優化實驗器材，促進科學思維生長

小學科學課程標準要求學生通過發現問題、提出假設、設計方案、開展實驗、交流探討和得出結論的方式，解決問題，掌握科學知識并發展核心素養。實驗器材既是科學探究的基礎工具，也是關系到學生是否能通過實驗活動構建科學概念、理解科學知識的重要器具，并且實驗器材是小學科學教學中不可缺少的重要工具。優化實驗器材，不僅能提升實驗操作的安全性、便捷性，還能有效激發學生對實驗的探究熱情。因此，在小學科學教學中，教師既要充分認識到優化實驗器材對小學科學教學的作用，又要結合教學實情，對實驗器材進行優化設計，以此豐富學生的實驗探究體驗，促進學生思維發展。

一、優化實驗器材對小學科學教學的作用

（一）降低實驗難度，提高操作的準確性

小學生對抽象的科學思維和實驗存在一定的理解困難，在實驗操作方面常會遇到各種挑戰。過于復雜的實驗器材容易讓學生頻頻遇到操作障礙，不僅降低學生實驗操作的準確性，也讓學生的實驗操作更有難度。優化后的實驗器材通常會設計得更加直觀，學生更容易理解，也更加符合小學生的操作習慣。學生通過使用優化后的實驗器材進行相對比較簡單的實驗操作，能有效降低實驗操作的復雜性。直觀的實驗器材設計能夠幫助學生快速理解實驗中的原理，減少學生因操作不當而導致的實驗失敗，并且能提升實驗結果的準確性，從而增強學生進行科學實驗操作的自信心。

（二）培養學生的探究能力與創新精神

優化后的實驗器材便于學生操作，有助于學生細致地觀察實驗現象，引發他們對實驗現象、科學原理的思考。學生通過觀察實驗現象，提出問題、猜想和假設，并通過設計實驗方案進行驗證，這一過程有助于培養學生良好的科學探究能力。同時，優化后的實驗器材更符合小學生的操作習慣，學生在操作實驗器材的過程中，能夠快速掌握實驗的基本方法，這為他們提供了更多的實驗選擇和可能性。當學生在嘗試不同的實驗方法和器材時，能夠促使他們積極思考，產生更多新想法與創意，這有利于他們創新精神的發展。此外，在實驗器材的優化過程中，教師應鼓勵學生勇于創新實踐，鼓勵他們在確保安全的前提下，利用生活材料自制實驗器材或改進實驗方法，從而培養學生的探究能力和創新精神。

（三）提高小學科學實驗教學的趣味性

小學科學學科具有一定的抽象性，枯燥的科學實驗容易降低學生參與科學學習的熱情。優化的實驗器材具有更好的演示效果和互動性，這不僅能讓學生輕松理解實驗現象和原理，還能有效提高實驗操作的趣味性，激發學生參與科學實驗活動的主動性。此外，教師還鼓勵學生利用優化后的實驗器材開展更多形式的、有趣的實驗操作，以此激發學生對科學的探索熱情，讓他們深刻體會到科學實驗所帶來的樂趣和成就感。

二、小學科學中實驗器材的使用現狀分析

（一）實驗器材更新與維護不足

實驗器材是小學科學教學中的重要工具，在科學教學中的很多方面都需要使用到實驗器材。然而，在當前的小學科學教學中，實驗器材的使用還面臨著一些問題。一方面，部分小學的實驗器材更新與維護不足，科學實驗器材品種單一，難以滿足多樣化的實驗教學要求。另一方面，部分學校或教師對科學實驗器材的維護與保養不到位，導致實驗器材損壞嚴重，縮短使用壽命，這也會影響實驗操作的準確性和直觀性，降低實驗教學的效率與學生的科學學習效果。

（二）與生活脫離且遷移效率低

部分小學的科學實驗器材缺乏生活性，這些器材的選擇過于專業化和理論化，與學生的日常生活相差甚遠，導致學生難以將科學實驗與實際生活相聯系。同時，脫離生活的實驗器材也會導致學生在課后的拓展試驗遷移效率低，學生難以在科學思維與能力方面有更多的拓展空間，不僅削弱了學生對科學實驗的探究興趣和欲望，還影響了學生將所學知識遷移至實際生活的應用能力發展，無法形成科學探究在課內外的有效聯動。

（三）器材復雜、學生操作體驗差

在部分小學的科學教學中，實驗器材比較復雜，或是在器材使用過程中存有一定的安全隱患，這都會提升學生科學實驗操作的難度，不利于學生直觀、形象地觀察與理解。同時，一些舊實驗器材難以滿足新教材的實驗需求，學生只能學習一些傳統的實驗操作方法，導致其科學思維與能力難以得到有效發展。因此，學生難以獲得更好的科學實驗操作體驗和成就感。

三、優化實驗器材，促進學生思維與體驗的教學實踐

（一）更新維護實驗器材，做好學生科學實驗探究保障

更新和維護實驗器材是提高小學科學實驗教學質量的基礎。科學技術的快速發展使得更多新型的實驗器材不斷涌現，這些器材在精確度、互動性、安全性等方面會更具有優勢。學校更新實驗器材不僅能為學生提供更好的實驗條件，還能激發學生參與科學實驗的興趣和探索欲望，對提高學生科學實驗效果等方面具有積極作用。因此，在當前的小學科學教學中，教師應充分做好實驗器材的更新和維護工作，對現有的實驗器材狀態進行定期評估，及時淘汰老舊、損壞或不符合現代教學需求的器材，并引入新型器材，同時建立完善的器材維護機制，確保器材處于良好狀態，以供學生更好地開展科學實驗探究活動，從而有效提升學生的科學實驗探究能力、思維能力以及學習能力。

以小學四年級科學教學為例，本學期涉及冷熱變化、種子繁殖、自然科學等實驗操作。學期初始，教師先對所需要用到的實驗器材，如酒精燈、銅球、膠塞、手電筒等器材進行充分檢查，確保它們的安全性。如，在《用種子繁殖》這一課教學之前，教師將所需要用的蠶豆和玉米種子準備好，檢查好種子的狀態，確保學生在解剖種子的過程中，能夠進行正常、有效的觀察，既能讓他們獲得豐富的科學操作體驗，又能促使他們在觀察科學現象的基礎上進行深度思考。在指導學生運用酒精燈、銅球等實驗器材開展“熱脹冷縮”實驗時，教師應為學生講解酒精燈的正確使用方法，避免學生受到不必要的意外傷害。此外，教師應與其他教師聯合起來，建立實驗器材維護機制，并引導學生學會愛護實驗器材。通過多種方式，讓科學實驗器材得到保護，確保學生能夠獲得較好的實驗操作體驗與效果。

（二）簡化科學實驗器材，增強學生實驗的操作體驗感

復雜的實驗器材不僅讓學生望而卻步，也會影響他們的實驗操作體驗和參與度。學校通過簡化實驗器材，對實驗器材進行合理優化，能夠提升學生的實驗體驗感，有效降低實驗操作的難度，促使學生更加主動地參與實驗操作，在操作過程中更直觀的觀察實驗現象，從而增強他們的科學實驗操作體驗感。因此，在當前的小學科學教學中，教師應依據教學實際情況，適度對實驗器材進行優化、簡化，降低實驗操作的難度，讓學生更有興趣、有動力去參與實驗操作，并提升學生的科學素養，增強他們的實驗操作自信心與體驗感。

以蘇教版小學科學《浮力》教學為例。教師可以選擇大小適中、易于操作和觀察的水槽，確保能夠容納實驗所需要的物體和足夠的水。在物體的選擇方面，可以選擇不同材質、大小和形狀的物體，如塑料球、小木塊、塑料瓶等等，便于學生觀察不同物體在水中的表現。同時，教師減少了細線、滑輪這些比較復雜和難以操作的器材，在一定程度上降低了實驗難度，提高了學生的實驗操作體驗感。教師可以先進行實驗操作的直觀演示，讓學生對實驗操作有整體把握，再讓學生以小組為單位進行浮力實驗操作。在直觀的實驗中，引導學生觀察、判斷浮力的大小。這種教學方式使浮力實驗的操作變得比較簡單、生動有趣，不僅能增強學生的實驗操作體驗感，還能促進學生在實驗中的深度思考與探究。

（三）優化危險性的材料，助力學生安全順利開展探究

小學科學實驗教學中會涉及多種多樣的實驗材料，其中會存在潛在危險性的材料，不僅會對學生的身體造成傷害，也會阻礙學生的實驗探究順利進行。因此，教師應優化危險性的實驗材料，充分保障學生的人身安全，助力學生順利地完成實驗探究活動。在當前的小學科學實驗教學中，教師可以依據實際教學需求，選擇一些具有安全性的實驗器材，合理優化一些危險性的實驗材料，并對這些危險性材料進行嚴格的管理，減少學生直接接觸危害性材料的機會。同時，教師應加強安全教育，讓學生了解實驗中的潛在風險，引導他們學會正確應對。

以蘇教版小學科學《熱空氣和冷空氣》教學為例。本節課需要學生進行“熱氣球上升”的實驗操作，其中會涉及一些危險隱患，如蠟燭容易翻、塑料袋的材料與受熱程度有關、塑料袋的尺寸會影響小組合作等，這都會影響學生的實驗成功率，阻礙學生的思維發展，影響其實驗操作體驗感。因此，教師在優化和測試后，運用石膏粉固定蠟燭，用加厚的塑料PVC管切成帶孔的圓筒，采用50cm*50cm規格的塑料袋，這不僅符合三年級學生的操作水平，也有效地解決了安全性問題。如此，學生在實驗中可以將注意力和觀察點集中在塑料袋受熱之后的變化上，直觀地發現熱空氣的流動原理。這種教學方式有助于學生在安全的實驗探究中深入思考并理解熱空氣輕、會上升的知識。

（四）創新直觀實驗器材，解決學生科學實驗觀察難點

直觀的實驗器材有助于讓學生進行實驗觀察，從而深入理解實驗現象。教師通過與學生的交流和長期的教學觀察，發現部分學生會感覺一些科學實驗現象不易觀察，認為其比較抽象，不夠直觀。因此，改進與創新實驗器材，能夠解決學生在科學實驗觀察中的難點，豐富學生的科學實驗體驗，提高他們的科學觀察能力和理解能力。因此，在當前的小學科學實驗教學中，教師可以依據教學實際情況，合理創新或優化實驗器材，讓學生能夠從不同角度、不同尺度觀察實驗對象，深入理解科學原理，獲得豐富的科學實驗操作體驗，以此培養他們的科學探究能力與思維能力。

以蘇教版小學科學《水遇冷以后》教學為例。教材設計的實驗步驟是讓學生在試管中加入少量水，插入溫度計后再記錄水面的位置，再將其放到加了鹽的碎冰中，進行間歇性的溫度讀數記錄。這一傳統方法不僅耗時費力，而且碎冰加鹽所形成的環境溫度難以達到理想的低溫度，導致結冰的時間過長、可觀察的時間過短。針對這一情況，教師通過創新實驗器材，用冷凍后的飽和食鹽水制造低溫環境，存放在冰箱冷凍室使其溫度降低而不凝固，并將燒杯換成250ml的雙層玻璃杯，用珍珠棉作為杯蓋，有效減緩了飽和食鹽水的升溫速度，延長了實驗的觀察時間。此外，在玻璃試管中加入水后，教師還創新性地使用橡皮筋標記水面位置，讓學生直觀、清晰地觀察水結冰過程中大體積變化。同時，試管和溫度計還能插入珍珠棉杯蓋的中間進行固定，避免學生在實驗過程中一直手持溫度計，從而提升了實驗觀察的直觀性。

（五）選擇生活實驗器材，促進學生遷移應用科學知識

很多學生對科學實驗活動比較感興趣，感覺意猶未盡，有很高的科學探索熱情。而選取生活中常見的物品作為實驗器材，不僅能降低實驗成本，還能讓學生認識到科學與我們生活的緊密聯系，促使學生以更高的學習熱情，利用生活器材開展科學實驗探究活動。在教師的引導下，學生通過運用科學知識，能夠深入理解并解決生活中的實際問題，從而提升了自身的實踐能力與創新思維能力。因此，在小學科學教學中，教師應充分把握好學生的探索驅動力，選擇生活中易取、易得、安全性高的實驗材料，并緊密創設生活情境，促使學生實現科學知識的遷移，從而獲得趣味性的實驗體驗和操作成就感，在多個維度上實現科學素養的發展。

以蘇教版小學科學《熱輻射》教學為例。教師先準備好相關的實驗材料，如紙板、錫紙、剪刀、熱熔膠槍、玻璃管或者透明塑料管等，并檢查它們的使用狀態。在正式教學中，首先，教師引導學生思考生活中與熱輻射有關的情境，如曬太陽、烤火等，引導學生建立科學知識與實際生活之間的聯系。其次，教師為學生介紹實驗材料，讓學生以小組為單位，利用這些實驗材料進行動手操作，做一個太陽能灶，并探討如何使太陽能灶的加熱速度變快。這些材料與學生的生活緊密聯系，并且熱輻射現象也廣泛存在于日常生活中，與他們的生活經驗息息相關。最后，在課后練習中，教師引導學生利用生活中的其他材料，如熱敏紙、玻璃容器、金屬片等材料，探索熱輻射的強度分布、熱輻射對這些物質的影響等，并鼓勵他們將所學科學知識靈活運用于實際生活，不斷提升自身的科學思維與能力。

四、結語

綜上所述，優化實驗器材設計不僅對促進學生思維與體驗具有積極作用，還有助于教師提高小學科學的實驗教學效果。因此，在未來的小學科學教學中，教師應及時了解科技前沿知識，不斷更新教育理念，注重實驗器材的設計與優化，努力設計出更加符合學生科學實驗學習需求、提升學生思維與體驗的實驗器材，引導學生主動參與科學實驗探究，促進其科學素養的全面發展。