小學科學創新性實驗設計
——以《光是怎樣傳播的》為例

鐘曉云

（成都南開為明學校 四川·成都 610300）

0 引言

2017年新修訂的《義務教育小學科學課程標準》發布。新課標指出小學科學課程包含四個領域，他們分別是物質科學、生命科學、地球與宇宙科學、技術與工程。而小學科學課程實施的主要形式是探究活動，探究活動中大部分是實驗，設計好每一個實驗是科學教學的關鍵。對于設計創新性實驗，那么就要從直觀性、趣味性和創新性來預設。

1 實驗分析

1.1 課程標準相關要求

知道光在空氣中沿直線傳播；通過學生探究實驗，知道光在空氣中沿直線傳播。

1.2 教材分析

《光是怎樣傳播的》選自教科版小學科學五年級上冊第二單元《光》的第三節。本節課的主要內容由光是怎樣照到物體上的和驗證光的傳播路線兩部分組成。本節是在前面學生對光和影有了一定的了解后，對光是如何傳播進行的進一步探究。本節課主要通過合理的推測和進一步的實驗驗證光是沿直線傳播的這一規律，利用這一規律去解釋影子的形成原因，并為下節課光的反射做鋪墊。

1.3 學情分析

在本單元前面兩節的學習過程中，五年級的學生已經了解到光源、影子和影子的變化等知識，這些都為學生學習本課內容打下基礎。本課主要內容分兩個方面：一是研究光是怎樣照到物體上的，對于這一知識點，教師可以讓學生們多舉生活實例的方式來闡述自己的觀點，如射向電源屏幕的光柱是直的，很多玩具槍能發射出直射光等；二是設計實驗驗證光的傳播路線，五年級的學生已經掌握了很多實驗探究技能，可以嘗試讓學生自行設計游戲方案，并進行操作。

1.4 教學目標

學生通過觀看視頻和圖片，找出光傳播途徑的特點，預測光的傳播途徑；學生通過實驗探究活動，準確說出光是沿直線傳播的；學生通過師生互動，正確解釋影子產生的原因。

2 實驗原型中的不足之處

2.1 實驗原型

教材中安排了兩個實驗，我保留了第二個實驗，創新了第一個實驗，增加了第三個實驗。

[實驗1]：如圖1所示，在三張長方形卡紙的同一位置打一個洞，大小約為一枚硬幣。把這些卡紙分別用夾子夾住橫立在桌子上，每張卡紙之間間隔15厘米，排成整齊的一列，使卡紙的小孔在同一直線上。在最后一張卡紙之后約15厘米的地方，再放一張沒有打孔的卡紙作為屏。把手電筒放置在離自己最近的卡紙前一定距離，讓手電筒的光射進小孔。

圖1

把第二或第三張卡紙（第一張除外）向左或向右移動5厘米，同樣用手電筒的光對準離自己最近的卡紙上的小孔。

2.2 實驗的不足之處

教材中的這個實驗，其實在實際教學活動中，不少教師發現這個實驗很難在課堂上進行。通過分析，實驗原型主要存在以下兩個問題。

2.2.1 實驗材料

太軟的卡紙用夾子夾住容易卷起來，影響實驗效果。

2.2.2 實驗操作

學生在課堂上打孔，一是安全問題值得考慮，因為必須用到鋒利的工具刀，有安全隱患。二是時間有限，而且學生也要思考如何在同樣大小的長方形卡紙的同一個位置打孔，還要用夾子夾住后保證三個孔可以在一條直線上，非常麻煩。

3 實驗的創新與改進方式

筆者根據以上兩種不足之處進行改進，如圖2所示。先利用打孔器將兩塊薄的PVC板中間打上兩個洞，并標注A、B板，再利用膠槍將四塊板如圖拼接安裝，B板為活動板，標注C板（C板未打孔），在C板上畫出三個圓圈代表三個靶心（標上序號123），并在每個靶心上固定一個訂書釘。在A板的小洞下方固定一個訂書釘，將一根橡皮筋栓在上面，橡皮筋的另外一頭也固定一個訂書釘。

圖2

3.1 實驗設計的創新性

由于教科版教材是2001年修訂頒布的，到今天已經經歷了19年的歷史。不論從教法還是學法都存在很大的變化。教材中的部分實驗已經不太能適應現在兒童的思維，創新教材中的實驗是現在在職科學教師的一大難題。科學教師要創新實驗教學的方法，要提高自己的實驗能力，精心進行實驗教學，利用制作教具和現代化教學手段輔助科學教學，從而提升小學科學的教學質量，培養學生的科學素養。

3.1.1 實驗材料的創新性

材料是科學實驗的必要條件，但在教學中經常出現準備的材料在實驗中并不適用的情況，有時現象不明顯達不到實驗的目的，有時實驗材料會在實驗中易損壞造成學生觀察不到實驗現象，有時甚至還會產生“偽現象”。

創新實驗中運用到的是PVC板代替了卡紙，解決了卡紙柔軟、易損、易卷的不足。

3.1.2 實驗方式的創新性

實驗方式一般分為兩種，一種是驗證式和探究式，在新課標中更強調后者。前者更多的是從結論出發，不具備更多的挑戰性，使學生漸漸失去好奇心和求知欲，這時與新課標的要求和理念相悖的。有的時候教師在設計實驗時并不用一味的強調一定要用探究式，開放性的實驗更能啟發學生的思維。

在創新實驗中，有些小組的學生做成了驗證式實驗，有些小組的學生做成了探究式實驗。驗證式實驗的小組：學生認為光是沿直線傳播的，所以他們把橡皮筋掛在相應的靶上，調節B板，使橡皮筋變直便可以用激光射中相應的靶心。探究式實驗的小組：學生不知道光是怎樣傳播的，他們選擇先調節B板，使激光能射中他們所要瞄準的靶心，再用橡皮筋去檢測光路是直線還是曲線。兩組不同實驗步驟的學生正好展現了學生的思維方式，也充分的利用了實驗的兩種方式。

3.2 實驗設計的直觀性

設計具有直觀性的實驗，讓學生在探究中獲取新知，雖然新課程標準提倡讓學生像科學家那樣真刀真槍地做科學，但是，小學生的年齡特征決定了他們的觀察能力、分析能力等是不能和成人相比的。因此，教師所提供給學生的實驗應盡可能地體現現象的直觀性。

在設計創新實驗時，為了讓學生更清晰的觀察到實驗現象，更準確的說出實驗結論，筆者設計了一根橡皮筋。雖然在本實驗中，學生仍無法觀察到真實的光路，但是學生可以通過觀察橡皮筋的直與彎來辨別光的傳播路徑。

3.3 實驗設計的趣味性

科學實驗趣味化是學生積極參與課堂教學的重要支撐。新課堂改革對課堂教學提出了更高的要求，在教學中要充分發揮教師教學中的引導作用，讓學生主動參與到學習中。為了讓學生主動參與學習，教師在設計實驗時更應該從學生的思維出發，設計有趣味性的實驗更能吸引學生主動探究。

為了迎合學生好勝、好玩的心理，筆者在設計創新實驗時加入了游戲的元素。在實驗開始之前，筆者創設了一個情景。五年級的學生大約都在游樂園中玩過飛鏢投射的游戲，那么根據這個游戲，筆者設計出了以上的實驗教具，通過設置驅動性問題的方式引導學生主動探究。這種創新實驗設計既讓學生感到好玩、有趣，又能激發學生主動學習的動力。

4 實驗教學效果與評價

4.1 實驗效果

當教師把飛鏢投射游戲播放出來時，大部分學生已經表現出濃厚的興趣。當教師說出游戲并沒有這么簡單時，學生的好勝心就被激發出來了。當教師把游戲道具靶和手電筒（替代飛鏢）以及游戲規則說明后，各小組的學生便開始想辦法，加上驅動性問題的引導，學生的興趣被調動了起來。活動后，學生告訴老師，通過這個游戲讓我更加能確定光是沿直線傳播的。通過學生的反饋情況，說明此次實驗設計具有創新性、直觀性和趣味性。但是，在預設教學過程中，筆者對于驗證性的實驗方式并沒有考慮到，當有小組表達出他們的觀點時，筆者也是及時提出了表揚和贊賞，一個實驗多種方式更能激發學生創新的潛力以及培養學生發散型思維的能力。

4.2 裝置改進

“光是沿直線傳播”裝置雖然效果顯著，但是裝置中的B板在實驗過程中需要用手扶著，實驗時不方便操作。在教學反思中，筆者對裝置進行改進，在B板的前后分別加上了一塊小擋板，如圖3所示，這樣既能使B板左右移動也不需要在實驗中扶著B板，方便學生實驗。

圖3

5 結束語

小學生科學意識、探究能力淡薄，為盡可能的保障科學實驗教學的意義，不應固執于傳統活動中的言傳身教，應從創新性、直觀性、趣味性等方面，激發學生參與熱情，讓學生積極參與到科學實驗活動中，具備生活實踐自主性，形成科學觀察習慣，感知到科學魅力，形成長期性的科學參與熱情，借助此，綜合改進科學教學課堂。