優化科學實驗 提升探究效率

徐旦

在學習科學中，科學探究既是學習的目標，又是學習的方式，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。實驗教學是小學科學教學的重要環節，科學實驗也是學生進行科學探究、提高動手操作能力的重要途徑。規范的實驗教學更是提高科學探究有效性的重要前提和基礎。

一、優化教師演示實驗

隨著現代科學的不斷發展，科學教師的上課材料也不斷地充實，現在的演示實驗不單純是由于科學課堂實驗條件限制而采用教師演示的方法進行科學探究活動，而是不斷地引入新的技術，比如各種傳感器，VR，AR技術。在這些探究活動中，學生是參與者，參與科學探究活動中，完成觀察、記錄、分析等一系列探究活動。

演示實驗過程中，可見度要高。實驗中產生的現象要明顯，必須使全班每個學生，特別是最后一排學生都看得清楚。現象不明顯，學生看不到，必然影響課堂紀律，達不到應有的效果。例如，在小學科學五年級下冊《熱是怎樣傳遞的》一課中，為了讓學生可以看見熱在鐵棒上的傳遞過程，以及溫度的變化，我在一根粗銅棒上鉆了三個孔，分別插入三支溫度傳感器，然后用酒精燈在一段進行加熱，在大屏幕上顯示實時的溫度變換情況，比傳統的看小棒的掉落更直觀。

二、優化學生實驗

1.明確實驗目標

實驗目標總是與所研究的問題相聯系的。學生只有在理解課題、提出問題的基礎上，才能根據所要研究的問題確定實驗目的。理解課題就是讓學生明確所研究的內容。愛因斯坦說過：“提出一個問題比解決一個問題更重要，因為后者僅僅是方法和實驗過程，而提出問題則要找到問題的關鍵、要害。”在課堂教學中要培育學生的自主學習能力，就要讓學生敢于提問、善于提問。因為在科學課中，教師要創造條件鼓勵學生敢于提問、善于提問。學生在提問過程中會出現不同的情況.教師要針對不同情況加以解決。

比如，在教科版小學科學五年級下冊《熱是怎樣傳遞的》有二個活動：熱在金屬條中的傳遞。通過實驗，讓學生感知熱是怎樣傳遞的，明白熱總是從較熱的一端傳向較冷的一端。課文中的實驗要求在一段鐵絲上每隔一定距離用蠟粘上一根火柴，將鐵絲固定在鐵架臺上，火柴都向下懸掛，用酒精燈給鐵絲的一段加熱。觀察哪端的火柴先掉下來？課前嘗試中發現就是教師做也要花一會的時間才能完成，不要說學生了，果然，在上課的時候，小組很熱鬧，但實驗效果很差，實驗結束后提問這個實驗發現了什么，學生回答是讓小棒依次掉下來，實驗材料的缺陷，實驗操作的困難讓學生忽略了原本的實驗目的，于是針對這一情況對實驗進行了改良。雖然日常生活中我們都知道蠟燭燃燒時流下的蠟液會凝固。由于蠟融化凝結過程時間長，因此不容易成功。隨后我使用了凡士林作為黏合劑，只要在小棒蘸一點可以很好地掛在金屬棒上，而且凡士林遇熱融化很快，大大加快了實驗的進程。果然在課上學生可以很好地完成實驗，并且實驗的目的也很明確。

2.指導學生根據實驗目標自主設計實驗

科學課上指導學生搞實驗設計，可以使學生進一步明確實驗目標，掌握實驗步驟和方法，提高實驗效果。更重要的是學生可以學會一種科學的方法。學生通過自主地設計實驗方案，小組合作，全班討論完善了自己的看法，又有了新的認識和提高，在今后的學習中就能獨立地運用科學的方法解決問題。

科學課中安排的實驗內容有兩類：一類是讓學生通過做實驗觀察一種現象，這種實驗比較難，所以只要求學生在實驗中按照實驗方法操作，觀察實驗現象，實驗后分析、討論、得出結論。另一類實驗屬于研究性的，這就要求學生通過師生交流、生生交流、個人研究等不同形式引導學生積極參與設計方案。這樣進行的實驗效果很好，因為學生已經不是被動地聽老師安排，而是在明確實驗目的基礎上的自主設計、操作實驗了。例如在《熱是怎樣傳遞的》一課中，學生在用凡士林粘住小棒掛在金屬棒上后，學生發現，每個小棒用的凡士林量是不一樣的，有時候會出現，離火源遠的小棒反而先掉下來，離得近的反而掉不下來，這樣實驗的準確性不高，實驗也不嚴謹。對學生的質疑，積極尋找新的方法，在查閱各種資料后，發現了一個很好解決這一問題的方法，利用蠟，融化后再凝固的特點制成了一個蠟環，這樣學生在實驗時，只要把金屬棒穿進蠟環的孔中就可以了。蠟環受熱溶化也會掉落，證明熱傳遞到這個地方。

3.提供有結構性、典型性的材料

所謂“巧婦難為無米之炊”，如果我們的學生是“巧婦”，那么材料就是科學探究的“米”。如果沒有材料，我們的科學探究也就無從開始；如果沒有材料，我們的探究就只能是紙上談兵。“米”的好壞決定了“飯”的質量，好材料是有效探究的開始。材料需要優化，優化的最佳方式就是使材料具有結構性、典型性，具有結構性、典型性的材料決定著探究的有效性。

如，在《熱是怎樣傳遞的》的一課中，教材中要求觀察在直金屬棒中，熱的傳遞方向，得出結論，熱是從離酒精燈近的地方傳遞到遠的地方。在幾次教學后，直的金屬棒變成了環狀，使直線距離近的加熱點反而后掉落，前面得到的結論相互矛盾，學生會進行思考，發現需加入一個條件：沿著金屬棒。（本實驗中還有熱輻射的影響，由于現在只研究熱的傳導，所以在實驗中盡量把熱輻射的影響降到最低。）

因而，教師在科學課堂上要積極優化有結構和典型的材料，進一步激發學生的認識沖突和探究熱情，并注重交流思辨，推進學生的思維發展，取得最佳的學習效果。

三、優化課外實驗

科學無處不在，處處有科學，時時有科學。興趣才是最好的老師。隨著現在STEM課程的興起，科學教師可以把自己的課延伸到課外，在教學中要結合教學實際，積極開展課外實驗，拓寬學生的視野，提高學生學習的興趣，培養學生的實驗探究能力和動手操作能力。學生平時玩的紙飛機、橡皮筋、氣球等都是我們科學的課程。

在新時代下，教師要既做教書匠，又做思想者，且行且思，且思且改，充分挖掘科學教師這一職業的有效性，在發展學生中發展自己，實現自身的價值。

[作者單位：蘇州市彩香實驗小學 江蘇]