引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材

◇林 松（江蘇：海安市城南實(shí)驗(yàn)小學(xué)）

今年，新教材已經(jīng)全部更換到位，隨之而來的是教師對新教材的把握、理解和重新設(shè)計(jì)。對于小學(xué)科學(xué)這門課程的教學(xué)而言，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中提高科學(xué)素養(yǎng)和動手能力是非常重要的。學(xué)生要進(jìn)行有效的科學(xué)探究，必然少不了適合的實(shí)驗(yàn)器材。而新教材中有許多的實(shí)驗(yàn)器材并不適合小學(xué)生使用，如何引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材就顯得非常重要了。學(xué)生可以通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材來提高解決問題的能力和動手能力，這有利于學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理的理解，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

一、引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材的意義

改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材通常是教師課前準(zhǔn)備時發(fā)現(xiàn)教材中的實(shí)驗(yàn)器材與現(xiàn)實(shí)需要發(fā)生沖突時必須做的事情。教材中的一些實(shí)驗(yàn)器材并不總是適合教師學(xué)生實(shí)際使用。有些器材過于專業(yè)，難以尋找，難以小組合作，如錐形瓶；有些器材是玻璃儀器，不適合低年級學(xué)生使用，由于他們活潑好動，小組在使用玻璃儀器時難免會打破，繼而出現(xiàn)意外；還有些儀器具有一定的危險性，如酒精燈。諸如此類的問題其實(shí)還有很多，想要照搬課本上的實(shí)驗(yàn)器材來達(dá)到很好的實(shí)驗(yàn)效果，不做些改進(jìn)是肯定不行的。

通常情況下，科學(xué)教師會改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材，讓改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)器材在學(xué)生上課時能夠達(dá)到很好的效果。然而，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材的工作一定得由教師來做嗎？反過來想，其實(shí)不然。學(xué)生是實(shí)驗(yàn)探究的主體，是學(xué)生在使用實(shí)驗(yàn)器材，器材好不好用、有什么問題、該怎么辦，學(xué)生自己應(yīng)該最有發(fā)言權(quán)。在這樣一個提倡培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的時代，我們作為教師，如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維？我們要抓住課堂上的實(shí)驗(yàn)探究的機(jī)會，讓學(xué)生展開真探究，而不是在教師按部就班的指導(dǎo)下得到現(xiàn)成的結(jié)論。教師要引導(dǎo)學(xué)生搜集實(shí)驗(yàn)中的問題，對問題進(jìn)行深入的思考，找到對應(yīng)的解決方案。如，在使用實(shí)驗(yàn)器材時有什么問題、問題產(chǎn)生的原因是什么、該如何改進(jìn)，這不正是在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維嗎？

因此，引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材非常重要。思考是探究的靈魂，照搬照做沒有自己的思考，這樣的探究意義不大。身為教師，我們更應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中思考，在思考中實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，這樣，學(xué)生解決問題的能力才會得到提高。

二、引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材的方法

如果完全放手讓學(xué)生去改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材，效果并不好。首先，學(xué)生在對實(shí)驗(yàn)并不了的情況下，改進(jìn)器材，則無從下手。其次，教材中不適合學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的地方有很多，教師如果不加引導(dǎo)，在有限的時間內(nèi)，學(xué)生很難有所提高。

身為教師，我們應(yīng)該站到一定的高度，做好一切的準(zhǔn)備，讓學(xué)生在我們的計(jì)劃內(nèi)逐漸提高。所以，要引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材，教師自己就要具備這樣的本領(lǐng)，我們在學(xué)生改進(jìn)器材的過程中充當(dāng)?shù)氖且粋€引路人、一盞燈的作用。我們可以把教材中不適合學(xué)生直接使用的實(shí)驗(yàn)器材分為三類：一是學(xué)校完全沒有的；二是部分器材不適合的；三是器材不夠具體細(xì)致的。不同的情況，引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)器材的方法不同。

（一）“無中生有”，自制實(shí)驗(yàn)器材

在一些學(xué)校，標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)器材是非常少的，尤其是標(biāo)準(zhǔn)的玻璃器材在小學(xué)階段，在特定的實(shí)驗(yàn)中不太方便使用。在實(shí)驗(yàn)器材缺乏的情況下，自制實(shí)驗(yàn)器材是一個很好的辦法。

蘇教版小學(xué)科學(xué)六年級上冊第一單元第三課《制作汽水》中有一個實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的名稱是：判斷氣泡里是什么氣體。

教材中的實(shí)驗(yàn)器材

自制實(shí)驗(yàn)器材

這個實(shí)驗(yàn)使用的器材是標(biāo)準(zhǔn)儀器中的錐形瓶、橡皮塞、橡皮管和玻璃導(dǎo)管。可是學(xué)校目前沒有這樣的器材，于是，在課堂上我引導(dǎo)學(xué)生思考如何無中生有，創(chuàng)造和書上相仿的反應(yīng)發(fā)生裝置。學(xué)生小組討論后，覺得可以用礦泉水瓶代替玻璃錐形瓶，用吸管代替橡膠導(dǎo)管。可是新的問題又產(chǎn)生了，怎樣把吸管插進(jìn)礦泉水瓶的瓶蓋中？學(xué)生又進(jìn)行了新一輪的思考，大家討論之后覺得需要在瓶蓋中間打個洞。如何打洞？又該如何密封？學(xué)生想到了，用電烙鐵來打孔，用熔膠槍來密封。這樣，一個簡單的反應(yīng)發(fā)生裝置就做好了，它既簡單又安全更廉價。

（二）“偷梁換柱”，更換實(shí)驗(yàn)器材

教材中有些實(shí)驗(yàn)規(guī)劃得很好，但有時缺乏對實(shí)際操作后的考慮，學(xué)生在使用教材中的一些實(shí)驗(yàn)器材時，會出現(xiàn)一些意想不到的問題。這不僅影響了實(shí)驗(yàn)的效果，也影響了課堂的紀(jì)律。

蘇教版小學(xué)六年級上冊第四單元第十三課《沖出地球》，實(shí)驗(yàn)名稱：探究紙火箭飛行高度與橡皮筋彈力大小的關(guān)系。

教材中的實(shí)驗(yàn)器材：

更換后的實(shí)驗(yàn)器材：

學(xué)生在做體驗(yàn)地球引力的實(shí)驗(yàn)中按照教材上拋出小球體會地心引力，結(jié)果小球在教室里到處亂滾，課堂上學(xué)生紛紛離開座位去撿小球，教室里紀(jì)律混亂。活動結(jié)束后，我引導(dǎo)學(xué)生思考小球是否適合我們課堂上做這個實(shí)驗(yàn)。學(xué)生紛紛搖頭，認(rèn)為撿小球?qū)嵲谔环奖懔恕Ｎ依^續(xù)追問，那該怎么辦呢？他們立刻想到可以用其他的東西替換小球，小球受地心引力的影響會豎直落下，它的運(yùn)動軌跡是直線運(yùn)動。哪些物體也有這樣的運(yùn)動軌跡呢？學(xué)生很自然就想到了身邊常見的橡皮、書本等物品。這些物品非常好找，而且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常明顯。

（三）“錦上添花”，細(xì)化實(shí)驗(yàn)器材

教材中有些實(shí)驗(yàn)提供的實(shí)驗(yàn)器材簡單模糊，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中只能憑感官去觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，在沒有確切的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)下靠個人感覺來下結(jié)論。這在科學(xué)上不夠嚴(yán)謹(jǐn)，不具說服力。所以，我引導(dǎo)學(xué)生思考將模糊的實(shí)驗(yàn)變得具體可操作，運(yùn)用真實(shí)的探究、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

蘇教版小學(xué)科學(xué)六年級上冊第四單元第十三課《沖出地球》，實(shí)驗(yàn)名稱：探究紙火箭飛行高度與橡皮筋彈力大小的關(guān)系。

教材中的實(shí)驗(yàn)器材：

細(xì)化后的實(shí)驗(yàn)器材：

在探究紙火箭飛行高度與橡皮筋彈力大小的關(guān)系中，教材上提供的器材圖片不明確，學(xué)生無法利用教材上提供的器材得到具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，一切只能用眼睛觀察，不準(zhǔn)確、不具備說服力。學(xué)生在討論之后決定細(xì)化這個實(shí)驗(yàn)的器材，讓它變得具體明確，能夠記錄確切的數(shù)據(jù)，用數(shù)據(jù)說話更具說服力。他們用吸管代替紙火箭，在吸管上標(biāo)上準(zhǔn)確的刻度，在墻壁上貼卷尺，可以清楚地測量火箭發(fā)射的高度。

通過細(xì)化實(shí)驗(yàn)器材，抽象模糊的實(shí)驗(yàn)變得具體可操作。

三、學(xué)生在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材過程中存在的問題和解決措施

教材中的實(shí)驗(yàn)因?yàn)槠鞑臎]有、不足、不適合等原因，需要教師和學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造改進(jìn)。教師引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)器材的過程，可以看成是一次STEM 項(xiàng)目活動。問題的產(chǎn)生就是器材不合適，引導(dǎo)學(xué)生思考我們需要什么樣的實(shí)驗(yàn)器材，怎么才能把現(xiàn)有的器材改進(jìn)成我們想要的實(shí)驗(yàn)器材，需要什么材料，怎么辦，實(shí)際效果如何。這一系列的活動都能讓學(xué)生在思考中動手，在動手中思考，無形之中，學(xué)生的解決問題的能力就得到了提高。然而，在引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材時也會遇到很多的困難。最大的困難就是時間不足，材料難以提前準(zhǔn)備。

（一）時間問題

小學(xué)科學(xué)一周一個班只有2節(jié)課，一節(jié)課40分鐘。按照課時計(jì)劃，實(shí)驗(yàn)課也僅僅是讓學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，后續(xù)如果要改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則需要不少時間。思考改進(jìn)需要時間、準(zhǔn)備器材需要時間、利用改進(jìn)后的器材重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)需要時間。而且，每個學(xué)生的改進(jìn)的方法可能不一樣，難以統(tǒng)一組織。如果都在課堂上進(jìn)行，顯然需要幾節(jié)課時；如果都讓學(xué)生回去做，很少能夠真正完成。

對這個問題解決，我認(rèn)為：第一點(diǎn)，課上課下要結(jié)合起來。當(dāng)我們做完實(shí)驗(yàn)之后可以花上一節(jié)課的時間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)反思，反思實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否明顯，操作是否方便高效，等等，從而引導(dǎo)學(xué)生反思如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材。讓學(xué)生用紙筆將自己的所思所想記錄下來，怎么去改進(jìn)，需要什么材料，如何改進(jìn)，步驟是什么，這些都提前規(guī)劃好了，甚至，材料如何獲取都可以在這一節(jié)課中想好。學(xué)生利用課后的時間尋找材料，在家進(jìn)行初步改進(jìn)，如果遇到困難，可以把自己的困難記錄下來與老師同學(xué)討論。我們自然還要花上一節(jié)課讓學(xué)生對于自己改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)際的實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)改進(jìn)后的器材效果如何，與老師和同學(xué)討論自己遇到的困難，思考如何解決。然后，課后再進(jìn)行二次甚至三次改進(jìn)。當(dāng)然，如果時間允許，我們還可以利用上課的時間集中展示檢驗(yàn)改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)效果，進(jìn)行評價，總結(jié)收獲。總的來說，真正引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材還要2～3節(jié)課的時間。

如果在引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材上多占了課時，其他教學(xué)內(nèi)容可能就不能充分展開，勢必影響教學(xué)進(jìn)度，影響教學(xué)任務(wù)的完成。鑒于此的第二點(diǎn)，我認(rèn)為教師可以靈活計(jì)劃組織自己的教學(xué)。并不是每一課、每個單元都有實(shí)驗(yàn)，有些單元沒有實(shí)驗(yàn)，理論性的知識比較多。我們可以讓學(xué)生利用課余時間自主學(xué)習(xí)，搜集相關(guān)知識內(nèi)容，課上我們巧妙地進(jìn)行整合，穿插教學(xué)，而不是平鋪直敘。這樣，就可以大大節(jié)約時間。

（二）材料問題

在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材的過程中，遇到的另一個難題是材料問題。課堂上學(xué)生對于改進(jìn)器材提出了很好的想法，但是材料的準(zhǔn)備卻成了很大的難題。首先，如果讓學(xué)生自己準(zhǔn)備器材的話，學(xué)生的課余時間并不多，盡管身邊常見的器材可以很方便地找到，但有些特殊器材，僅靠學(xué)生自己很難找到。這時，我們就要聯(lián)系家長一起幫助學(xué)生準(zhǔn)備器材。其次，教師自己要做好充分的預(yù)設(shè)，提前準(zhǔn)備好一些學(xué)生可能會用到的實(shí)驗(yàn)器材，這樣可以大大節(jié)約時間，甚至在第一節(jié)課時就可以讓學(xué)生利用教師準(zhǔn)備好的器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如，在自制白醋和小蘇打發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的裝置的過程中，我就讓學(xué)生提前準(zhǔn)備好了礦泉水瓶，而我自己則提前準(zhǔn)備好了開孔器、電烙鐵、熔膠槍、剪刀等等。這樣，在課堂上就可以進(jìn)行現(xiàn)場改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材，節(jié)約很多的時間。

總而言之，教師想要利用有限的教學(xué)時間提高學(xué)生解決問題的能力，就得讓學(xué)生在有限的時間內(nèi)進(jìn)行真思考、真探究，而不總是教師講步驟，學(xué)生跟著做一遍，沒有后續(xù)的反思和改進(jìn)，這樣的實(shí)驗(yàn)探究，對于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、動手能力，收效甚微。因?yàn)闀r間有限，作為教師，我們應(yīng)該盡可能地引導(dǎo)學(xué)生就教材中的科學(xué)實(shí)驗(yàn)展開真實(shí)、有效、持續(xù)的探究，進(jìn)行真正的思考。只有這樣，才能提高學(xué)生的科學(xué)能力。

我在一線從教小學(xué)科學(xué)已有十年的時間了。在這十年中，我不斷摸索怎樣讓科學(xué)課上得更好，讓學(xué)生能夠從科學(xué)課上得到更多的知識，不斷提高解決問題的能力。總結(jié)下來，我認(rèn)為，教師要用心根據(jù)學(xué)情設(shè)計(jì)好教學(xué)過程，要能夠利用科學(xué)巧妙的方法解決課堂上的重難點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)課上，對于實(shí)驗(yàn)的器材教師更要用心。對于沒有的器材，我們要想辦法自制器材；已有的器材如果使用起來有問題，就要引導(dǎo)學(xué)生思考如何優(yōu)化改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材。可以相信，只要我們用心去思考、改進(jìn)，無論是教師還是學(xué)生，都會有很大的收獲與提升。■