自備實驗材料 提升學生探究能力

〔摘 要〕 人類對科學的認識和探究離不開一定的物質手段。實驗材料是科學學習和探究的必備物質基礎。學生自備實驗材料參與探究活動的全過程，豐富了實驗素材，讓實驗準備更充分，探究活動更深入。學生在準備實驗材料的過程中，更加全面地認識了材料的性能特點，豐富了認知，為今后的科學探究奠定了基礎，科學素養得到全面提升。

〔關鍵詞〕 小學科學；自備實驗材料；探究能力

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻標識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2024） 23 124-126

2022年版《義務教育科學課程標準》指出，義務教育科學課程具有實踐性，倡導以探究和實踐為主的多樣化學習方式，讓學生主動參與、動手動腦、積極體驗，經歷科學探究以及技術與工程實踐的過程。俗話說：“巧婦難為無米之炊。”對科學的認識和探究離不開一定的物質手段，宏觀天體需要望遠鏡，微觀世界需要顯微鏡，學生對科學的認識和探究更需要借助實驗材料進行直觀觀察和動手操作，在觀察操作中通過現象得出結論。實驗材料是科學學習和探究的必備物質基礎。在日常教學中，我們要積極提倡、鼓勵和組織學生自備實驗材料，充分開展科學探究，全面提升科學素養。

一、學生自備實驗材料，豐富素材，準備更充分

江蘇省特級教師曾寶俊在《微亦足道》中指出：科學探究如一葉小舟，實驗材料是托起小舟的水流。因為有了材料，探究的小舟才能啟航，才有了著落。由此可見，實驗材料是科學探究活動有效開展的基本保證。沒有實驗材料，探究就是無源之水、無本之木。

實驗材料哪里來？學校儀器室的器材隨著教材內容的不斷調整更新，已滿足不了實驗教學的需要，多數實驗都需要教師費盡心思搜集材料。而在農村小學中，科學教師均為兼職教師，也沒有專門的實驗室管理員，每次實驗都需要教師花費人力物力去準備，工作量較大。久而久之，就出現了部分科學教師將分組實驗改為演示實驗，一套實驗材料，教師做一做，學生看一看，觀察實驗現象，了解實驗過程，知道實驗結論就可以了。更有甚者，直接播放課件，讓學生觀看操作視頻。學生缺少親自動手操作的機會，科學探究的興趣會逐漸降低，科學探究的能力、解決問題的能力、科學素養的培養，也就無從談起。

提供豐富的充足的具有結構性的實驗材料是探究活動的基本保障。我們積極提倡學生自備部分實驗材料，為探究活動的開展提供物質保障。學生自備實驗材料，是指學生根據科學探究的需要，在教師指導下或自主學習理解下，梳理出探究活動所需的實驗材料，在日常用品中搜集準備，并運用這些材料開展科學探究活動，得出結論。

在教學二年級上冊《觀察蝸牛》一課時，我用自己捉到的幾只蝸牛作為觀察材料，好多學生圍著一只小小的蝸牛，觀察不充分、不過癮。用實物投影儀投到大屏幕上，盡管看清楚了，但是隔著屏幕學生就像看電視一樣，不如自己真實觀察有趣。提倡學生自備實驗材料后，我會布置學生利用周末時間自己去捉幾只蝸牛，讓學生參與課堂準備，并把飼養蝸牛的注意事項告訴學生。上課時，學生每人都會有幾只蝸牛，黑的、白的、大的、小的……用鉛筆尖去觸碰蝸牛的觸角時，學生會瞪大眼睛，一聲不出，看著蝸牛敏感地縮回觸角；蘸了醋的紙團，學生會樂滋滋地看著蝸牛繞道而行，調皮的學生還會把紙團再靠近，一而再地證明蝸牛確實有嗅覺，對刺激性氣味比較敏感。充足的實驗材料，讓學生全身心投入觀察探究中去，使探究活動更充分更深入。

隨后，每次上課前我都會列出需要學生準備的實驗材料。學生也知道，只有自己準備得更充分，課堂探究才會更有意義，于是樂此不疲地尋找適合的實驗材料。五年級學習《杠桿》時，學生帶來了羊角錘、酒起子、筷子、鑷子、剪刀……課堂上對杠桿的工作原理來了個徹底的大探秘。《沉和浮》除了規定的實驗材料石頭、木板、泡沫、塑料、鐵釘，學生還準備了自己想了解的針、鉛筆、橡皮、鑰匙扣等豐富的材料。

眾人拾柴火焰高，學生全員參與，準備的材料更豐富、更具結構性，不僅減輕了教師準備材料的壓力，也讓探究活動有了充分的物質基礎。

二、學生自備實驗材料，全程參與，思維被激活

科學實驗材料是學生探究活動的載體，不同的探究內容需要不同的實驗材料。教學中我們也會發現，當發現問題想放手讓學生自主探究時，學生會一片茫然，不知道需要準備什么實驗材料。其原因是長期由教師準備實驗材料，削弱了學生根據實驗需要自主準備材料的能力。教師在準備探究活動時，會根據實驗需要去選擇適當的材料。如溶解鹽、糖時，選擇50毫升的小燒杯，不用200毫升的大燒杯；為觀察液體的熱脹冷縮，我們會在水里滴上紅墨水，便于觀察液柱的變化。學生拿來就用，不知道實驗材料選擇時的針對性。為此，我們讓學生有針對性地自備材料，一開始就參與探究準備中去，明確這個探究活動需要準備具備什么特點的材料，從而全程參與，激活學生的探究思維。

如三年級下冊《熱氣球上升的秘密》，需要學生準備塑料袋。愛動腦筋的學生就會問：帶哪種塑料袋？這就是對實驗材料的選擇有了自己的思考。生活中有哪幾種塑料袋？我們想利用塑料袋模擬熱氣球升空，哪種塑料袋更合適呢？如果你有疑問，是不是可以多準備幾種塑料袋來試一試？通過這樣的引導，學生在準備實驗材料時有了更多思考，也會在對比實驗中知道薄而輕的塑料袋更適合我們的模擬實驗。

在實驗材料的準備過程中，學生可以體會到教師準備實驗材料的不容易，會更加珍惜實驗材料；在選擇實驗材料時，學生也會根據探究需要選擇合適的材料，考慮材料的厚薄輕重、材料的性能、材料是否能滿足探究目的，增強了學生的探究能力，激活了學生思維。

三、學生自備實驗材料，全面思考，探究更深入

實驗材料在實驗中為達到一定的探究目的服務。曾寶俊在《微亦足道》中指出：學生通過操作材料來收集事實、整理事實，在此基礎上形成概念、探求規律。在教學中，學生自備材料和教師準備的實驗材料相得益彰，促使學生全面思考、深入探究。

在四年級《熱傳導》教學中，學生自備了凡士林、火柴，觀察熱的傳遞。多數學生都觀察到熱是從溫度高的部分傳遞到了溫度低的部分。但也有兩個小組現象不同，學生用的凡士林有多有少，凡士林少的，熱還沒傳遞過去，火柴就掉下來了。學生很疑惑，對實驗結論存在疑問。分析之后，我發現這個實驗存在一定的不足。怎樣改進？我將涂有變溫油墨的鐵棒發給學生再次實驗，效果很明顯。材料更科學，探究的結論才會更準確。由此學生也認識到探究使科技不斷進步，科技改變著生活，增強了探究的興趣，也激發深入探究的欲望。

通過多次自備材料的過程，學生對身邊可用材料的特點、性能有了更深入的認識，準備材料時有了更多的思考，探究時也會關注到每個材料的作用。在學習《輪軸》時，學生觀看了一個手工制作簡易轆轤的視頻，在制作中水桶的提線上掛了一個小而粗的彈簧，提問：“這個彈簧有什么用？”在不確定的情況下，我把問題推給了學生，讓他們在制作的過程中嘗試發現彈簧的作用。回家之后，我和學生都分別做了簡易轆轤。再上課時，學生迫不及待地告訴我，他們在制作過程中發現水桶比較輕，浮在水面上沉不到底，無法盛水，有了這個小彈簧壓沉，水桶就沉到水底了。我豎起大拇指，為愛動腦筋的他們點贊。

身邊熟悉的物品變成科學課堂上探究的實驗材料，學生有了變廢為寶的喜悅。于是平時生活中在丟棄一些物品前，他們都會習慣性地想想科學課上是否能用得上。科學課堂上也會時常看到一些讓人驚喜的材料。如五年級下冊《制作水火箭》一課，學生帶來足夠的礦泉水瓶和活塞、打氣筒、卡紙；《專用工具》的課堂上，不斷變革的幾代核桃夾子、指甲剪刀、清理工具都被搬運到了課堂上。學校科技節上，學生用廢棄的冰激凌桶和氣球做成的空氣炮、用同極相斥的磁鐵做成的跳跳蛙、用餐洗劑和彩色顏料做成的彩虹泡泡龍等，吸引了眾多學生的參與，贏得了大家的喜愛。正是因為在自備實驗材料的過程中，他們才感受了這些材料的探究價值。

四、學生自備實驗材料，指導評價，素養再提升

準備實驗材料，是探究活動中的重要一環，也是學生探究能力的體現。要培養學生自備實驗材料的能力，也是一個循序漸進的過程。

（一）有效指導，增強探究意識

為提高探究的有效性，我們盡可能多地讓學生自己準備一些材料。準備簡單單一的材料，教師可以直接告訴學生找什么樣的材料，需要多少，到哪里去找，注意什么即可。如三年級上冊《物體形狀改變以后》一課，讓學生準備彈簧、海綿、皮筋等這些生活中常見的物品；《浮和沉》一課，讓學生準備石塊、易拉罐、木塊、泡沫板等；《植物的根》一課，讓學生準備帶根的蔥、芹菜、香菜等植物。學生很容易就能準備好。

而對于一些有結構的不同類的實驗材料的準備，我們可以指導學生以小組為單位分工合作完成。如三年級下冊《土壤的種類》一課，靠近農村的學生準備的沙土、黏土、壤土種類多一些；《認識巖石》一課，每個學生帶來不同的巖石，更方便小組內觀察對比，認識不同種類巖石的不同特點。

在教師指導下，學生會根據學習內容主動為科學實驗探究提供充足的實驗材料。如五年級下冊學習《視覺》《聽覺》《心臟》等內容時，有的學生家長從事醫療工作，就帶來了眼睛、耳朵、心臟的模型和掛圖，讓學生觀察得更具體、更形象；也有家長主動走進課堂，結合科學教學內容給學生講解近視的形成和矯正、心臟的工作原理，豐富了學生的認知。在自備實驗材料的過程中，學生的探究意識越來越強。

（二）多元評價，激發探究興趣

2022年版《義務教育科學課程標準》指出，評價應遵循以下原則：以評價促進學生核心素養發展；評價主體多元和方法多樣。

在學生為科學實驗探究積極準備材料的過程中，學生付出勞動，積極思考，為探究活動做好了充分準備。根據學生每次提供實驗材料的數量、質量、探究價值以及實驗材料的使用效果，采用星級評價。學生自評、小組互評、教師評價，評價主體多元化，確保評價的全面性；定性評價與定量評價相結合，保證評價結果的準確性和有效性。學期末，為表現積極的學生頒發獎狀和小獎品，學生獲得滿滿的成就感，從而有效激發學生參與實驗材料準備的熱情和探究的積極性。

（三）梳理歸檔，彰顯探究成效

教學前，教師根據探究要求列出學生實驗自備材料目錄，根據學生提供的材料和課堂探究效果進行修改完善，為今后的科學教學提供有效的資源。

同時學生準備的有代表性的實驗材料，在征求本人同意的基礎上，可以放入學校科學儀器室，以豐富科學儀器室的實驗材料。如在教學《認識巖石》時，學生帶來的具有代表性的巖石；教學《土壤的種類》時，學生帶來的土壤等。

學生自備實驗材料，從生活中不斷挖掘和積累實驗材料，讓科學探究更豐富。從準備材料開始，學生參與探究活動的全過程，讓探究更深入。學生在自備實驗材料的過程中，加深對材料性能特點的認識，為今后的探究奠定了堅實的基礎。學生自備實驗材料，雖然只是科學探究活動中的小小一環，卻對學生科學素養的提升起著至關重要的作用。

【本文系山東省教育發展研究微課題“小學科學學科學生自備實驗材料提升科學探究能力的研究”的階段性成果，課題編號：FJ231】

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[M].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]曾寶俊.微亦足道：小學科學課堂細節研究[M].北京：高等教育出版社出版，2018