運用實驗包開展“做中學”科學的實驗探索

摘要針對當前中小學科學教育中，課堂上實驗大部分以講或看老師做為主，家庭小實驗幾乎成了教材的一個擺設，大部分學生依然缺少親自動手的機會。為讓學生真正動手做，本課題抓住器材保障和活動設計這兩個核心環節，用一年多的時間，開發了“動手學”實驗包:可以方便建成適合小學、初中學生的家庭“微型實驗室”;編著了《趣味科學小實驗精選》一書，引導學生有效運用實驗包做各種各樣的實驗，并在部分中小學校進行了初步的應用，已經受到了實驗學生和家長的歡迎，學習興趣的增加和動手能力的提高，對中小學科學教育質量的提高具有十分積極的現實意義。

關鍵詞實驗包 微型實驗室 建立 使用 做中學

中圖分類號:G633.98文獻標識碼:A

綜觀國外科學教育的研究與改革，強調以親自動手的方式來進行科學探究是一個極其重要的發展方向和趨勢，在美國、法國、英國、加拿大等許多國家，都把科學探究作為基礎教育科學課程目標和內容體系的最關鍵和最基本的要素。在科學課程的教學中大力倡導實踐式和主動式的學習方式，這也是“做中學”的基本思想。

1 現狀分析

1.1 實驗教學存在的問題

“做中學”的方式應該是多種多樣的，而觀察和實驗是學習《科學》的基礎，也是“做中學”的重要學習方式之一。以實驗為基礎展開科學教育過程，是各國中學理科教學改革的一個共同特征。目前，在我國的中小學新課標科學教材中，實驗的比重已大大增加，很多實驗設計也更多地體現了生活化、簡單化、微型化的教學思想。然而，現實的實驗教學又是怎樣呢?根據我們對城區兩所最好的學校四、五年級共90名小學生和初一年級的100名中學生的問卷調查統計:

顯而易見，中小學生幾乎都喜歡要動手實驗的科學課，喜歡科學實驗，絕大多數的中小學生希望有一個自己的實驗室，家里也能做實驗。然而，目前的中小學科學教育中，學習方式主要是聽老師講或看老師做為實驗為主，科學作業以做練習為主，家庭小實驗幾乎成了教材的一個擺設，大部分學生依然缺少親自動手的機會。究其原因，主要是沒有條件和時間不夠，缺少器材、缺少引導，也沒有很多的時間做實驗。

通過網上檢索與文獻資料查閱，我們知道目前雖然也有個別科研單位研發提供的學生家庭實驗室(器材)，確實能為學生的實驗提供良好的器材保障，但它的主要作用是完成新課標中的多個學生實驗，以及部分課本中的演示實驗，且價格較高，要建立一個小學或初中科學的學生家庭實驗室，需要上千元，較難普及，而且學生自己進行課本以外的拓展實驗難度較大。

1.2 探索方向

我們的課題以調研為基礎，針對目前沒有條件和時間不夠，探索具有普適性的實驗器材和較高時效性的微型實驗活動為突破點，開發實驗包為核心，然后圍繞實驗包作拓展的應用研究，包括文字、網站與學校實驗。既為中小學生的動手動腦提供良好的物質保障，同時又進行優化的活動設計，引導學生有效進行更多的動手實驗，開展 “中小學科學教育‘做中學’的實驗研究”。

2 研究過程

研究流程如圖:

2.1 研發實驗工具包，建立微型實驗室

以往所謂的微型實驗室，是在老師的指導下，學生可以在家中、在學校收集一些實驗材料，如鐵釘、螺母、飲料瓶等生活中的物品，利用家庭里的冰箱、桿秤、體溫表等，再配備(自制、購買或借用)一些最基本的測量儀表和裝置，如電流表、溫度計等，就組成了一個廣義的微型實驗室。然而，根據多年的教學經驗和生活實際，學生家里很難在實驗需要時找到大部分實驗器材、材料，很多器材、材料普通商店難以買到，甚至還需要批量購買。經常購買不但不方便，而且不夠實際，效果不好。

本課題中的“家庭微型實驗室”是指狹義的實驗室，其功能定位類似于學校的實驗室，或者說是學校實驗室的某種濃縮，形式為集成的、小巧便攜的實驗包。具體地說，就是把一些實驗常用的儀器、材料(除有毒、有腐蝕性作用等以外)，能準備的都裝齊備好，集中放在一個專用的工具包內，學生實驗時只要打開實驗工具包，就能開始做實驗。這個工具包是輕小的，方便攜帶的。無論在家里還是課堂上都可以使用。

為此，我們自主研發了中小學生手提式實驗工具包——“動手學”實驗包。

2.1.1 “動手學”實驗包的構成

(1)器材。實驗包內包含的器材物品有電磁器具、光學器具、計量器具、生化用品、容器及塞子、生活用品、試劑、文具、紙板印刷品、雜物等，并專門設計了泡沫箱，以便于儲藏和攜帶;(2)安全手冊。有針對某些試劑、物品、實驗的重要的基本安全事項;還有是安全的一般問題、化學實驗須知等，其它還有關于垃圾清除和實驗設備的清洗……

2.1.2 “動手學”實驗包的特點

(1)安全可靠。首先是實驗器材的選擇和藥品的配備充分考慮小孩子的安全因素。其次，配上了安全手冊。對實驗過程中可能出現的危害進行了闡述，并提醒注意，提出預防措施。并且這些提示和說明還將會再次出現在書中關于實驗的描述中;(2)便捷高效。包內實驗器材的選擇精心考慮各種器材之間的配套性，以盡可能方便、快捷地使用。如:潛望鏡、望遠鏡等外觀模型設計中，不但尺寸和其相應的鏡片配套，而且都在合適的位置留好了插鏡片的標記，只需幾分鐘即可以做成。這樣不但明白了怎么做，而且保證人人都能做成功，學生既有成功的體驗，又有充足的時間進行探索學習，充分體現了便捷高效;(3)實用經濟。從兩方面考慮。首先是選材考慮價廉物美，能達到預期效果就行。其次是選擇器材時盡量一物多用，發揮其多功能用途。

2.1.3 “動手學”實驗包的功能

(1)可建成小學、初中的家庭實驗室。與現行中小學科學教材配套，可以基本完成小學科學課堂內外的實驗(除需用到有毒、有腐蝕作用或存在安全隱患實驗以外)，以及初中科學(物理、化學、生物等)課堂內外的許多實驗;(2)可制作完成《趣味科學小實驗精選》一書中的20多種自制科學小玩具、100多個科學實驗游戲;(3)為課堂內外的數千個小實驗提供了器材。

2.2 創立實驗平臺，有效應用“微型實驗室”

2.2.1 編寫輔助教材，提供引導平臺

孩子在動手玩中學科學，需要進行有效的引導，優化活動內容，提高探究的實效。為此，我們編著了實驗包使用的輔導教材——《趣味科學小實驗精選》一書。書中共有兩百多幅彩色照片和許多卡通畫，近四萬字，內容涵蓋了聲與光 、力與運動、冷與熱、電和磁、生物、化學等多個領域。

書中小實驗的介紹主要分為三部分:(1)準備好:說明實驗需要的器材和來源(來自實驗包、家用兩種);(2)動手做:即為實驗步驟，其中包括了一些實驗現象的描述。(3)為什么這部分是對實驗現象、結果的解釋。有些小實驗還有第四部分小知識:主要是知識的拓展應用。

《趣味科學小實驗精選》書的主要特點是:(1)適用人群廣。由于書的編寫立足于孩子，采用圖文結合的方式，對實驗原理的闡述定位于科普常識的介紹，以適合孩子、家長等更廣泛的群體，有利于家長的參與和科學知識的普及。(2)趣味性強。書中所選小實驗以日常生活中常見、常用的事物為著眼點，以孩子的興趣為出發點，讓孩子感到科學無處不在，科學有用又有趣;(3)時效性好。書中所選小實驗不但現象明顯，而且絕大部分可以在短時間內完成，保證實驗的實效性好;(4)科技含量高。書中所選的很多小實驗能說明科學大道理。如:《簡易“暖房”》小實驗能讓孩子也知道當前世界熱門話題——溫室效應;《走彎路的光》小實驗則能說明前沿科技——光導纖維原理以及外科手術中內窺鏡的作用;而《三色陀螺》《分解顏色》《會變魔術的圓盤》則能分別揭開色光的三原色——電視機彩色顯像、顏料的三原色——彩色打印機、視覺暫留效應——電影的神秘面紗;《模擬“肺”》實驗則能讓學生輕松明白因看不見而難以理解的肺的工作原理等等，真可謂輕松小實驗，探索大世界。

2.2.2 利用多種方式，搭建交流平臺

在實踐過程中，我們嘗試運用了多種課外交流的方式，提供了經驗交流、實驗指導的平臺，優化活動過程以及實驗方案更新和提供進一步豐富的空間，也是老師、家長、同學了解實驗的一個窗口。

(1)師生面對面交流。實驗后，學生將實驗中觀察到的現象，所產生的問題、疑惑，以及自己如何解決問題的過程，利用課余時間，靈活機動地進行師生面對面的交流。其存在的弊端:由于交流時間的隨意性太大，影響教師的日常工作。(2)電子郵件。將學生需要交流的內容以郵件形式發給教師，老師利用晚上時間閱讀回復，回復內容主要包括:鼓勵性的評價、實驗操作過程的正確性評價、解決問題的方法指導等等。這樣的交流，參與的學生是比較滿意的，而最大的困難是:教師的工作量太大;此外，學生的參與面不夠廣，對部分學生來說，做了以后再寫下來，顯得負擔較重。(3)創建QQ群——科學天地，作為交流的平臺，讓它成為孩子們的第二課堂。由同學推薦讓工作能力和凝聚力強的同學為群管理員，創建QQ群，在規定的時間大家共同探討、交流，將課外實驗的所見所思呈現在這個特殊的“課堂”中。(4)建立“動手學”網站。我們在因特網上專門注冊建立了“動手學”網站，旨在交流實驗學習的體會、收獲，展示學生的創意性成果，實驗過程遇到困難時還可以及時地得到指導和幫助，隨時補充新的實驗、優化實驗方案等等。也可以通過它宣傳“做中學”的學習理念，推廣應用“動手學”實驗包開展科學教育的“做中學”實驗。

2.3 開辟多條途徑，探索實施策略

“動手學”實驗包目前在國內屬于領先，因此它的推廣使用需要專業人士的引領和廣泛的宣傳。首先在部分中小學校中建立實驗基地，嘗試“做中學”的實施策略，主要通過以下途徑方式分別組織開展活動。

(1)課堂教學結合做。可以是課前預習先行做、課中實驗隨堂做、課后鞏固補充做，起到鋪墊積累、有效理解、強化鞏固的輔助作用，提高教學的有效性。(2)興趣小組引著做。由學生自愿報名，分別在快樂驛站、小社團等課外興趣小組中組織開展活動。這個時間內，有學校專職的科學老師作為指導老師，可以與書本知識內容相掛鉤，一周內相關知識涉及到的科學小實驗進行探究;或可以進行課外拓展，對教材進行進一步挖掘和提升;還可以由學生自主選擇，一起實驗。(3)家里學生自主做。學生把實驗包放在家里，在課外時間自己做、或與父母一起做、或與同學一起做，學習的內容、學習的時間、學習的進度、學習的伙伴都由學生自己選擇，可以充分體現學生學習的獨立性、自主性，滿足學生的個性化需求，實現學生的個性化發展。(4)實踐基地專題做。針對教學實際情況，在某一特定的時間進行專題實踐學習，采用實驗與習題相輔相成的教學方式，可以用實驗理解、啟示習題作業，也可以進行趣味性、實用性的實驗或自行設計、驗證實驗等等。

目前這主要是指周六的專題實踐時間。比起雙休日在各類補習學校聽課做練習，學生當然是喜歡做實驗。這個時間學生的興趣是最高了，因為是雙休日，學生相對空閑，沒有在學校里在時間方面受太多的限制，同時，指導老師準備與實驗相關的習題。這種實驗與習題相輔相成的學習方法行之有效，大受學生們的歡迎。

3 成效分析

我們對家庭“微型實驗室”和《趣味科學小實驗精選》一書(以下簡稱《精選》)的使用情況進行了問卷調查。調查對象為實驗學校參加實驗的學生，分別是: 2008年5月份開始實驗的七年級學生182人，小學為2008年9月開始實驗的四、五年級學生98人。調查統計結果如下:

調查結果顯示:《趣味科學小實驗精選》一書以及用“動手學”實驗包建立家庭“微型實驗室”受到了參加實驗中小學生的高度喜愛;絕大部分家長對“動手學”實驗包也是相當滿意的，尤其小學滿意度為96%。中小學生都認為方便實驗、增加實驗機會，增加了學習的興趣、提高了動手能力。對科學教師進行訪談時，則反映實驗準備起來方便、降低了工作強度，實驗開設率大幅提高。

可以說，用“動手學”實驗包引導孩子做趣味科學小實驗游戲，是一項能夠實現大眾型、普及型的活動，它對提高公民的科學素養是能夠起到積極有效的作用的，同時活動設計緊扣科學課程目標，既增加了學生課余自由探究的機會，使學生業余生活得到拓展和延伸，同時還大大提高了學生學習的興趣和動手做的機會，對中小學科學教育質量的提高具有非常重要的現實意義。

參考文獻

[1] 教育部“做中學”科學教育中心.2001-07-31.http://www.ycst.gov.cn教育部“做中學”科學教育計劃

[2]解中秀.“學生實驗包”——突破常規教學時空的嘗試.電力高等教育，1996(1).