實驗器材優化對于提高小學科學實驗教學有效性的作用研究

【摘要】近年來，隨著我國綜合實力的提升，人們對教育的重視程度也不斷提高。在進行教育的過程中，更加注重培養學生的綜合素養，促進學生全面發展。小學科學教學要求教師轉變原有的教學理念，為學生提供動手實踐的機會，有效開展科學實驗，讓學生能夠通過“真刀真槍”的操作，分析、解決科學問題，培養學生的科學素養，讓學生在潛移默化中愛上科學。

【關鍵詞】小學科學;實驗教學;實驗器材;優化策略

【基金項目】本文系2020年龍文區提升教育質量專項課題“提高小學科學實驗探究實效性的策略研究”（LWKTZX20X20）成果之一。

作者簡介：黃月鳳（1980—），女，福建省漳州市第二實驗小學。

在開展小學科學教學的過程中，小學科學教師要有針對性地開展教學活動，引導學生完成教學目標，提升學生的科學素養和創新能力。科學實驗是科學教學的重要組成部分，通過實驗探究，學生們能夠消化科學內容，掌握科學知識，提高學習效率。小學科學教師要承擔起自己的教育責任，轉變教學理念，采用先進科學的教學手段，優化實驗器材，高效完成教學目標，提高教學質量。筆者結合個人教學經驗，就如何優化實驗器材，提升實驗教學有效性提出了以下五點策略。

一、 自制教材，提升實驗教學的有效性

教具是非常重要的教學輔助工具，直接影響著教學質量。很多學校由于缺少充足的教具，導致實驗教學無法順利開展，讓教學變得困難[1]。為了保障課堂的順利開展，小學科學教師可以結合教學內容自制教具。在制作教具時，教師要站在學生的角度，了解學生的學習情況和理解能力，保證學生能夠在最短的時間內正確使用教具。科學教師根據學生的實際情況設計出適合學生的教具，能夠讓實驗教學的開展更加順利，讓學生更好地掌握重難點知識，提升實驗教學的有效性，提升學生的科學素養。

例如，在教學“不倒翁”這一課時，小學科學教師就可以帶領學生制作不倒翁，在制作的過程中，讓學生了解不倒翁的內部結構，以及不倒翁不會倒的科學原理。一開始，教師可以讓學生玩不倒翁，吸引學生的注意力。之后，教師可以提出問題：“同學們，在我們的日常生活中，不倒翁十分常見，那么有誰能夠告訴老師，為什么不倒翁倒不下去呢？”讓學生帶著問題進入不倒翁的制作環節。教師先讓學生觀察不倒翁的整體結構，總結不倒翁的特點。為了能夠保障科學實驗順利進行，教師還可以讓學生開展小組合作。通過合作討論，學生總結出了不倒翁的幾個特點：第一，底部較重;第二，圓弧形是底部的主要特征。為了驗證學生的結論是否正確，在接下來的時間里，教師可以引導學生借助紙杯、乒乓球、橡皮泥等多種材料，完成不倒翁的制作，讓學生在思考和動手實踐的過程中，了解不倒翁的內部結構，明確不倒翁不倒的原理，從而實現教學目標，提升實驗教學的有效性。

二、 科學優化實驗器材，提升實驗教學的有效性

科學這門學科具有抽象性。小學生的邏輯能力和理解能力都比較弱，學習科學時難免會產生恐懼心理。科學教材中的一些實驗的設計不符合小學生的認知水平[2]，導致學生無法理解實驗。如果科學教師不能結合學生實際，而是一味地按照課本上的設計流程來開展實驗教學，那么就很有可能讓小學生感到一頭霧水，無法消化科學實驗內容，從而導致實驗教學的有效性較低[3]。因此，小學科學教師在開展實驗教學時，要重視小學生在教學中的主體地位，了解小學生的具體情況，優化實驗設計，以保障實驗教學高效開展，滿足小學生的學習需求。

例如，在教學“浮力”這一科學概念時，課本上設計的實驗是這樣的：將小滑輪安裝在杯子的底部，先測量出塑料塊的重力，然后用一根線拉住塑料塊，將塑料塊放入水中，借助彈簧測力計測量其拉力，將塑料塊的重力與拉力相加，就可以得到塑料塊的浮力。但是在實際教學中，筆者發現很難將滑輪固定在杯子下面，放入水中。如果用膠帶固定滑輪，膠帶遇水會失去粘性;如果借助橡皮泥，遇水則容易坍塌。這種科學實驗對小學生而言，存在一定的操作難度，不利于教學的有序開展。因此，為了提高實驗質量，筆者對實驗內容進行了優化。第一步，先帶領學生們測量出鉤碼的浮力;第二步，測量出還沒有放進水里面的鉤碼的重力;第三步，用彈簧測力計測量出拉力;第四步，用重力數據減去拉力數據，得到最終的浮力。經過改良以后，學生們能夠快速地完成實驗，得到準確的浮力數據，了解如何計算浮力，實驗教學的有效性得以提升。

三、 合理挑選實驗器材，提升實驗教學的有效性

不同的實驗器材有不同的作用。教師選對實驗器材，能夠提升實驗效果，保證實驗質量。很多小學科學教師在教學過程中，都一味地按照課本內容來開展教學，沒有結合實際[2]，在實驗教學時，隨意選擇實驗器材，降低了教學的有效性。筆者認為，教師必須要結合實際情況，選擇合理的實驗器材來提升實驗效果。

例如，在教學“校園里的螞蟻”這一章節的內容時，小學科學教師需要帶領學生們觀察螞蟻，開展實驗活動。但螞蟻是一種體積較小的生物，且活動性強，爬行速度快，如果不能夠將其固定在某一位置，就很難開展觀察活動。為了讓學生能夠有效觀察螞蟻，科學教材特意將螞蟻放在泡沫板上進行觀察。但是眾所周知，螞蟻是活物，有著非常強的靈活性，要將其固定在泡沫板上，在操作過程中很容易傷害到螞蟻，這一實驗器材的設計并不合理，所以筆者重新選擇了實驗器材，借助毛筆、試管、試管塞，將活動的螞蟻放入試管中，把螞蟻限制在小范圍之內 [3]。透過透明的試管，學生們能夠清晰地觀察到螞蟻的活動，從而完成科學實驗。在開展教學活動時，小學科學教師一定要將學生放在首要位置，尊重學生的心理感受。選擇實驗效果最明顯的實驗器材，才能夠發揮出科學實驗的價值，提升實驗教學的有效性。

四、 拓展延伸實驗器材，提升實驗教學的有效性

科學是一門貫穿生活的學科，科學理論源于生活，在生活中處處都可以看見科學的身影。教師帶領學生學習科學，不僅僅要讓學生掌握科學課本上的理論知識，更要培養學生的科學素養，讓學生能夠利用科學知識解決生活中的問題，通過學習科學知識，了解大自然的規律，用科學的眼光去看待事物的發展，為學生未來的學習打下良好的基礎[3]。小學科學教師不能只將教學活動局限在課堂之中，還要結合課本內容延伸課堂，讓學生利用課余時間預習或鞏固科學知識，從而全面提升學生的思維能力和探究能力，幫助他們構建完整的科學學習框架，完成學習目標。

例如，在教學“聲音”這一單元的科學內容時，當學生們了解了聲音的高低變化以后，小學科學教師可以給學生們布置一項家庭作業，讓學生放學回家后和家長合作，共同制作一個樂器來演奏聲音的高低變化，這一家庭作業能夠幫助學生有效鞏固所學知識，讓學生和家長合作能夠降低作業的難度，減少小學生對科學的恐懼心理。對于小學生而言，利用家里常見的材料制作樂器并不是一件很難的事。許多學生將三節塑料管裁剪成不同的長度，連接在一起，這樣在演奏時，就會有高低起伏的聲音變化。對于表現好的學生，科學教師要及時表揚，提升學生的榮譽感和自豪感，增強學生的自信心。對于表現差的學生，教師要及時鼓勵，幫助學生不斷完善和提升自我。從而提升實驗教學的有效性，促進學生全面成長。

五、 改良創新實驗器材，提升實驗教學的有效性

受環境、地域的影響，科學教材中的實驗方案并不總適用于當下的科學課堂。科學教師如果一味依賴于教材內容，盲目使用教材中指定的實驗器材，很有可能會拖延教學時間，浪費教學資源，影響教學進度。正確的做法是，如果實驗器材與教學實情不符，科學教師就需要及時改良與創新實驗器材，結合實驗目標，設計出更符合小學生身心發展規律的實驗器材。這就需要科學教師具備創新能力，同時還需要深入小學生群體中，了解小學生的學習需求，掌握小學生的興趣喜好，以此為前提設計實驗器材，保證實驗器材的有效性。同時創設良好的實驗情境，引導小學生投入科學實驗中，讓學生們通過科學實驗掌握學科知識，完成學習目標。

例如，在帶領學生們學習“光和熱”這一內容時，科學教師可設計“顏色與吸熱之間的關系”這一實驗。科學教材為師生提供了兩個實驗，第一個實驗為：在不反光的情況下，用相同的材料（顏色不同）一同吸熱，查看每個材料最終的吸熱量。第二個實驗為：用相同的顏色、不同的材料（反光與不反光），觀察其吸熱本領。如果按照科學教材進行實驗，在具體實踐過程中會產生諸多問題。第一，實驗環境會受陽光強度影響;第二，二次實驗難以順利展開;第三，小學生無法準確理解實驗的內容，實驗和生活聯系不足，對于小學生而言，顏色的深淺代表顏色的濃淡，小學生往往會忽略其明度比較;第四，無法有效區分兩個實驗，學生們在實驗過程中，很容易將對照組混淆，最終影響實驗結果;第五，實驗缺乏嚴謹性，在實驗過程中，沒有多重對比，實驗結果可能存在偏差。針對這種情況，科學教師需及時改良實驗器材，以提升實驗教學的有效性。筆者選擇在室內開展實驗活動，探究顏色與吸熱的關系。實驗過程為：準備一塊圓形木板，木板直徑為20厘米。在圓心的位置安裝一個燈泡，畫一條半徑，以燈泡為圓心，每隔2厘米畫一個同心圓，將五個不同顏色的瓶子擺放在半徑與同心圓的交點上。五個瓶子的顏色分別是黑色、白色、灰色、深灰色、淺灰色。每一個瓶子的瓶口處都套著不同顏色的氣球。在實驗之前，氣球自然擺放，保持下垂狀態。在實驗過程中，讓學生們觀察，猜測哪一個氣球可以最快被吹起來，記錄氣球被吹起的時間與先后順序，借助溫度計測量溫度。通過這一實驗，學生能夠更為直觀地探究顏色與吸熱之間的關系。在開展第二個實驗時，也根據相同的原理。科學教師提前準備好相同顏色、不同材質的瓶子，讓學生們觀察反光瓶子和不反光瓶子上氣球的變化情況，詳細記錄下來。在實驗過程中，科學教師將舞臺留給學生，讓學生們進行細致觀察，學生們能夠很快得出實驗結論，達到實驗目的。

能夠有效改良不合理的實驗器材，優化不合理的實驗步驟，是科學教師在教學過程中應該具備的素養。在開展科學實驗時，教師必須結合實際環境，保證科學實驗的有效性。如果一味地依賴于科學教材，罔顧實驗效果，勢必會降低科學實驗的價值，導致科學實驗流于形式，影響教學進度。合理改進科學實驗，可保證科學實驗的有效性，引導學生掌握科學規律，提升學生的科學素養。

結語

科學實驗在小學科學教學活動中具有重要價值。小學科學教師要深入課堂，不斷鉆研實驗教材，以多種手段優化實驗器材，滿足學生的實驗需求。同時將學生放在主體地位，了解學生的身心發展規律和學習情況，多實踐、多探索，站在學生的角度思考問題，讓學生能夠更好地理解和掌握知識。只有這樣，才能夠提高小學科學教學的質量，促進小學生全面發展。

【參考文獻】

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林佳.優化實驗設計，培養學生自主探究能力 ——以《氣體的熱脹冷縮》為例[J].科教導刊：電子版，2020（20）：175-176.

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