實驗材料的選擇與優化

◇黃麗珍（湖南：懷化市紅星路小學）

科學課可以說是學生最喜歡的課，特別是在課堂上學生做自己的科學小實驗，更能夠喚起學生的興趣。然而，開設一門好課程并不容易。在課前，我們需要準備必要的科學設備和安全措施，這將為順利進行科學實驗奠定基礎，并將危險事故的發生率降至最低，也可以使學習更有效率。“材料引起學習，材料引起活動”，小學科學實驗材料是科學課的一個重要組成部分。實驗材料不僅需要精心準備，更需要配合以恰當地運用時機。本文闡述了如何選擇實驗材料提高科學探究教學效率的方法。

一、小學科學實驗教學的意義

（一）有助于培養學生的科學精神

科學和教育是緊密聯系在一起的，恰當的教育和教學能促進學生的科學素養的形成。而在小學階段，實驗是一種非常重要也是非常有價值的教育方式。科學實驗是按照科學的步驟，指導學生觀察并提出實驗的假設，在進行實驗之后對實驗結果進行驗證，最后得出實驗結果。在此過程中，要求學生能夠熟練地運用一些科學的知識，并且能夠進行一些科學的思考，從而使學生能夠全身心地投入對科學現象的探索。

（二）有助于激發學生的學習興趣

在小學時期，學生不但有很強的求知欲，還有很強的探究欲望，并且他們還有很高的自我展示欲望。在進行小學階段的科學教學時，教師可以利用學生的這些特征來構建教學過程，并引導學生利用實驗來自主探究問題的答案，在探索中產生科學學習興趣。與此同時，在科學實驗教學中，其目標是對學生的探索能力進行培養，所以它能夠讓學生的好奇心得到滿足，并引導他們進行持續的嘗試和創新，從而擺脫自身的限制。

二、小學科學實驗教學實驗材料的選擇

（一）選擇多樣實用的身邊材料

根據《義務教育科學課程標準（2022 年版）》，要求學生親身體驗的探究活動是主要的學習方式。教師不能僅僅用粉筆和黑板來完成自己的教學任務，要引導學生深入觀察、實驗和學習，探索科學的真正規律。教師應鼓勵學生提出更多的問題，然后，根據這些問題提供各種材料，以便學生可以自行探究問題。目前，初級科學儀器配套設備比較齊全，也非常實用，在課堂上，教師應該充分利用它們。許多學校都會有未使用的科學設備，有些設備也并不是很適合學校使用，但教師也不應放棄，總有一些小部件可以使用。通過充分利用這些舊設備，學校減輕了負擔。而教師不僅搜集了舊設備，還培養了搜集材料的習慣。教師可以引導學生自己創造一個“百寶箱”，平常可以搜集一些小零件，在適當的實驗中拿出來使用。

（二）選擇有典型性的實驗材料

材料的選擇和組織，是開展好實驗教學的先決條件。在探究活動中，為學生提供具有典型性和有代表性的材料，是學生開展探究活動的基礎和關鍵。在課堂上，教師選擇不同的材料和典型的材料，會使學生的學習過程有很大的不同。只有通過實驗材料的操作、轉化和思考，才能讓學生領悟科學知識，掌握科學實驗的方法和過程，從而培養學生的科學創造性思維，提高學生的科學素養。

（三）選擇緊扣認知的探究材料

教師在設計教學活動時，應考慮學生的認知能力和水平，據以設計探究活動，以提高實驗教學的質量。探究材料的選擇，應該是緊扣學生認知的。

1.探究材料要緊扣學生的思維發展

為了選擇符合學生思維發展需求的探究材料，最好應引導學生分析討論，在發散學生科學思維的過程中，提高探究成果。但如果運用學生不能接受的材料，則不僅不會推動探究活動的進展，反而會使學生受到一些限制，甚至會阻礙學生進行探究活動。例如，在講授“物體是沉沒在水中還是漂浮在水中”課程時，教師設計了一個探測實驗，將物體放入水中，準備七種物體：小石頭、泡沫塊、回形針、蠟燭、空瓶帶蓋、蘿卜、橡皮。這七種物體各有不同的特點、不同的形狀、不同的尺寸，重量也有很大的不同。教師首先讓學生根據生活經驗，猜測這些物體進入水中的沉或浮。然后讓學生分組進行實驗。在實驗過程中，學生發現小而輕的物體會下沉，比如回形針，但是大而重的物體會浮起來，比如帶瓶蓋的空瓶子。這項調查的目的是讓學生了解不同物體的沉浮，并擴展到同類物體的相關性質。

2.探究材料要關注學生的差異

小學生各有差異，不同的學生對知識有不同的理解，因此，對應他們學習需求的科學探究內容也是不同的。教師應更多地關注探索的材料的選擇。最好將教學內容與學生的實際情況結合起來，選擇更多的探究材料，給予學生更多的空間，激發學生參與探究活動的積極性。

（四）選擇熟悉常見的生活材料

在教材中，很多學習資料都是一些常見的東西。例如，在小學科學課中，讓學生研究周圍的樹木，仔細觀察樹冠、樹干、樹葉等等。這樣的實驗可以在校園里進行，選擇周圍的環境可以讓學生感受到科學就在身邊。因此，我們必須經常利用熟悉的環境開展科學探究，讓學生始終感受到科學的魅力。當然，不僅要利用周圍的環境，也可以引導學生充分利用生活中常見的物品。

三、小學科學實驗材料的優化

（一）保障教學活動安全性和秩序性

“安全不能代表一切，但是可以否定一切”。這是適用于所有社會生活的至理，教育工作自然也不例外。保證學生的安全和教學工作的秩序，是每個教師在開展教學工作設計時都要優先考慮的關鍵問題。小學的科學盡管正處于“起步階段”，但是課堂的實驗仍舊會涉及很多類型的自然材料和現象，而小學生又具有活潑、好動、追求新鮮的天性，因此在參加實驗學習時更可能出現一些安全隱患。出于對這些事實的認識和重視，小學科學教師在優化實驗材料設計、選擇工作環境時，應當首先保障實驗活動安全性和教學活動秩序性。一方面，要避免一些可能會在氣味、噪聲以及表面材質等方面給學生帶來傷害的材料出現在課堂上；另一方面，也要盡量避開那些由于外表、功能過于“花哨”而過度轉移學生注意力的物品。只有這樣，才能為后續實驗教學工作的有序進行提供最為基礎的保障條件。

（二）增強與小學生總體特點的適切性

具體到教育層面，任何一種教學材料的選擇在本質上都要凸顯出“投其所好”的特點，讓學生能夠真正從中體會到運用材料開展相應學習、探究活動的價值和樂趣，使學生得以將自己固有的認知、參與的熱情轉化為可控的主觀意趣。否則，教學活動必然會“死氣沉沉”，難以取得理想的教學效果。從總體上看，小學生的共性特征是比較鮮明的——信息判斷意識相對感性，比較缺乏自我修正和提升的意識，對外界事物有著很強的好奇心，喜歡借助于自然感官認知渠道來獲取外界信息，認知邏輯較單一、機械。出于對這些事實的認識和尊重，小學科學教師務必在挑選實驗器材和材料的過程中有意識地彰顯出趣味性、易操作性和感性化特征。一方面，能使學生憑借自身的感性推斷以及來自教師的簡單指導便可有效理解、消化、掌握相應器材、材料的實驗用途和使用策略；另一方面也能幫助學生從中獲得更好的實驗參與體驗感。當然，這一理念要與教學策略有機結合，做到“安全”和“趣味”的平衡，切不可顧此失彼。

（三）在器材、材料的使用方法上給予學生足夠的自主空間

任何科學成果的取得都是來自一個個奇思妙想乃至于一次次的“靈光乍現”，這些都不是“一板一眼”地模仿所能夠得到的，同時也要在自然且有效的自主認知活動中得到實踐驗證的支持，進而實現效果的正向疊加。筆者在日常觀察中發現，有不少小學科學教師都習慣以“保姆”的身份參與學生實驗材料使用的指導，為學生的實驗探究工作畫上了過多的“條條框框”。誠然，這種表現更多的是出于對學生和教學活動安全、秩序的保障，但這種矯枉過正的教學方式，也會在客觀上挫傷、限制學生的自主探究積極性和實驗活動的生本促成效果。因此，小學科學教師需要在指導學生掌握實驗器材、材料的具體使用方法時做到“抓大放小”，允許乃至鼓勵學生在確保安全的前提下嘗試更多器材、材料的使用方法、策略。這樣，一來可以驗證學生腦海中的各種奇思妙想，二來也為他們對實驗器材、材料的運用以及目標科學知識的理解、吸收提供更多的支點。當然，這方面的工作也必須體現出對學生思維意識層面的有力引導，讓學生從主觀上形成保證個人活動發展的科學性和實效性，繼而讓教學指導成效得到實質性的鞏固、擴大和優化。

（四）在器材、材料的用法上給予學生必要的科學指導

“傳道、授業、解惑”和“授人以漁”之間并不是矛盾對立的關系，相反，理想的教育追求的是“悉心指導”和“放手發展”之間的有機結合。“放手發展”在上文的敘述中已得到了體現，教師接下來要做的就是“悉心指導”的“文章”。不得不承認的是，絕大多數的小學生所積累的認知經驗是相對匱乏的，同時也不具有十分豐富的探究思路和策略，因此在面對那些科學實驗器材、材料，尤其是比較專業的器材和材料時，往往要憑借自己的猜測來推斷它們的功能和用法，這不僅會導致類似“緣木求魚”的問題的出現，也會帶來不小的安全隱患。為了進一步解決這個問題，小學科學教師要在發揮學生的主觀能動性的前提下，有意識地對各類實驗器材和材料在實驗活動中的多種用途和使用方法為學生提供必要的提示和指導，在大方向上保證課堂實驗的有序、有效性，以此引導學生形成良好的活動興趣和靈感。

（五）體現學生在科學實驗活動中器材和材料運用的自主性

學生的探究、認知熱情是有著比較良好的“基本盤”的，這個“基本盤”的表現就是對未知事物和新鮮工具的能動接觸和創新性使用。正如前文所述，科學知識的形成來自一次次自主地思考和探究，而素質教育的核心就是要踐行“授人以漁”的自主引導理念，這些都應當成為為全體科學教育工作者所認同、踐行的不二至理。基于這些認識，小學科學教師應當從根本層面出發，深刻認識到科學實驗器材和材料所具備的多元、多向運用和開發價值。鼓勵、幫助學生在結合一些基本思路掌握實驗器材、材料在有關實驗活動中的常規運用方法的基礎上，從更多方向出發去開展更多個性化的實驗嘗試，同時還可借助于為學生提供、布置不同的形式、難度、方向的探究活動目標，更好地激活、釋放他們“天馬行空”般的想象，以此進一步彰顯科學實驗活動對小學生深度智力資源的有機開發和能動利用。

四、結語

教育絕不是“一條路走到黑”的機械牽引，而是在尊重客觀規律的基礎上，以靈活、多元的方式幫助學生實現綜合素養的全面發展和個人潛能的深度挖掘。廣大小學科學教師要真正認識并努力踐行這一認知，將實驗器材和對材料的利用融入科學實驗教育活動的設計和組織，幫助學生從不同角度、方向出發去獲取知識、掌握技能、形成習慣、生成素養，讓每個學生都可以憑借個性化的優勢條件來實現思維認知方面的融會貫通和蓬勃發展，從而為他們將來更高階段的學習、成長提供有力的保障。