優化實驗材料，提高課堂效率

張文君

【摘要】科學實驗材料對于在課堂實驗教學上培養學生探究能力和科學素養起著至關重要的作用。目前使用的教科版小學科學教材中，其所呈現的實驗材料存在操作過程繁瑣、現象不明顯和成功率不高等問題，很大程度上影響了師生開展科學探究。經過一系列的探索與實踐，筆者認為可從便利性原則、直觀性原則、嚴謹性原則和輔助性原則四個方面來優化實驗活動，從而提高實驗活動的科學性，調動學生探究的積極性，培養學生的探究能力，提升學生的科學素養。

【關鍵詞】實驗教學;實驗材料;優化

隨著《義務教育小學科學新課程標準》的頒布，科學課堂中的實驗對于培養學生科學素養和探究能力的重要性不斷增加，實驗材料成了小學科學課中一個相當重要的組成部分，它是學生開展科學探究活動的基礎，也是科學探究有效性的一個基本保證。在實際的教學過程中，科學實驗材料直接影響科學探究活動的有效性。然而，我們看到科學課堂上經常呈現這樣一番景象：教師按著教材內容，千辛萬苦找來了實驗材料，學生拿著繁雜的材料，做著復雜的組裝工作，恍如一節手工勞動課。主要原因在于目前小學高年段科學是沿用的是2002年版本的教科版教材，隨著時間的變遷，教材中呈現的實驗材料已跟不上時代的步伐，實驗材料存在“找不著”、“沒見過”等問題，成為了制約師生開展科學探究的質量的負面因素。因此，只有在實際教學中優化實驗材料，不斷創新科學實驗，才能促進科學實驗教學的發展。

一、便利性原則——使實驗更易于操作

一節科學課僅有40分鐘，每節科學課都是由多個活動組成，由于材料操作困難往往使有些活動超過了預設的時間，進而影響接下來的一系列活動，從而導致課堂探究效率低下。教學中，教師要充分考慮到這些因素，優化實驗材料，讓實驗操作起來更加簡便，這樣學生就能有更多的時間深入科學原理的探究。

例如，在《光與熱》一課中，教材設計是用鏡子將陽光投射到溫度計上，目的是通過觀察、比較用一面鏡子和多面鏡子反射光的強弱不同得出光與熱之間的關系。這個做法由于操作困難，學生用手舉著鏡子將光反射到溫度計上，很難做到長時間將反射光投在同一個位置，測試結果受到極大影響，每增加一面鏡子改變“光的強弱”并不能使溫度產生明顯變化。

結合以上分析，筆者引進了溫度傳感器，將溫度傳感器的三個探頭ABC按一定距離間隔開，將探頭A移至臺燈下方，記錄此時初始數據，此時三個探頭所接受的光強從強到弱排序為：A>B>C，讓探頭接受光照5分鐘，再次記錄數據，通過分析數據得出光強越強，溫度越高。與教材呈現的實驗材料相比，優化后的材料完全可以讓雙手解放，使用起來更加方便。而且與教材呈現的實驗材料相比，優化后能在短時間內看到數據的變化，實驗現象明顯。

二、直觀性原則——使實驗現象更加明顯

我們在課堂上提供給學生的實驗材料要具有直觀性，這樣才能使實驗起到它應有的作用。實驗材料所得出的結果也要有直觀性，它直接影響著學生對知識的正確認識和理解。

例如《熱是怎樣傳遞的》中有一個實驗：熱在金屬條中的傳遞，將火柴用蠟進行固定，給鐵絲一端加熱，觀察鐵絲上的火柴哪端先掉下來。通過實驗讓學生知道熱是從溫度高的一端向溫度低的一端傳遞。在這個過程中，蠟先要融化成液體，然后滴在鐵絲上，再往上粘火柴。蠟的凝固時間非常短，且融化后黏性不大，所以很難黏上去，近幾年部分老師嘗試用凡士林、豬油、清涼油及黃油代替蠟，材料較為復雜，準備材料很繁瑣，且成功率不高。

在這個探究活動中，筆者對實驗材料進行了大膽改進，在銅棒的表面涂上溫變油墨，加熱時溫變油墨的顏色會隨著溫度的升高而發生變化，通過顏色的改變過程就能直接看到熱的傳遞過程。實驗解決了實驗原型中粘火柴棒不方便、容易掉等問題。優化后的實驗材料極大程度減少了客觀因素對學生探究過程的影響，直觀性大大增強，學生能將更多的精力投入到科學探究的過程中，教師也能將精力投入到對學生的實驗指導中。

三、嚴謹性原則——使實驗操作更加規范

在很大程度上，小學科學課堂中的實驗材料極大影響著實驗的科學性和嚴謹性。如果實驗材料出現了問題，那么將會導致課堂沒有說服力。

比如《形狀與抗彎曲能力》一課，教材中的建議是將墊圈放在不同形狀紙梁的中間，通過比較各自所能承受的墊圈個數來衡量抗彎曲能力。首先，隨著墊圈個數的不斷增加，墊圈不能始終保持在中間位置，會向四周擴散，有違實驗的公平性;其次，用學生使用過的課本當立柱，課本表面不平整，影響實驗準確性;最后，橫截面為“○”形的紙梁，學生無法在上面放置墊圈，因此無法測試它的抗彎曲能力。

為了使實驗結果更準確，不僅要保證充當柱子的物品表面平整，更要避免墊圈往四周擴散。筆者準備了兩個同等高度的紙箱充當柱子，自制了一個提籃，將提籃掛在紙梁的中間，再往提籃里放墊圈。由于墊圈是有容器盛放的，使用過程中不會出現向四周擴散影響實驗結果的情況，而且通過此方法，各種形狀的紙梁都可測抗彎曲能力，實驗成功率顯著提高。

四、輔助性原則——培養學生的實證意識

在小學科學課堂中，學生所表現出來的缺乏實證意識和行為是十分常見、普遍的?？茖W是注重證據，注重事實的。實證意識對于小學科學教學具有十分重要的意義，其能夠引導學生在已有的知識基礎上，去挖掘更多能夠支撐理論的證據。

例如《光是怎樣傳播的》這個實驗，教材呈現的材料是普通手電筒與帶孔紙板，普通手電筒的聚光性不夠強，光線比較暗，且在這個過程中學生無法清楚看到光的傳播路徑。僅憑“三個孔在一條直線上的紙屏上會出現光點，沒有在一條直線上的紙屏不會出現光點”這個現象就得出“光是沿直線傳播的”，對學生來說比較抽象也比較牽強。為此，筆者除了將普通手電筒換成了激光筆，使光線更加集中，同時還引進了噴霧器、滴了牛奶的水和果凍等輔助性材料。學生可清楚看到光線在氣體、液體和固體中的傳播路徑。通過實驗材料的輔助，實驗的可觀察性增強，學生能夠通過實驗充分感受到光是沿直線傳播的。

實驗材料的優化是激發學生科學興趣和提高學生探究能力的有效手段，是撬動有效科學課堂的有力“杠桿”。作為一名科學教育工作者，我們要以探究為核心，精心優化實驗材料，引導學生主動探究，體現科學課的魅力，構建直觀、有趣、豐富、深刻的科學課堂，為培養具有科學素養、科學思維方法的社會主義新時代接班人而努力！

【本文系“小學科學實驗材料的優化的行動研究”（課題號：2016C035）項目研究成果】