小學科學實驗材料選擇與改進

余京華

【摘? ?要】科學實驗是科學教學的重要組成部分，是培養科學素養的重要手段。實驗材料是推進實驗教學的重要支架，是學生開展有效探究的物質保障。為發揮實驗教學的價值，教師對實驗材料進行了選擇、改進和創新，優化了實驗效果，增強了科學課堂的趣味性。

【關鍵詞】小學科學；實驗材料；選擇；改進

《義務教育科學課程標準（2022年版）》要求教師以落實立德樹人為根本任務，以培養學生核心素養為目標，提倡素養導向的科學教學。科學實驗是科學教學的重要組成部分，是培養學生科學核心素養的重要手段。實驗材料是推進實驗教學的重要支架，是學生開展有效探究的物質保障。然而，教材提供的部分實驗器材存在一些缺陷，無法滿足學生的實驗需求，導致許多實驗未能達到較好的效果。為了改變這一現狀，發揮實驗教學的價值，教師以教科版《科學》五年級下冊《溫度不同的物體相互接觸》一課為例，對實驗材料進行了選擇、改進和創新，以期提升實驗效果。

在學習《溫度不同的物體相互接觸》之前，學生已經了解了溫度變化會使水的形態發生變化，也掌握了正確使用溫度計的方法。在此基礎上，教師進一步帶領學生了解不同溫度的水接觸后溫度的變化情況，并讓學生理解知識——水的溫度會因外界溫度的變化（如用酒精燈加熱等）而發生變化。

一、采用恰當材料，便于得出數據

準確的數據能夠避免主觀臆斷和誤解。在科學實驗中，學生需要記錄實驗數據，為后續的整理、分析、歸納和總結提供依據，為發現事物的內在規律和發展趨勢打下基礎。良好的實驗材料是有效開展實驗，得出準確數據的重要保障。

本課教學中，學生需要記錄每分鐘試管中的冷水溫度和燒杯中的熱水溫度的變化情況，并對所得數據進行處理和分析，最后總結歸納數據背后的科學本質。教師引入了燒杯、試管和水銀溫度計等器材，帶領學生開展實驗。學生一邊做實驗，一邊記錄數據并制作折線統計圖（如圖1）。通過分析折線統計圖，學生得知：一開始，熱水溫度下降，冷水溫度上升；當二者的溫度趨于一致后，會一起慢慢地下降；熱水和冷水的溫度變化都具有先快后慢的特點。這些發現都是以真實、準確的數據為基礎的。

二、改進已有材料，優化實驗過程

近年來，隨著科學課程改革的推進，大部分學校都已基本配備了開展科學教學所需的各種實驗材料，但仍未能完全滿足教學的需要。對此，教師可借助生活中的常見物品，對原有的實驗器材進行改進。這樣既能保障配套材料的合理使用，節約教學成本，又能滿足教師的教學需要以及學生的學習需求，提升教學質量。

本課教學中，教師對支撐試管的支架和燒杯的蓋子等影響實驗效果的材料進行了改進和重組，即用鐵絲制作一個支撐試管的支架（如圖2），改變原來學生直接用手拿溫度計的實驗方式。支架的使用使學生在實驗時解放了雙手，從而更加關注實驗現象，同時避免了因手晃動導致小試管未與大燒杯充分接觸的現象，使實驗結果更準確。另外，教師在小試管和大燒杯上都加裝了蓋子，避免因對流造成溫度下降太快而影響實驗效果的情況。這些設計均指向本課的教學重點、難點，能夠保障實驗的順利進行，使實驗效果更加明顯。在改進后的實驗中，學生獲取了更真實的數據，為下一階段的集體論證打下了基礎。這樣的操作活動不僅沒有增加實驗教學的成本，還促進了實驗目標的達成。

經過實踐，可以發現上述實驗裝置很好地提升了實驗效果，但水銀溫度計仍存在著測溫不夠精確、不易讀數等問題。對此，教師對實驗材料進行了重組，引入了電子溫度計（如圖3），使數據更加精確，實驗過程更加順利。

教師要善于使用方便、實用的實驗材料，便于學生發現問題，將科學原理與實際應用相結合，以此發揮科學研究的價值，使學生真正做到學以致用。

三、引入創新材料，助力推理論證

當原有的實驗材料無法滿足學生的學習需求時，教師可以根據教學實際引入新的材料，讓學生通過使用新的實驗材料，獲得更準確、可靠的數據，更好地驗證科學假設，加深對科學現象和規律的認識。本課教學中，教師引入了新的實驗材料，聚焦教學難點，減少實驗干擾，引發認知沖突，達成了良好的教學效果。

（一）聚焦教學難點，減少實驗干擾

學生通過前面的學習，已經知道了溫度的變化會引發水的形態變化，也已經掌握了溫度計的使用方法。本課重點是通過觀察試管中的冷水與燒杯中的熱水接觸后的溫度變化情況，探究熱量的轉移和平衡。這是透過科學現象探索科學本質的研究活動，是學生感興趣的活動，可以為后續研究熱的傳遞方式打下基礎。因此，選擇合適的材料讓實驗數據更加精準就成了本課的一個重點。

教師引入了兩個溫度傳感器，代替原先使用的普通水銀溫度計，并利用橡皮塞將溫度傳感器固定在裝冷水的試管和裝熱水的燒杯上（如圖4）。新的裝置操作起來更簡單：學生無須一直用手持溫度計讀數，也避免了溫度計碰到杯壁或讀數錯誤等問題。實踐證明，用更具科技感的溫度傳感器能進一步激發學生的學習興趣，減少不必要的實驗干擾。

（二）引發認知沖突，突破學習難點

使用精密的溫度傳感器后，學生發現冷水和熱水的溫度在第一次達到平衡后的短時間內，前者的溫度會高于后者（如圖5）。這一現象顛覆了學生的認知，為后續深入研究提供了探索空間。學生還可以借助溫度傳感器將收集到的數據輸入電腦，繪制更加精準的折線統計圖，突破“熱水和冷水達到熱平衡后，二者的溫度都會慢慢下降，最終與室溫一致”的難點。

首先，教師把教科書中的水銀溫度計改成電子溫度計，既降低了讀數難度，減少了讀數誤差，又節約了讀數時間，提高了數據精確度。其次，教師在原來的燒杯、試管等實驗裝置的基礎上，增加了海綿塞，減少熱對流對實驗數據造成的影響，且更好地固定了電子溫度計和試管，降低了學生的操作難度。實驗材料重組便于學生探索新的科學現象，驗證新的科學假設或解決特定的問題。

綜上，教師要結合學校現有條件，從培養科學素養的角度出發，對實驗材料進行合理的選擇、改進。同時，教師也要關注在實驗材料改進方面投入的人力、物力和時間成本，巧思善構，使科學課堂簡約而不簡單。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部.義務教育科學課程標準（2022年版）［M］.北京：北京師范大學出版社，2022．

［2］喻伯軍.小學科學教學關鍵問題指導［M］.北京：高等教育出版社，2019.

［3］林曉光.核心素養下小學科學實驗創新教學探究［J］.科學咨詢（科技·管理），2020（8）：292.

（浙江省龍泉市教育研究培訓中心）