創新性實驗材料在科學課教學中的開發與使用

陳文琳

科學課程標準中多次提到“探究式學習”，強調逐步培養學生提出問題、分析問題和解決問題的能力。對于小學生來說，他們的探究活動以“實驗”為載體，所以對實驗材料的選擇和利用尤其重要。本文就創新性實驗材料開發的意義、現狀分析、實施策略、選擇策略展開研究，旨在讓創新性實驗材料滿足學生學習需要，激發學生學習科學的興趣，開拓其眼界，啟發學生的自主創新能力和創新思維能力。

一、創新性實驗材料開發的意義

《小學科學課程標準》指出，要“倡導探究式學習”，“探究式學習是學生學習科學的重要方式”，“倡導以探究式學習為主的多樣化學習方式，促進學生主動探究。突出創設學習環境，為學生提供更多自主選擇的學習空間和充分的探究式學習機會”。教師們普遍反映，學校領導不重視科學課，有限的課時也常常被擠占。然而，五花八門的素質教育課程，實際上都是科學教育的組成部分，應圍繞提升學生科學素養這個核心目標進行頂層規劃、整體設計，使之更好地為科學教育服務。要上好科學課，教學資源的支持具有十分重要的意義。

（一）發掘實驗材料資源，實現共享

基礎教育改革和2017 年版《小學科學課程標準》給予課程資源充分的重視。現階段，創新性實驗材料落實到具體實踐層面的資源開發與運用偏少。創新性實驗材料的開發，并不是要求編寫一份教材，而是要為廣大的小學科學一線教師提供適合學生探究實驗的材料推薦。教師可以根據自身的需求，選擇教學所需材料，發掘實驗材料資源，實現共享。

（二）轉變教學行為，改善教學方法，促進專業成長

當前很多科學教師仍舊停留在教科學知識的淺層次上，實驗教學設計和方法都過于死板，其教學行為也不會靈活變通，無法適應學生的需求。而參與本課題實驗與研究的教師，既是研發者也是實施者，這樣更接地氣，能在實踐中發現問題，從而真實地探索出適合一線教師實驗教學的實踐案例。要促進青年教師轉變教學觀念，深入理解科學課程的內涵、理念、目標和內容，從而引起教學行為、模式的變革，提高教師的專業水平，促進學生的有效發展，提升學校的教學質量。

（三）啟發學生的自主創新能力和創新思維能力

小學科學實驗課程教學時間有限，無法細致深入地將所有知識展現給學生。教師要善于啟發學生思考，鼓勵學生自主參與科學實驗，以此聯動學生課上課下，充分發揮科學實驗的價值。首先，教師應注重科學實驗的生活聯系，讓學生課下觀察到類似現象時，會直接聯想到課堂實驗。在科學實驗熱情激勵下，學生可以在動手操作及自主創新下，逐步完善教材內容認知。其次，教師可以展現科學實驗的樂趣和價值，讓學生對科學產生濃厚的興趣。最后，教師應重視學生自主創新能力的培養，基于長期發展的眼光，增強學生科學實驗的熱情。

二、創新性實驗材料在教學中的使用

（一）學校實驗材料使用現狀

要針對學校提供科學實驗材料的現狀進行調查，因為在常規課堂中，除去教師組織能力以外的因素，有些教材上的實驗在實施過程中是低效的。我們可以通過兩個途徑進行調查：第一個途徑是教師在實驗教學中遇到的困境，比如如何因地制宜選擇材料、安排材料等;第二個途徑是了解學生操作實驗過程中遇到的問題，如可操作性、理解性、趣味性等。

（二）創新性實驗材料的分類

小學科學實驗類型繁多，教師可以先把教材上的實驗進行分類，把需要用到的創新性實驗材料補充進去供選擇。

1.課堂創新性實驗材料

分類一：實驗室材料的標注

每個學校都有自己的實驗室，對實驗材料大多會按照一定的要求陳列好。有些材料可以一物多用，因為材料本身就在這個柜子或者盒子里，不需要挪動地方，所以我們可以在對應的盒子上貼上一個標簽，注明幾年級第幾冊第幾單元第幾課的實驗材料，以方便查找。

分類二：實驗室材料的改造、遷移與再造

教材中的實驗材料如果不適合課堂探究活動，我們可以對它進行改造、遷移與再造。這些實驗材料要具有簡單、方便易取得優勢，并且它的效果仍然要與原先材料差不多。對于新的實驗材料，可根據其大小決定裝在原本的材料盒里還是另外裝盒，并和原材料放在一起，以方便查找。

另外，教師的創新課所需的實驗材料也可以單獨打包，單獨保存。

分類三：實驗室材料的引進

我們通過其他渠道引進適用課堂實驗的實驗材料，這個引進的實驗材料效果、可操作性應比舊有材料更加好，可以直接替代舊有實驗室材料。

2.課后創新性實驗材料

收集適合家庭開展的創新性實驗所需材料，按照年級與單元進行分類，做成家庭實驗室材料包，供學生在家嘗試，每個材料包上注明年級和課例，以方便后續取用。

通過課上和課后階段性創新實驗材料的收集，我們后續對收集的實驗材料分類匯總，形成隨時可以使用的材料資源，方便學生和教師按需查閱和使用。

三、創新性實驗材料的選擇

并不是教材中的所有實驗材料都符合學生的探究需求。教師在選擇創新性實驗材料替代傳統的實驗材料時，要對本實驗的源起、難度等條件先進行研究，同時要對設計教材的專家的設計意圖非常明確，在此基礎上才能選擇相對應的創新性實驗材料。本課題組通過四個途徑研究創新性實驗材料的內容選擇策略。

（一）拓寬實驗室材料的功能與用途

對現有的實驗室材料不變或稍加組合，就可以拓展出實驗材料的新用途，更加便捷、經濟地為實驗教學服務。

如《登月之旅》一課需要用到石子和沙子來模擬隕石撞擊月球。在三年級科學課上，我們用手電筒來觀察物體的振動，也可以用它來模擬太陽光，觀察隕石坑的大小，拓展了其功能。

（二）改造實驗室材料

針對傳統科學實驗室部分常規材料的局限性，對其進行改造，讓它使用更便捷。

如三年級《研究液體》這一課，教材中原本的器材是在天平上放試管進行稱量，但是學生操作起來試管容易滾動。所以我們用鐵絲彎一個U字形，粘貼在天平的盤子上，在改造后的實驗材料上放試管不容易滾下來。

（三）遷移與再造生活中的材料

當遇到由于各種原因導致的材料不足和不適應的情況，可以將新的功能相近的材料遷移進來，或者將生活中廢棄的實驗材料進行改造、重組、再利用，使其形式、外觀、作用發生較大的變化，賦予它新的面貌。

如在教學《觀月相》時，學生用月相盒觀察，月相盒是手電筒打光在外圍一圈，看最里面小球的明暗變化，但數量很少。所以教師就用涂了一半黑色的乒乓球和一根筷子做成一個簡易的月球，圍著教室走動，讓學生觀察，達到了較好的實驗效果。

（四）引進優質實驗材料

實驗材料的引進是指在學校現有的實驗條件無法高效解決問題時，通過一定的方式從其他的機構、單位等獲得先進適用的材料。

如在《不同環境里的植物》這一課中，引入“測厚儀”測量葉子厚度，數據呈現實驗現象非常明顯。

創新性實驗材料的實踐與運用得當，才能盡可能滿足學生學習需要，貼近其生活經驗，通過讓學生做一些創新實驗，激發學生的科學學習興趣，開拓其眼界，啟發學生的自主創新能力和創新思維能力。