)的整理、分析、歸納和總結(jié)提供依據(jù)，為發(fā)現(xiàn)事物的內(nèi)在規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì)打下基礎(chǔ)。良好的實(shí)驗(yàn)材料是有效開展實(shí)驗(yàn)，得出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的重要保障。

本課教學(xué)中，學(xué)生需要記錄每分鐘試管中的冷水溫度和燒杯中的熱水溫度的變化情況，并對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，最后總結(jié)歸納數(shù)據(jù)背后的科學(xué)本質(zhì)。教師引入了燒杯、試管和水銀溫度計(jì)等器材，帶領(lǐng)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)。學(xué)生一邊做實(shí)驗(yàn)，一邊記錄數(shù)據(jù)并制作折線統(tǒng)計(jì)圖（如圖1）。通過(guò)分析折線統(tǒng)計(jì)圖，學(xué)生得知：一開始，熱水溫度下降，冷水溫度上升；當(dāng)二者的溫度趨于一致后，會(huì)一起慢慢地下降；熱水和冷水的溫度變化都具有先快后慢的特點(diǎn)。這些發(fā)現(xiàn)都是以真實(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的。

二、改進(jìn)已有材料，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程

近年來(lái)，隨著科學(xué)課程改革的推進(jìn)，大部分學(xué)校都已基本配備了開展科學(xué)教學(xué)所需的各種實(shí)驗(yàn)材料，但仍未能完全滿足教學(xué)的需要。對(duì)此，教師可借助生活中的常見物品，對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行改進(jìn)。這樣既能保障配套材料的合理使用，節(jié)約教學(xué)成本，又能滿足教師的教學(xué)需要以及學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，提升教學(xué)質(zhì)量。

本課教學(xué)中，教師對(duì)支撐試管的支架和燒杯的蓋子等影響實(shí)驗(yàn)效果的材料進(jìn)行了改進(jìn)和重組，即用鐵絲制作一個(gè)支撐試管的支架（如圖2），改變?cè)瓉?lái)學(xué)生直接用手拿溫度計(jì)的實(shí)驗(yàn)方式。支架的使用使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)解放了雙手，從而更加關(guān)注實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，同時(shí)避免了因手晃動(dòng)導(dǎo)致小試管未與大燒杯充分接觸的現(xiàn)象，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確。另外，教師在小試管和大燒杯上都加裝了蓋子，避免因?qū)α髟斐蓽囟认陆堤於绊憣?shí)驗(yàn)效果的情況。這些設(shè)計(jì)均指向本課的教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)，能夠保障實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，使實(shí)驗(yàn)效果更加明顯。在改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生獲取了更真實(shí)的數(shù)據(jù)，為下一階段的集體論證打下了基礎(chǔ)。這樣的操作活動(dòng)不僅沒(méi)有增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成本，還促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的達(dá)成。

經(jīng)過(guò)實(shí)踐，可以發(fā)現(xiàn)上述實(shí)驗(yàn)裝置很好地提升了實(shí)驗(yàn)效果，但水銀溫度計(jì)仍存在著測(cè)溫不夠精確、不易讀數(shù)等問(wèn)題。對(duì)此，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行了重組，引入了電子溫度計(jì)（如圖3），使數(shù)據(jù)更加精確，實(shí)驗(yàn)過(guò)程更加順利。

教師要善于使用方便、實(shí)用的實(shí)驗(yàn)材料，便于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，將科學(xué)原理與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，以此發(fā)揮科學(xué)研究的價(jià)值，使學(xué)生真正做到學(xué)以致用。

三、引入創(chuàng)新材料，助力推理論證

當(dāng)原有的實(shí)驗(yàn)材料無(wú)法滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求時(shí)，教師可以根據(jù)教學(xué)實(shí)際引入新的材料，讓學(xué)生通過(guò)使用新的實(shí)驗(yàn)材料，獲得更準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)，更好地驗(yàn)證科學(xué)假設(shè)，加深對(duì)科學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律的認(rèn)識(shí)。本課教學(xué)中，教師引入了新的實(shí)驗(yàn)材料，聚焦教學(xué)難點(diǎn)，減少實(shí)驗(yàn)干擾，引發(fā)認(rèn)知沖突，達(dá)成了良好的教學(xué)效果。

（一）聚焦教學(xué)難點(diǎn)，減少實(shí)驗(yàn)干擾

學(xué)生通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，已經(jīng)知道了溫度的變化會(huì)引發(fā)水的形態(tài)變化，也已經(jīng)掌握了溫度計(jì)的使用方法。本課重點(diǎn)是通過(guò)觀察試管中的冷水與燒杯中的熱水接觸后的溫度變化情況，探究熱量的轉(zhuǎn)移和平衡。這是透過(guò)科學(xué)現(xiàn)象探索科學(xué)本質(zhì)的研究活動(dòng)，是學(xué)生感興趣的活動(dòng)，可以為后續(xù)研究熱的傳遞方式打下基礎(chǔ)。因此，選擇合適的材料讓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)就成了本課的一個(gè)重點(diǎn)。

教師引入了兩個(gè)溫度傳感器，代替原先使用的普通水銀溫度計(jì)，并利用橡皮塞將溫度傳感器固定在裝冷水的試管和裝熱水的燒杯上（如圖4）。新的裝置操作起來(lái)更簡(jiǎn)單：學(xué)生無(wú)須一直用手持溫度計(jì)讀數(shù)，也避免了溫度計(jì)碰到杯壁或讀數(shù)錯(cuò)誤等問(wèn)題。實(shí)踐證明，用更具科技感的溫度傳感器能進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，減少不必要的實(shí)驗(yàn)干擾。

（二）引發(fā)認(rèn)知沖突，突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)

使用精密的溫度傳感器后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)冷水和熱水的溫度在第一次達(dá)到平衡后的短時(shí)間內(nèi)，前者的溫度會(huì)高于后者（如圖5）。這一現(xiàn)象顛覆了學(xué)生的認(rèn)知，為后續(xù)深入研究提供了探索空間。學(xué)生還可以借助溫度傳感器將收集到的數(shù)據(jù)輸入電腦，繪制更加精準(zhǔn)的折線統(tǒng)計(jì)圖，突破“熱水和冷水達(dá)到熱平衡后，二者的溫度都會(huì)慢慢下降，最終與室溫一致”的難點(diǎn)。

首先，教師把教科書中的水銀溫度計(jì)改成電子溫度計(jì)，既降低了讀數(shù)難度，減少了讀數(shù)誤差，又節(jié)約了讀數(shù)時(shí)間，提高了數(shù)據(jù)精確度。其次，教師在原來(lái)的燒杯、試管等實(shí)驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上，增加了海綿塞，減少熱對(duì)流對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)造成的影響，且更好地固定了電子溫度計(jì)和試管，降低了學(xué)生的操作難度。實(shí)驗(yàn)材料重組便于學(xué)生探索新的科學(xué)現(xiàn)象，驗(yàn)證新的科學(xué)假設(shè)或解決特定的問(wèn)題。

綜上，教師要結(jié)合學(xué)?，F(xiàn)有條件，從培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的角度出發(fā)，對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行合理的選擇、改進(jìn)。同時(shí)，教師也要關(guān)注在實(shí)驗(yàn)材料改進(jìn)方面投入的人力、物力和時(shí)間成本，巧思善構(gòu)，使科學(xué)課堂簡(jiǎn)約而不簡(jiǎn)單。

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（浙江省龍泉市教育研究培訓(xùn)中心）