淺談科學課程實驗材料的選擇與優(yōu)化

陸海兵

［摘 要］科學實驗是科學課程的重要組成部分，是學生學習科學知識的重要途徑。科學實驗離不開實驗材料，實驗材料的選擇和使用對實驗能否順利進行具有重大影響。教師應當基于實驗內(nèi)容和實驗目的，有意識地對實驗材料進行選擇和優(yōu)化，幫助學生更好地開展實驗活動，有效地促進學生科學素養(yǎng)的提高。

［關鍵詞］科學課程；實驗材料；選擇與優(yōu)化

［中圖分類號］ G623.6 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1007-9068（2023）03-0083-03

科學實驗是科學課程的重要組成部分，也是學生學習科學知識的重要途徑。要想順利地引導學生在課堂上親歷科學、體驗科學、感悟科學，就要為學生創(chuàng)設真實的實驗環(huán)境，讓學生親自動手進行實驗操作，親歷科學探究的具體過程。

開展科學實驗需要配套的實驗材料。配置合理的實驗材料能夠幫助學生順利地開展實驗活動，有助于獲得正確的實驗成果，從而激發(fā)學生學習科學的興趣，提高科學課堂的學習效率。為此，筆者在對實驗材料的選擇與優(yōu)化方面進行了積極探索。

一、實驗材料的提供要有順序性

一堂科學課往往需要學生掌握若干知識點，這些知識點一般按照由易到難、由初步了解到深入研究的規(guī)律逐步展開。如果教師在課堂伊始就將本節(jié)課所有的實驗材料一股腦兒地全都發(fā)放給學生，學生在短時間內(nèi)就要接受大量新鮮事物，這樣很容易導致學生注意力的分散，使他們的專注度降低，從而影響實驗效果和學習成效。因此，在進行科學實驗教學時，教師應按照實驗的順序，依次向學生提供實驗材料，讓學生逐漸熟悉實驗材料，從而更好地體會整個實驗過程。

如蘇教版科學教材三年級上冊《空氣占據(jù)空間嗎》一課的教學目標是讓學生明白空氣也會占據(jù)一定的空間。教材中列出的相關實驗材料有很多，如小口瓶、漏斗、注射器、橡皮等。部分教師為了節(jié)省課堂時間，在課始就把這些材料發(fā)給學生。這看似節(jié)約了發(fā)放實驗材料的時間，實則會導致學生的注意力被大量的材料分散，且學生不知道該從何處下手。因此，筆者在指導學生進行實驗時，會根據(jù)實驗內(nèi)容，按順序發(fā)放實驗材料。例如，做“擠壓注射器里的空氣”這個實驗時，需要的材料只有注射器和橡皮。筆者先讓學生把先前使用過的實驗材料全回收到實驗盒里，然后讓每個學習小組派一個代表上前領取新的實驗材料并帶回各組。這樣，學生的實驗臺上就只有注射器和橡皮，學生的注意力就集中到這兩個材料上了。這一實驗主要是通過擠壓注射器里的空氣，觀察活塞位置的變化和手的感覺來學習空氣在密閉的容器里是可以被壓縮的、壓縮空氣具有彈性等知識。在實驗開始之前，筆者先向學生提出本次實驗的任務：擠壓注射器里的空氣，說說你的新發(fā)現(xiàn)；然后向學生介紹注射器的組成以及筒身上的刻度，讓學生自由地推拉注射器的活塞，并提示學生在拉動注射器的活塞時不能用力過猛，以免把活塞拔出來。在學生掌握了注射器的特性以后，筆者組織學生設計實驗步驟：把活塞拉開一段距離后，將針筒口頂住橡皮，記下此時活塞所處的位置，然后將活塞推進去直到推不動為止，再次記下活塞的位置。在學生依據(jù)所設計的實驗步驟進行實驗操作的過程中，筆者適時提示學生要始終將針筒口頂住橡皮，并及時記錄實驗結果。

科學課程中需要探究的問題具有層次性。因此，在科學實驗中，每組實驗材料的提供應隨教學進度依次呈現(xiàn)。只有這樣，才能排除其他實驗材料的干擾，學生在實驗時才能做到心無旁鶩、專心致志，從而獲取正確的實驗信息，在探究與實踐中習得知識并感受到探究的快樂。

二、實驗材料的出示要有趣味性

部分三年級學生的學習專注度不高。在科學實驗教學中，倘若教師能通過富有趣味性的方式出示實驗材料，則能夠更好地激發(fā)學生的學習興趣，促使學生探求新知。

例如，蘇教版科學教材三年級上冊《食物與營養(yǎng)》一課，要求學生通過實驗檢測食物的營養(yǎng)成分，了解哪些食物中含有淀粉。學生喜愛吃的食物多種多樣，如面包、牛奶、豬肉、魚等。課前筆者讓學生準備一些自己生活中常吃的、便于攜帶的食物帶到課堂作為實驗材料。筆者則準備了土豆、蘿卜、紅薯等蔬菜，并將它們放在一個紙箱里。這些蔬菜都是學生在生活中常見的食物，如果筆者在課堂上直接把這些實驗材料呈現(xiàn)在學生面前，則難以激發(fā)學生的學習興趣。于是，筆者變身為“魔術師”，在課堂上“變魔術”。筆者先出示一瓶紅棕色液體，讓學生猜一猜這個瓶子里裝的是什么。學生的好奇心一下子就被調動起來，有的學生猜測它是可樂，有的學生猜測它是紅墨水，有的學生猜測它是紅茶……筆者打開瓶蓋，讓坐在前排的學生聞一聞，馬上就有學生聞到了酒精味，猜測瓶子里裝的是紅酒。“到底是什么呢？”筆者故意賣關子，“等一會兒我們要通過實驗來認識它。”接著，筆者晃動紙箱，讓學生猜測紙箱里裝的是什么。學生聽到紙箱里傳來咚咚響的聲音，就猜測里面是硬糖、餅干之類的食物。在學生的期待中，筆者從紙箱里拿出半個土豆，神秘地說：“今天老師要變一個魔術，要讓這個黃色的小家伙變顏色，你們相信嗎？”這激起了學生強烈的學習興趣。在學生的注視下，筆者用滴管取了一點瓶子里的紅棕色液體，滴在土豆上，頓時出現(xiàn)了“奇跡”：土豆變成了藍色。學生都瞪大了眼睛：“這是怎么回事呢？”于是，筆者向學生介紹，紅棕色的液體名叫碘酒，是著名的“變色大王”，只要遇到淀粉，它就會變成藍色。學生一聽就明白了，原來土豆里含有淀粉，所以碘酒滴在土豆上就變成了藍色。隨后學生提出猜想：“是不是用碘酒就可以測出食物里是否含有淀粉呢？”接下來，筆者讓學生把自己帶的食物拿出來，再把碘酒和蘿卜片、紅薯片等實驗材料分發(fā)給學生。學生都興致勃勃地展開了探究。

在上述實驗中，出示實驗材料時，筆者用一個小小的講授技巧給碘酒戴上了神秘的“面紗”，成功地將學生的注意力都集中在這一瓶不明液體上。學生對它究竟是什么物質產(chǎn)生了好奇，對它為什么能使土豆變色產(chǎn)生了學習興趣。在知道碘酒的特性以后，學生由此及彼，通過實驗去驗證所學知識，在不知不覺中“卷入”科學探究中。

三、實驗材料的選擇要有生活性

實驗材料是學生掌握科學知識、探究科學問題的重要載體。許多科學現(xiàn)象都來源于實際生活，與學生的生活密切相關。因此，實驗材料的選擇應該具有生活性，最好是隨時可見、隨處可得的材料，這樣能夠幫助學生糾正實驗材料是高不可攀的錯誤認知，對科學實驗產(chǎn)生親切感。學生在課堂內(nèi)獲取實驗經(jīng)驗以后，能夠將學到的知識延伸到課外，在日常生活中自主進行實驗操作，進而發(fā)現(xiàn)更多的科學小知識。

如蘇教版科學教材三年級上冊《認識液體》一課設計了“尋找辨認生活中的液體”這一活動，要求學生列舉出生活中各種各樣的液體，說出它們屬于液體的理由，并歸納出液體的共同性質。上課時，筆者拿出一瓶礦泉水，打開蓋子后把里面的水分別倒在量杯里和水瓶的蓋子里，讓學生說說水的特性。師生共同探討出液體的特征：水有一定的質量、沒有固定的形狀、可以裝在容器里。隨后，筆者讓學生找一找教室里還有哪些物質屬于液體。學生通過觀察發(fā)現(xiàn)，飲水機中的水、酒精燈里的酒精是液體。筆者進行追問：“那么家里有哪些物質是液體呢？”隨后用多媒體出示廚房的圖片，學生發(fā)現(xiàn)醬油、醋等常見的調味料也是液體。為了打開學生的思路，筆者又出示衛(wèi)生間的圖片，讓學生找一找衛(wèi)生間環(huán)境中存在的液體。學生很快就提出洗發(fā)水、沐浴露等都是軟軟的、能流動的、沒有固定形狀的物質，但又心存疑惑：“這些洗滌用品質地較厚，和水的模樣很不相同，到底是不是液體呢？”這時，筆者引導學生將這些洗滌用品與水進行對比，發(fā)現(xiàn)它們都是會流動的，只不過它們的黏稠度比水大了許多，所以學生判斷這些洗滌用品也屬于液體。針對學生容易依靠“會流動”這個特征來判斷某一物質是否屬于液體，筆者又出示了沙漏，讓學生觀看沙漏中沙子的運動狀況，并判斷“流動的沙子”是否屬于液體。通過觀察，學生發(fā)現(xiàn)沙漏里流動的沙子是細小的顆粒，從而明確了流動的沙子不是液體。由此，學生又提出疑問：“飄動的煙霧是不是液體？”學生的思維在生活性實驗材料的運用中得以激活，把課堂探究引向了深處。

在科學實驗中選用貼近生活的、常見的實驗材料，讓學生認識到生活中到處都有科學，明白科學實驗并不只是在課堂上才能進行，在潛移默化中幫助學生形成了良好的科學實驗意識。只要做一個有心人，在生活中到處都能學到科學知識。

四、實驗材料要具有操作便捷性

不同于其他的基礎類學科，小學科學課的課時較為有限，所以在有限的科學課堂上讓學生又好又快地學習到知識是教師的目標。在現(xiàn)階段的小學科學課堂中，往往存在著實驗器材組裝困難且煩瑣、操作難度高等問題。這些問題會導致實驗環(huán)節(jié)占據(jù)大量的課堂時間，進而壓縮了之后對實驗結果進行觀察、分析和總結的時間，不利于學生更好地去理解實驗原理、概括實驗結論。因此，尋找措施去提高科學課堂教學效率便成了當務之急。教師應該從問題的根源出發(fā)，采取簡化實驗材料的方式，以使實驗操作更具簡便性，讓學生能有充足的時間去探索實驗原理和結論。

例如，青島版科學教材三年級下冊《玩滑梯的啟示》一課中，要求學生通過實驗探究摩擦力的大小和什么因素有關。按照教材的要求，教師在課前準備了長木板、毛巾、橡皮筋以及被拉動的物體等相關實驗材料。實驗的第一步是用橡皮筋去拉動一個物體，使它在光滑的木板上勻速移動，并觀察橡皮筋的長度變化。部分教師選用的實驗材料難以用橡皮筋固定，無形中浪費了實驗時間。對此，教師可以準備一些帶鉤子的物體，以便更好地將橡皮筋固定在該物體上。實驗的第二步是在鋪上毛巾的木板上，再次用橡皮筋去拉動該物體。但在實際操作過程中，由于木板過于光滑，鋪在木板上的毛巾會被物體帶著走，從而不利于實驗的順利完成。根據(jù)上述情況，教師可以選擇同樣具有較大摩擦效果的砂紙，并用雙面膠將其固定在木板上，以保證砂紙不會被輕易移動。實驗的第三步是在光滑的木板上，用橡皮筋去拉動不同重量的物體，此時教師若選用各種重量不同的物體進行實驗，往往會產(chǎn)生實驗材料不易尋找以及物體重量難以合理控制等問題，進而加大實驗的難度。因此，教師可以選擇用鉤碼盒代替被拉動的物體，當需要改變物體重量時，只需要改變盒內(nèi)的鉤碼數(shù)即可。通過對實驗材料的優(yōu)化，學生最終順利地在實驗中得出了摩擦力的大小與物體表面光滑程度以及物體重量有關的結論。

教師通過優(yōu)化每一個實驗環(huán)節(jié)的材料，使得實驗操作更具操作便捷性，在保證實驗結果科學性的同時，大大縮短了實驗操作的時間，讓學生有了更加充足的時間去思考，從而在簡單易懂的科學實驗中習得并內(nèi)化科學知識。

五、實驗材料的準備要有科學性

部分三年級學生的實驗經(jīng)驗不足，在進行實驗時，往往會因為沒能較好地把握各個實驗環(huán)節(jié)而造成實驗材料的浪費。因此，教師要善于從學生的角度來準備實驗材料，盡量安排符合學生實際操作能力的實驗材料。這樣既能幫助學生順利開展實驗，又能避免實驗材料的浪費。

如蘇教版科學教材三年級上冊《把鹽放到水里》一課主要探究鹽在水中的溶解情況。在開展“100毫升水能溶解多少克鹽”這個主題的實驗時，筆者先提出實驗中常見的問題，讓學生設計實驗方案，如“怎樣放鹽？”“每次放多少鹽？”“什么時候停止放鹽？”“怎么記錄？”等，然后引導學生對照教材中的實驗步驟完善自己的實驗方案。這時，學生產(chǎn)生了疑問：怎么做到每次加相同質量的鹽？“相同質量”具體是多少克？基于此，筆者事先把鹽按5克一份進行分裝，每組發(fā)10份分裝好的鹽，并分配給每組一個量勺，量勺的容量為1克。這樣學生在進行實驗的時候就可以逐份、等量地加入鹽。當鹽溶解得很慢時，就用量勺一點一點地加鹽；當鹽無法再溶解時，就停止加鹽。通過實驗，學生總結出在20攝氏度的100毫升水中大約可以溶解36克鹽的結論。

對實驗材料進行科學地細分，極大便利了學生的實驗操作，并有助于學生把各項實驗數(shù)據(jù)記錄清楚，確保實驗結果的準確性。這樣的方式不僅有利于科學實驗井然有序地開展，而且有效地避免了學生在實驗時隨意操作造成的浪費，既提高了實驗質量，又節(jié)約了實驗成本。

總之，對科學課堂中的實驗材料進行選擇與優(yōu)化大有講究。根據(jù)不同的實驗內(nèi)容選擇相應的實驗材料，優(yōu)化出示實驗材料的順序、方式、組合等，可以提高實驗的趣味性和有效性，確保實驗的順利進行，從而更好地培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，提升學生的綜合能力。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 吳軍.材料成就實驗 實驗成就課堂：例談小學科學實驗材料的優(yōu)化[J].新教育時代電子雜志（教師版），2018（46）：24.

[2] 周偉軍.芻議科學實驗材料的優(yōu)化[J].教學月刊小學版（綜合），2015（Z1）：43-45.

（責編 韋於坊 杜 華）