讓實驗改進為探究助航

王永萍

【摘 要】實驗設計的好壞直接關系到教學的效率與成敗。通過教學實踐發現，在教材編排中，有些實驗在實際操作過程中存在著不夠完善之處;有些實驗需要根據學生前概念認知適時地進行微調;有些實驗則需要在教學遇阻時重新設計和補充等情況。教師要根據教學的需要，結合學生的認知水平，因地制宜地進行實驗的改進和創新，提高實驗的可操作性、實用性、趣味性，將實驗的價值發揮淋漓盡致，為有效地進行科學探究助航。

【關鍵詞】實驗設計;改進實驗;科學實踐

【中圖分類號】G623.6 ??????【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2019）15-0276-01

小學科學課是一門以實驗為基礎的課程，學生通過親身經歷的科學實踐活動學習知識，促進他們科學態度的發展，讓學生在實驗中觀察、實驗和推理來獲取正確的知識，培養學生的動手能力，并能夠引用科學語言進行表達和交流，提高他們的思維能力和創新能力。因此，可操作性的、成功的實驗才是科學課堂的基石。

但是在教學實踐中，我們發現有些實驗的設計和實驗材料的選用不合理、不科學。因此科學教師在進行教學設計時，在用好教材的基礎上應該進行實驗研究和改進，從而提升科學實驗教學的實效。通過設計簡單、便于操作、有趣、符合孩子們年齡特點的實驗來詮釋不同的科學原理，把復雜的問題簡單化，讓學生體驗實驗的樂趣，使學生的科學素養得到培養和提升。

一、實驗材料的改進

教材中的實驗材料存在著一些先天不足，學生實驗時缺乏可操作性，改進實驗材料需要準備便于操作，能夠替代教材中材料的功能，并能使實驗效果明顯。

案例1：四年級《食鹽在水中溶解了嗎》一課，食鹽溶解后在水中是如何分布的，這一現象學生無法用肉眼直接觀察到。很多學生甚至錯誤地認為“下面多上面少”，因為生活經驗告訴他們，很多時候，喝湯時覺得下面會咸一些。怎么辦？最好找一種溶解過程是可視的、溶解后分布情況是可以看得見的物質做類比。高錳酸鉀是最好的選擇。學生在觀察高錳酸鉀顆粒溶解的過程中，形象地觀察到高錳酸鉀從可見到不可見、擴散后均勻分布、水從無色到紫色的變化過程。這時，學生頭腦中溶解的概念就豐富了：物質在水中溶解的過程是慢慢擴散的，溶解后是均勻分布在水中的。

二、實驗方法的改進

實驗的方法多種多樣，但是方法不同實驗的效果就不一樣。在教學設計時，我們要采用方法簡單、便于操作、效果明顯的方法。在教學預設中，教師在實驗方法研究時，可引導學生進行實驗探討，找到更合適的實驗方法，提高實驗的成功率，找到解決問題的最佳途徑。

案例2：三年級《空氣有重量》一課，如何設計一個實驗來證明空氣是否有重量？教材提供的做一個小天平：在一根細木棍上用尺子確定一個中心點，并作上記號;再在細木棍中心點的兩個側面按上圖釘，拴上細線;在木棍的一側拴上一個沒充氣的氣球，另一側拴上筆帽，再提起系在木棍中心點的細繩，想辦法使木棍達到平衡;把小天平上的氣球充氣后，再拴在小天平上，觀察小天平是否依舊平衡。

基于學生的實際情況，該實驗的兩次平衡環節，即自制小天平本身平衡和小天平兩端分別掛上氣球、筆帽后再次達到平衡。難度較大，學生操作和理解困難。同時用頭提細繩，手的輕微抖動會導致小天平搖擺不定，不便于觀察。

改進中為避免調平衡的難處，只要思考打破平衡，實驗就成功了，那樣方法的多種多樣。在此我提供結構性的材料，掛在鐵架臺的杠桿尺、氣球、回形針等，讓學生討論實驗方案并畫出來（如圖一）。

三、實驗設計的創新

實驗設計往往是教學中的難點，不論是教師精心進行的實驗設計還是小組合作進行的實驗設計，都體現了智慧的力量。

案例3：五年級《浮力》一課中有測量泡沫塑料塊受到的浮力，按課本的實驗設計（如圖二），是想利用彈簧測力計來測量浮力，但是在一個很淺的水槽里很難用彈簧測力計在水下直接測浮力。因此，在杯子的底部裝上一個小滑輪，利用定滑輪不改變力的大小只改變方向的原理，來間接測浮力。

但教師在下水實驗中會出現諸多困難，為此進行實驗改進（如圖三）：用棉線將泡沫塑料塊、鉤碼綁扎好，量筒內裝400毫升的水。提起小號泡沫塑料塊，慢慢往下移動，鉤碼浸沒時，讀出此時水面的刻度1和彈簧測力計的拉力讀數1。繼續往下移動，鉤碼和泡沫塑料塊同時浸沒時，讀出此時水面對用刻度2和彈簧測力計的拉力讀數2。測量發現，泡沫塑料塊排開的水量為（刻度2-刻度1），受到的浮力為（讀數2-讀數1）。

以此方法，將中號、大號泡沫塑料塊浸入水中測量，記錄排開的水量和受到的浮力。還可以讓泡沫塑料塊逐漸浮出水面，觀察彈簧測力計的變化并思考原因。

改進后的實驗由于裝置簡單，操作便捷，可以反復測量，提高了數據的可信度;由于避免了摩擦帶來的測量，實驗數據的準確度大大提高，且因直接測量得到浮力值，省去了復雜的計算過程，因此，學生可以專注排開水量與浮力之間的關系。同時成功操作測量獲得數據后，學生會產生愉快的情感體驗。這樣就能達到教師預設的目標，這也正是著眼于學生的最近發展區進行的教學。

四、實驗記錄的改進

實驗記錄是為分析、討論、得出科學的結論服務的，不同年級的學生科學觀察及記錄的能力不同，這種能力的不同都可以在實驗記錄上有所體現。所以實驗記錄單上可以在方法上或工具上具有一定的指導意義。同時應該有層次性設計。

例如：二年級《磁極與方向》一課，在探究條形磁鐵能否指示南北方向時，科學活動手冊的實驗記錄形式是這樣的（如表一）。

對于二年級學生的認知來說，他們對于這個記錄表的解讀是很有難度的，教師在設計時對其應該有一定的敏感度。所以在教學中我們可以將其簡化成既簡單又方便觀察的表（如表二）。

有效的實驗改進確實能為探究活動起到推波助瀾的作用。教師在教學設計時，應該在教材實驗的基礎上，以教學重難點的突破、科學概念的建構、認知理解的疏導及動手操作的簡便等作為改進的依據，結合學生的年齡特點和實際需要，有的放矢地進行。

科學教師是學生與實驗的溝通者、引導者、解釋者。我們有責任和義務結合教材實際，設計和改進符合學生認知發展的好實驗，通過改進實驗，不僅可以達到最佳的教學效果，加深學生對課堂中所學知識的理解，而且能激發他們在相關知識領域的探索興趣，拓寬學生的思維，培養他們細致觀察現象科學分析問題的能力。