利用預(yù)實(shí)驗(yàn)，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)效性

陳佩斯

【摘? ?要】預(yù)實(shí)驗(yàn)，指的是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)始之前，教師先進(jìn)行的“試水實(shí)驗(yàn)”。教師通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)，能對(duì)實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行預(yù)測(cè)，并作出一定的調(diào)整。利用預(yù)實(shí)驗(yàn)，能使教師在指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)時(shí)更具方向性，幫助學(xué)生經(jīng)歷探究和實(shí)踐的過(guò)程，推動(dòng)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。

【關(guān)鍵詞】預(yù)實(shí)驗(yàn)；小學(xué)科學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)是科學(xué)學(xué)習(xí)的重要方式。為了提升實(shí)驗(yàn)效果，提前了解實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，教師須進(jìn)行“預(yù)實(shí)驗(yàn)”。預(yù)實(shí)驗(yàn)，指的是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)始之前，教師先進(jìn)行的“試水實(shí)驗(yàn)”。教師通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)，能對(duì)實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行預(yù)測(cè)，并作出一定的調(diào)整。利用預(yù)實(shí)驗(yàn)，能使教師在指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)時(shí)更具方向性，幫助學(xué)生經(jīng)歷探究和實(shí)踐的過(guò)程，推動(dòng)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。

一、解構(gòu)：梳理實(shí)驗(yàn)教學(xué)問(wèn)題

開(kāi)展教學(xué)前，教師必須梳理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，做到有的放矢，提高教學(xué)實(shí)效性。

（一）供給器材：缺乏篩選與設(shè)計(jì)

工欲善其事，必先利其器。合適的器材是開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)、提高實(shí)驗(yàn)效率的必要條件和重要保證。教材提供的實(shí)驗(yàn)器材是原生的，缺乏篩選與設(shè)計(jì)，且這些器材是否適合學(xué)生操作，是否存在缺陷均不明確。對(duì)此，教師需要通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)，找到最佳的實(shí)驗(yàn)器材，或?qū)υ械钠鞑倪M(jìn)行改進(jìn)，或根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求制作具有操作性、綜合性的實(shí)驗(yàn)器材，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供物質(zhì)保障。

（二）設(shè)計(jì)步驟：缺乏鋪墊與整合

難度較大的實(shí)驗(yàn)如果缺乏必要的鋪墊，會(huì)使學(xué)生難以下手。對(duì)于中、低年級(jí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，過(guò)于復(fù)雜的操作過(guò)程不僅會(huì)降低他們參與實(shí)驗(yàn)的積極性，還會(huì)使實(shí)驗(yàn)難以開(kāi)展，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)事倍功半。且受時(shí)間、器材等的限制，一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)容易被分割成多個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)大打折扣。在單元整體教學(xué)理念的指導(dǎo)下，教師可通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)將多個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)有機(jī)整合起來(lái)，使學(xué)生在課堂上獲得連貫性的體驗(yàn)。此外，教師還需要根據(jù)學(xué)生的年齡特點(diǎn)，在操作規(guī)范的前提下對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行調(diào)整。

（三）觀察結(jié)果：缺乏支架與呈現(xiàn)

課堂上，學(xué)生完成了操作活動(dòng)卻沒(méi)有觀察到明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或觀察不到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的情況時(shí)常出現(xiàn)，導(dǎo)致無(wú)法得出準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。對(duì)此，教師可根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)，增加輔助支架，凸顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，方便學(xué)生觀察，幫助學(xué)生得出準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（四）分析條件：缺乏預(yù)估與設(shè)計(jì)

由于缺乏對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況的預(yù)估和對(duì)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，課堂實(shí)驗(yàn)容易出現(xiàn)失控的情況。如何根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)對(duì)實(shí)驗(yàn)的難易程度進(jìn)行調(diào)整？預(yù)留多少時(shí)間給學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作？如何把控實(shí)驗(yàn)節(jié)奏？這些問(wèn)題需要教師根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，確保課堂實(shí)驗(yàn)的順利開(kāi)展。

二、重構(gòu)：提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

科學(xué)教學(xué)以學(xué)生為主體，學(xué)生在一節(jié)課中收獲的多少是衡量這節(jié)課成效高低的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生的收獲很大程度上源于實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程、觀察分析過(guò)程。因此，在課前，教師要通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)，明確實(shí)驗(yàn)所需的器材，規(guī)劃實(shí)驗(yàn)步驟，選擇凸顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的支架，提供分析實(shí)驗(yàn)的條件，使學(xué)生在課堂實(shí)驗(yàn)中獲得成功，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。以教科版《科學(xué)》為例，具體如下。

（一）甄選器材，優(yōu)化操作

合理選擇實(shí)驗(yàn)器材是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵之一。教材部分內(nèi)容沒(méi)有標(biāo)注實(shí)驗(yàn)所需的儀器的規(guī)格，教師要在預(yù)實(shí)驗(yàn)中對(duì)不同規(guī)格的儀器進(jìn)行試驗(yàn)，尋求最佳的搭配。部分實(shí)驗(yàn)器材存在整合性較差的問(wèn)題，導(dǎo)致學(xué)生在研究某一對(duì)象的多種性質(zhì)時(shí)需要不斷更換器材，不利于學(xué)生的操作和理解。在預(yù)實(shí)驗(yàn)中，教師需要根據(jù)研究對(duì)象的特點(diǎn)對(duì)實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行整合、改進(jìn)，使學(xué)生既方便操作，又易于得出結(jié)果。

◆案例1 四年級(jí)上冊(cè)《運(yùn)動(dòng)與摩擦力》

在研究影響摩擦力大小因素的系列實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要探索摩擦力大小與接觸面、物體重量及物體運(yùn)動(dòng)方式之間的關(guān)系。教材要求學(xué)生準(zhǔn)備無(wú)蓋紙盒、木板、泡沫板、毛巾、鉤碼、彈簧測(cè)力計(jì)、可以放下紙盒的小車(chē)、膠帶等器材。這些器材不僅樣數(shù)多，使用起來(lái)也比較麻煩。教師通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)對(duì)器材進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了研究影響摩擦力大小因素的實(shí)驗(yàn)套裝（如圖1）。

改進(jìn)后的這組實(shí)驗(yàn)器材能夠達(dá)到改變探究因素的目的。學(xué)生可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)器材研究摩擦力大小與接觸面、物體重量及物體運(yùn)動(dòng)方式三者之間的關(guān)系（如圖2）。

教師通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行改進(jìn)，達(dá)到了操作性強(qiáng)、功能多樣、操作用時(shí)短、自由度高的效果。這樣，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中既能保質(zhì)保量地完成任務(wù)，又能進(jìn)一步拓展其他材料展開(kāi)探究。

（二）規(guī)范步驟，簡(jiǎn)化操作

在預(yù)實(shí)驗(yàn)中，如果教師發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的難度較大，就需要對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行細(xì)化，降低操作難度。尤其是在學(xué)生未建構(gòu)相關(guān)前概念的情況下，更需要提前進(jìn)行鋪墊。對(duì)于需要學(xué)生尋找規(guī)律的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，教師要引導(dǎo)學(xué)生從知識(shí)經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生經(jīng)歷探究過(guò)程，得出科學(xué)規(guī)律。

◆案例2 三年級(jí)下冊(cè)《月相變化的規(guī)律》

本節(jié)課的探索環(huán)節(jié)是讓學(xué)生觀察月相圖片，并試著對(duì)不同的月相圖片進(jìn)行排序。學(xué)生雖然在二年級(jí)時(shí)已經(jīng)對(duì)月相有了一些了解，但讓他們?cè)谌昙?jí)時(shí)直接對(duì)月相圖片進(jìn)行排序，難度較大，容易導(dǎo)致活動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，教學(xué)效果不明顯。教師通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)三年級(jí)學(xué)生的年齡特征進(jìn)行調(diào)整，為學(xué)生提供了“觀察月相”的卡片（如圖3），讓學(xué)生先進(jìn)行為期一個(gè)多月的實(shí)際觀察，并對(duì)應(yīng)日期記錄月相，再在課堂中讓學(xué)生將本人的觀察結(jié)果與月相卡片進(jìn)行匹配，從而幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)各種不同的月相以及它們?cè)谝粋€(gè)農(nóng)歷月中出現(xiàn)的先后順序。

增加觀察月相的任務(wù)，不僅規(guī)范了實(shí)驗(yàn)流程，還降低了實(shí)驗(yàn)難度。經(jīng)過(guò)這樣的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)月相的變化規(guī)律有了較深的認(rèn)識(shí)與理解。

（三）放大現(xiàn)象，易于觀察

1.搭配素材，放大實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)

進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師要關(guān)注實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯的情況，并通過(guò)改進(jìn)器材、調(diào)整操作步驟等方法重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，放大實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，便于學(xué)生觀察。

◆案例3 四年級(jí)上冊(cè)《聲音是怎樣產(chǎn)生的》

本課教材的探索活動(dòng)要求學(xué)生通過(guò)彈撥橡皮筋、撥動(dòng)鋼尺、擊鼓、敲擊音叉等方式，認(rèn)識(shí)到這些器材是通過(guò)振動(dòng)發(fā)出聲音的，并嘗試用手輕輕觸摸還在發(fā)聲的物體來(lái)感受振動(dòng)。通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)，教師發(fā)現(xiàn)通過(guò)觀察和觸摸這些發(fā)聲物體確實(shí)能夠感受到它們的振動(dòng)，但效果并不明顯。如何凸顯發(fā)聲物體振動(dòng)的現(xiàn)象？在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師考慮增加一些材料，如在鼓面上撒一些碎紙屑，在音響正前方擺放一排點(diǎn)燃的蠟燭。碎紙屑和蠟燭的運(yùn)動(dòng)分別由鼓面和音響的振動(dòng)造成，在它們的輔助下，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更為明顯。

這樣，學(xué)生不僅能達(dá)到本課的基本要求，還能在放大的現(xiàn)象中觀察到原本不易察覺(jué)的其他細(xì)節(jié)，他們對(duì)事物的規(guī)律也有了更深的認(rèn)識(shí)。

2.設(shè)計(jì)材料，外顯隱匿現(xiàn)象

科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，有一些現(xiàn)象是不可見(jiàn)的，如三年級(jí)上冊(cè)《空氣能占據(jù)空間嗎》《風(fēng)的成因》、五年級(jí)下冊(cè)《熱在金屬中的傳遞》《熱在水中的傳遞》等課的實(shí)驗(yàn)。對(duì)此，教師要在預(yù)實(shí)驗(yàn)中找到能凸顯這些不可見(jiàn)現(xiàn)象的方法，便于學(xué)生觀察。

◆案例4 五年級(jí)下冊(cè)《熱在金屬中的傳遞》

“熱在金屬中的傳遞”的現(xiàn)象是不可見(jiàn)的。教材選擇了涂蠟或涂感溫油墨的方式，讓學(xué)生通過(guò)觀察蠟的狀態(tài)或感溫油墨的顏色變化情況，來(lái)推測(cè)熱在金屬中的傳遞。在預(yù)實(shí)驗(yàn)中，教師發(fā)現(xiàn)利用蠟或感溫油墨確實(shí)能達(dá)到呈現(xiàn)熱傳遞方向的效果，于是考慮能否將熱傳遞情況通過(guò)數(shù)字進(jìn)行量化。因此，教師在實(shí)驗(yàn)中準(zhǔn)備了多支有金屬感溫頭的電子溫度計(jì)，將感溫頭按一定間隔距離固定在金屬棒上。當(dāng)金屬棒一端開(kāi)始加熱后，學(xué)生就能通過(guò)電子溫度計(jì)上的讀數(shù)來(lái)確定熱傳遞的方向，并比較不同部位的升溫速度，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

3.多維展示，呈現(xiàn)立體動(dòng)畫(huà)

科學(xué)課堂中，有一部分內(nèi)容是以模擬實(shí)驗(yàn)的形式進(jìn)行教學(xué)的，如“宇宙”專(zhuān)題。通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)，教師嘗試調(diào)整模擬實(shí)驗(yàn)的材料、操作活動(dòng)及研究形式，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)天體運(yùn)行系統(tǒng)。

◆案例5 六年級(jí)上冊(cè)《地球的公轉(zhuǎn)與四季變化》

“宇宙”專(zhuān)題對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，是非常抽象的。以《地球的公轉(zhuǎn)與四季變化》一課為例，對(duì)于什么是公轉(zhuǎn)，地球的公轉(zhuǎn)與四季變化有什么關(guān)系等問(wèn)題，僅通過(guò)教材中的“地球公轉(zhuǎn)示意圖”，學(xué)生難以得出答案。因此，教師運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，利用動(dòng)畫(huà)動(dòng)態(tài)演示地球在自轉(zhuǎn)的同時(shí)圍繞太陽(yáng)進(jìn)行公轉(zhuǎn)，并加上太陽(yáng)直射點(diǎn)變化的動(dòng)畫(huà)，深化學(xué)生的認(rèn)識(shí)。在動(dòng)畫(huà)的演示過(guò)程中，地球表面的明暗變化、極晝極夜的現(xiàn)象都清晰可見(jiàn)。

（四）估測(cè)條件，便于實(shí)施

1.調(diào)整實(shí)驗(yàn)難度

教材中的個(gè)別實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)難度很大，如果以教材安排的材料及步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，大部分學(xué)生很難完成。對(duì)此，教師要在確保達(dá)成本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)的前提下，根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際情況，適當(dāng)調(diào)整實(shí)驗(yàn)難度，確保學(xué)生順利開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。

◆案例6 六年級(jí)下冊(cè)《設(shè)計(jì)塔臺(tái)模型》

本課中，教材提供的材料是70根20厘米長(zhǎng)的吸管，要求學(xué)生通過(guò)膠帶進(jìn)行固定。教師在預(yù)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，想要達(dá)到評(píng)價(jià)表中的塔臺(tái)高度要求——達(dá)到60厘米的高度，必須保證吸管與吸管之間互不重疊，完全靠膠帶固定。但這樣的固定方式會(huì)導(dǎo)致塔臺(tái)無(wú)法具備良好的承重、抗風(fēng)、抗震能力。也就是說(shuō)，塔臺(tái)的高度要求與塔臺(tái)的各項(xiàng)能力要求無(wú)法同時(shí)達(dá)到。因此在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師將塔臺(tái)高度要求從60厘米改為55厘米，留出5厘米的長(zhǎng)度讓學(xué)生在吸管接口處進(jìn)行自由發(fā)揮。經(jīng)過(guò)這樣的調(diào)整，學(xué)生制作出了兼顧高度、承重、抗風(fēng)、抗震能力要求的塔臺(tái)模型。

2.實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)把控

在高年級(jí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一節(jié)課包含多個(gè)連貫性實(shí)驗(yàn)的情況，實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)之間存在遞進(jìn)關(guān)系，對(duì)教師的引導(dǎo)和調(diào)控能力提出了較高的要求。預(yù)實(shí)驗(yàn)可以幫助教師合理分配各實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的時(shí)間，保證連環(huán)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛟谝?guī)定時(shí)間內(nèi)完成。

◆案例7 六年級(jí)上冊(cè)《電和磁》

本課中含有三個(gè)實(shí)驗(yàn)，旨在讓學(xué)生理解電生磁的現(xiàn)象和原理。三個(gè)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間該如何分配？教師可以根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)的情況進(jìn)行安排。學(xué)生在四年級(jí)時(shí)學(xué)過(guò)簡(jiǎn)單電路，到六年級(jí)時(shí)對(duì)該知識(shí)已經(jīng)有些模糊。實(shí)驗(yàn)一要求學(xué)生通過(guò)組裝一個(gè)簡(jiǎn)單電路來(lái)觀察指南針的變化，需要給予一定的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)二要求學(xué)生將簡(jiǎn)單電路轉(zhuǎn)換為短路狀態(tài)，操作起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單，時(shí)間可以短一些；實(shí)驗(yàn)三要求學(xué)生做一個(gè)線圈，在短路的狀態(tài)下給線圈通上電，并嘗試在不同的位置放置線圈，觀察怎樣能讓指南針偏轉(zhuǎn)角度最大，也需要較多的時(shí)間。具體時(shí)間分配如圖4所示。

通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)，教師能更合理地分配正式實(shí)驗(yàn)中各環(huán)節(jié)的時(shí)間，讓學(xué)生在課堂上經(jīng)歷由易到難的學(xué)習(xí)過(guò)程。每個(gè)環(huán)節(jié)中，學(xué)生都能進(jìn)行充分的探究，且各環(huán)節(jié)緊密關(guān)聯(lián)，使知識(shí)的學(xué)習(xí)有序推進(jìn)。

通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)，教師對(duì)后續(xù)教學(xué)中的各項(xiàng)活動(dòng)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有了較為準(zhǔn)確的參考依據(jù)，能夠合理安排教學(xué)環(huán)節(jié)，甄選器材，規(guī)范操作，放大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，把控實(shí)驗(yàn)難度，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

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（浙江省溫嶺市錦園小學(xué)）