合理選擇實驗材料 提升科學教學效果

【摘要】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。探究需要實驗，實驗需要材料，且實驗材料是學生解決科學問題、獲取科學知識、提高探究能力的載體。在科學教學中，選擇實驗器材，可從數字化、趣味化、結構化、精致化、生活化五個方面入手。

【關鍵詞】科學；實驗材料；教學效果

【中圖分類號】G623.6 【文獻標志碼】A 【文章編號】1005-6009（2016）16-0052-02

【作者簡介】薛夢，江蘇省張家港市東渡實驗學校（江蘇張家港，215600），二級教師。

科學是一門“實驗性”的學科，而合適的實驗材料是順利進行探究活動、提高實驗教學效果的必要條件和重要保證。那么，我們教師應如何讓實驗材料真正成為幫助學生解決科學問題、獲取科學知識、提高探究能力的“有力武器”呢？下文，筆者將從實驗材料的數字化、趣味化、結構化、精致化、生活化五大方面加以闡述。

一、實驗材料數字化

《全日制義務教育科學（3～6年級）課程標準（實驗版）》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，部分實驗的數據收集存在一定難度而這會使我們的教學受阻。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據，因此數字化實驗材料能以外顯的實驗數據收獲許多傳統材料無法達成的功效。

教學教科版《科學》五上《怎樣得到更多的光和熱》一課時，由于使用傳統的紅液溫度計進行測量，學生很難做到快速、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，溫度計讀數更加不便。因此，在教學中，筆者改進實驗器材，采用可以數顯的電子溫度計，直觀的數字大大降低了難度，幫助學生克服了讀數的困難。

再如：教科版《科學》四上《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水杯聲音的高低變化時，學生總會爭論不斷。對小學生而言，單單依靠聽音來辨別音量高低確實有很大難度。一次聽課中，筆者看到有教師利用了“新型材料”成功地解決了這一問題。于是，教學中筆者加以借鑒，課前在電腦上安裝了一個“虛擬顯示聲波”軟件，教學中，隨著水杯的敲擊，軟件頁面上即顯示收集的聲音信息，并通過數字化測量技術轉化為數字音頻。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

科學總給人一種推理嚴密、操作嚴謹的印象。然而，我們的教育對象是小學生，他們需要在嚴謹、有效的探究過程中獲得一定的科學素養，同時更需要一個充滿樂趣的科學課堂。筆者認為，將實驗材料趣味化，便可將“趣”與“理”結合。

教科版《科學》三上《空氣占據空間嗎》一課旨在讓學生認識空氣的存在，并了解空氣和其他物體一樣也需要占據空間。對于剛剛接觸科學的三年級學生而言，空氣是看不見摸不著的，認識空氣能夠占據空間很有難度。教學中，筆者通過“有問題的杯子”這一材料，實現了由淺入深的探究教學。當經歷了“海綿寶寶不濕”的探究后，學生初步認識到杯子里有空氣，水進不去，空氣占據空間。此時教師出示一個“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，也使學生自然想到問題出在“杯子”上。此時學生再次細致地觀察實驗過程，不難發現：杯子入水后有氣泡出來，原來是空氣跑出來了，水進去占據了杯子的空間，海綿就濕了。“現在杯子里都是水，如何想辦法把里面的水排出來呢？”經過討論，學生用吸管穿過杯孔往杯子里吹氣，這樣學生便親眼看到空氣占據了空間，并再次把水擠掉了。從杯子不進水，海綿不濕—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，收獲了學習的碩果。

以趣味化的實驗材料，在“玩”中做文章，不僅抓住了學生的心，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有必要的！

三、實驗材料結構化

科學教學要以科學概念的建構為主線，結構化的活動則是概念構建的載體。教學中，教師應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。當然，結構化的活動有賴于結構化的實驗材料。

教學教科版《科學》五下《馬鈴薯在液體中的沉浮》時，教師首先出示3杯液體，引導學生觀察同一馬鈴薯在不同液體中的沉浮，并讓學生進行推測。然后，教師帶領學生進行“調制多種液體使馬鈴薯浮起來”的探究。最后，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，而且讓學生獲得了豐富的感性認識，這樣改變物體沉浮的核心概念就構建起來了。不僅如此，在教學中，除了馬鈴薯，筆者還準備了小石子、番茄等物體，然后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，促使學生自覺運用分析、綜合、邏輯推理等方法進行解釋，他們嘗試著把物體在各種液體中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豐富了學生的認知。相信長此以往，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

許多時候，我們難免因實驗材料的不精致而出現異樣的結果，最終妨礙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，實現精巧、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極高，然而實際操作起來比較困難。隨著底盤的不斷轉動，擺要么容易打在鐵架上，要么就跟隨底盤偏轉，通過實驗無法直接證明地球在自轉。要使這一問題得到解決，必須從改進實驗材料入手。于是，筆者自制教具，用滾軸原理將大小不同的兩個圓盤進行組合，使其能平穩靈活地轉動，同時將上層的小圓盤進行360份的等分，并做好標記。其次，筆者還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。在教學教科版《科學》五下“地球的運動”單元時，抽象的天文知識也往往需要借助精致的模型，這樣才能幫助學生突破難點。

五、實驗材料生活化

《課標》指出，科學課程應具有開放性。這種開放性表現為，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資源進行科學學習。因此，在教學中，教師可將各種生活中的材料作為探究材料，以此幫助學生建構生活與科學緊密相連的意識。

教科版《科學》五上《運動與摩擦力》一課的教學中，筆者為學生提供了光滑的鐵筷子和粗糙的竹筷子，然后讓學生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與摩擦力的大小有關，這為后續探究埋下了伏筆。將生活中隨時可取的物件變為科學探究的實驗材料，便于收集、使用，更重要的是能拉近科學與生活的距離，讓學生感到“瓶瓶罐罐當器材，拼拼湊湊做實驗”的樂趣，同時也能讓學生意識到實驗來源于生活的道理。

如果把師生的探究比作通往知識殿堂的一葉扁舟，那么實驗材料就是那原木，只有我們精心打造，它才能載著我們駛向科學的遠方！