“五化式”實驗材料，為科學探究保駕護航

薛夢

《課標》指出：科學學習要以探究為核心。親身經歷以探究為主的學習活動是學生學習科學的主要途徑。而探究需要實驗，實驗材料是學生解決科學問題、獲取科學知識、提高探究能力的基本載體。筆者將從實驗材料數字化、趣味化、結構化、精致化、生活化五大方面，闡述在探究式教學中，教師應當如何準備實驗材料為師生探究式教學保駕護航。

一、實驗材料數字化

科學課程標準指出：科學探究要培養學生的實證意識。在探究實驗中，數據是對事物、現象進行定性、定量分析的基礎。在實際探究過程中，部分實驗因收集數據存在一定難度而不免使我們的教學受阻。而數字化就是將許多復雜多變的信息轉變為可以度量的數字、數據，因此數字化實驗材料能以外顯的實驗數據攻破許多傳統材料無法達成的功效。

《怎樣得到更多的光和熱》一課，引領學生探究物體吸熱與物體的顏色及物體受陽光照射角度關系的實驗，并將物體的顏色、照射角度與升溫情況的實驗數據繪制成折線圖，從而進行實證，獲得相應科學概念。分組實驗中，使用傳統的紅液溫度計進行測量，學生很難做到同時快速準確地讀出每隔兩分鐘溫度計示數的變化。尤其改變照射角度后，溫度計的讀數更加不便。因此，在教學中，我改進了實驗材料，采用了可以數顯的電子溫度計，直觀的數字大大降低難度，幫助學生克服讀數的困難。

再如，《聲音的變化》一課中對于“聲音高低的研究”，每到引導學生描述敲擊不同水量的水杯聲音的高低變化時，總會爭論不斷。偶然的機會下，我學會了在電腦上安裝了一個“虛擬示聲波”軟件，教學中，隨著水杯的敲擊，軟件頁面上即顯示出收集的聲音信息通過數字化測量技術轉化為的數字音頻。在直觀的數據面前，終于有了強而有力的證據，學生獲得了一致的發現。

當今時代是信息化時代，而信息的數字化也越來越為研究人員所重視。在我們的科學教學中，引入數字化材料，實現更多數字化測量，無疑可以使我們的實驗教學事半功倍。

二、實驗材料趣味化

科學課堂總給人一種致力于嚴密的實驗推理、嚴謹、按部就班的實驗操作的印象。然而我們應當關注到我們的教育對象只是小學生，他們需要在嚴謹、有效的探究過程中獲得一定的科學素養，但他們更需要一個充滿樂趣的科學課堂。筆者覺得，通過實現實驗材料趣味化，便可將這“趣”輕松與“理”相結合，趣理結合的課堂也正是我們蘇式教育的一大特點。

《空氣占據空間嗎》一課旨在引領學生認識到空氣確實存在，并和其他物體一樣能夠占據空間。對于剛剛接觸科學課的三年級學生而言，空氣是看不見摸不著的，認識空氣能夠占據空間很有難度。實際教學中，筆者通過有問題的杯子這一材料，實現由淺入深的探究教學。當學生經歷了對“海綿寶寶不濕”的探究，初步認識到杯子里有空氣，水進不去，空氣占據空間。隨即出示一個“問題杯子”——帶孔漏氣的杯子，重復操作。學生發現同樣的操作，杯底的海綿卻濕透了，強烈的對比一下激發了學生的興趣，亦使孩子們的思維更進一步“同樣的操作，不同的結果，學生自然想到問題肯定出在‘杯子身上”。此時學生再次細致地觀察實驗操作，不難發現：杯子入水后有氣泡出來，認識到原來是空氣跑出來了，水進去從而占據了杯子的空間，海綿就濕了。“現在杯子里都是水，如何想辦法把里面的水給排出來呢？”經過討論，最終學生利用吸管穿過杯孔往杯子里吹氣，學生親眼證實了空氣吹進去占據了空間，再次把水擠掉了。從“杯子不進水，海綿不濕”——到“杯子進水，海綿濕透”——“排水”，學生沉浸在有趣的探究中，步步深入，摘得學習的碩果。

以趣味化的實驗材料，實現在“玩”中做文章，不僅抓住學生的心，而且讓學生真正感受到學中玩、玩中學的科學探究樂趣。因此，實驗材料的趣味化是值得我們不斷推敲的！

三、實驗材料結構化

科學教學要以建構主要科學概念為主線，以結構化的活動為構建概念的載體，引導學生在具體的活動中展開思維過程，理解科學的方法與原則，形成更上位、更抽象的科學思想與觀念。而結構化的活動當然有賴于結構化的實驗材料。

《馬鈴薯在液體中的沉浮》教學中，首先，出示了3杯液體，引領學生觀察同一馬鈴薯在不同液體中的沉浮，引起學生的多種推測。其次，又引領學生走進“調制多種液體使馬鈴薯浮起來”的探究。最后，引領學生嘗試“將能使馬鈴薯浮起來的兩種液體混合在一起，再次探究馬鈴薯的沉浮”。“多種液體”，不僅使學生的推測更為豐富，而且使學生獲得了豐富的感性認識，最終改變物體沉浮的核心概念的構建水到渠成。不僅如此，在教學中，除了馬鈴薯我還準備了小石子、番茄等物體，組織學生探究將這些物體放入能使馬鈴薯由沉到浮的液體中，它們的沉浮又會怎樣？“多種物體”的出現，又推動學生自覺運用分析、綜合、邏輯推理等方法嘗試進行解釋，他們嘗試著把物體在各種液體的沉浮與液體的濃度、物體和液體的重量聯系起來進行分析，這就是他們科學概念的形成、轉化的具體表現。

結構化的材料使學生的探究活動結構化，科學課堂也因結構化的活動為載體，豐富了學生的科學認知。長此以往，學生定能夠通過探究建構核心概念，學生的科學素養也將不斷提升！

四、實驗材料精致化

精致，謂精巧細致；細密。打造精致的課堂教學也是我們蘇式教學的一大特點。許多時候，我們難免因實驗材料的不完備而出現異樣的結果，或實驗結果不能直觀說明問題，最終無益于學生科學概念的建構。所以說，我們需要依托精致化的實驗材料方能達成精巧、細密的實驗教學。

傅科擺實驗是證明地球自轉的著名實驗，學生對此實驗的興趣也是極高的，然而實際操作起來比較困難。隨著底盤的不斷轉動，擺要么很容易打在鐵架上，要么就是跟隨底盤偏轉，通過實驗無法直接證明地球在自轉。要使這一現象得到解決，必須從改進實驗材料入手。首先，我便著手自制教具，對材料進行精致化地處理：利用滾軸原理將大小不同的兩個圓盤進行組合，使其能平穩靈活轉動，并將上層的小圓盤進行360份的等分，并做好標記。其次，用不銹鋼條焊接了一個三角鐵架置于圓盤之上，高度適中。最后，在三腳架上安裝單擺。這樣一來，傅科擺實驗操作平穩，學生便可以直觀地找到地球自轉的證據了。在“地球”單元，抽象的天文知識教學往往都需要借助精致的材料架構有效地模型，方能突破難點，幫助學生理解教學難點。

精致化的實驗材料，可使科學教學中的實驗難點于無形中不攻自破，那么在實驗材料上多花幾分心思自然是值得的！

五、實驗材料生活化

《課標》指出，科學課程應具有開放性。這種開放性表位為，要引導學生利用廣泛存在于學校、家庭、社會、大自然、網絡和各種媒體中的多種資源進行科學學習。因此，在教學中，通過教師的以身試教，引入各種生活中的材料作為探究材料，幫助學生建構生活與科學緊密相連的意識。幫助他們不斷擴展對周圍世界科學現象的體驗，并豐富他們的學習經歷。

《運動與摩擦力》教學中，我為學生提供光滑的鐵筷子和粗糙一些的竹筷子，讓學生分別用兩種不同的筷子夾取細小的物體；并用同一種筷子夾取粗糙程度不同的物體。這樣的實驗探究簡單易行，學生獲得體驗后，很容易產生問題，夾取物體的難易程度是否因產生的摩擦力不同而引起的，為后續探究埋下伏筆。

將生活中隨時可取的物件巧變為進行科學探究的實驗材料，既便于師生的收集、使用，更重要的是拉近了科學與生活的距離，讓學生感到“瓶瓶罐罐當器材，拼拼湊湊做實驗”的樂趣，感受到實驗來源于生活，貼近于生活，使學生了解到并不是只有實驗室中的高精儀器才能做實驗，并不是科學家才能做實驗。巧選生活中的材料，可將科學課中的實驗落到實處，何樂而不為？

如果把師生的探究比作通往知識殿堂的扁舟，那么實驗材料就是那原木，它需要我們精心打造，方能成形，才能載著我們駛向共同的科學夢。當然實驗材料的呈現技巧、規范的實驗操作都會影響探究成果，這些都需要我們在實踐中不斷探尋，不斷創新。

（作者單位：江蘇省張家港市東渡實驗學校）