遵循“五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)”選好實(shí)驗(yàn)材料

江美華

科學(xué)觀(guān)察和實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，必須借助于實(shí)驗(yàn)材料，只有通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的擺弄，學(xué)生才能建構(gòu)起相應(yīng)的科學(xué)概念，進(jìn)而提升他們的科學(xué)素養(yǎng)。相信大多科學(xué)教師都有過(guò)這樣的教學(xué)經(jīng)歷，同一個(gè)觀(guān)察實(shí)驗(yàn)，因?yàn)檫x用的材料不同，最后的效果截然不同。因此，選用材料是擺在科學(xué)教師面前既現(xiàn)實(shí)，又重要的課題。

那么，如何選用好實(shí)驗(yàn)材料呢？

一、 科學(xué)性

毋庸置疑，科學(xué)性應(yīng)是選用實(shí)驗(yàn)材料最重要的標(biāo)準(zhǔn)之一，這是由小學(xué)科學(xué)的學(xué)科性質(zhì)所決定的。因?yàn)椋挥袑?shí)驗(yàn)材料做到科學(xué)性，學(xué)生才有可能觀(guān)察到所要觀(guān)察的現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)所要發(fā)現(xiàn)的規(guī)律。

教學(xué)片斷：科學(xué)五（下）“物體在水中是沉還是浮”一課。為了讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀(guān)察到同一種材料構(gòu)成的物體，即在水中的沉浮與自身的體積和重量無(wú)關(guān)，教材以插圖的形式告之，可以選用橡皮和紅蘿卜這兩種材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。但學(xué)生在實(shí)際操作中，卻出現(xiàn)了有的小組紅蘿卜是沉的，有的小組紅蘿卜是浮的；有的小組原本浮著的紅蘿卜，切小后居然沉了下去，再切小后又浮了上來(lái)……以致在匯報(bào)交流時(shí)，學(xué)生都說(shuō)“同一種材料構(gòu)成的物體，在水中的沉浮與自身的體積和重量有關(guān)”。

問(wèn)題分析：按理說(shuō)，由同種材料構(gòu)成的物體，改變它們的輕重和體積后，在水中的沉浮情況是不會(huì)改變的?，F(xiàn)在，實(shí)驗(yàn)中卻出現(xiàn)了反?，F(xiàn)象，原因何在？是因?yàn)檫x用紅蘿卜這種材料研究物體在水中的沉浮規(guī)律，本身就不怎么科學(xué)。眾所周知，由于生長(zhǎng)環(huán)境不同等原因，紅蘿卜的密度是很少有均勻分布的。另外，如果紅蘿卜放置時(shí)間較長(zhǎng)，隨著里面水分的蒸發(fā)，那么也會(huì)使得密度發(fā)生改變。上述兩方面的原因，就是為什么有的小組紅蘿卜是沉的，而有的小組紅蘿卜卻是浮的，以及出現(xiàn)紅蘿卜被切小后，反常地出現(xiàn)沉的變浮，浮的變沉的秘密所在。

解決方法：既然紅蘿卜有著這樣的缺點(diǎn)，那教材為什么還選用它呢？是不是編者科學(xué)常識(shí)的缺失呢？事實(shí)并非如此，實(shí)際上這有著它可取的一面，那就是紅蘿卜很容易改變體積和重量，這樣通過(guò)改變物體的體積和重量來(lái)研究物體在水中的沉浮規(guī)律就容易進(jìn)行。鑒于此，只要找到一種既有著密度均勻，又有著容易改變體積和重量

的材料就行了。這種材料有嗎？有，如泡沫塑料塊就比紅蘿卜更科學(xué)。

二、 可控性

實(shí)驗(yàn)材料的可控性又稱(chēng)有效性、可行性。實(shí)驗(yàn)材料只有做到可控性，才有可能呈現(xiàn)出所假設(shè)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的結(jié)論和規(guī)律。

教學(xué)片斷：科學(xué)五（下）“熱是怎樣傳遞的”一課。為了讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀(guān)察到熱在金屬條中是怎樣傳遞的，教材以插圖的形式給出了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置和方法，即在一段鐵絲上每隔一定距離用蠟粘上一根火柴，將鐵絲固定在鐵架臺(tái)上，火柴都向下懸掛，用酒精燈給鐵絲的一端加熱。然而，學(xué)生按此方法操作后，卻沒(méi)能觀(guān)察到自己所假設(shè)的，即離酒精燈加熱部位越近的火柴越先掉下來(lái)，反而有時(shí)距離遠(yuǎn)的火柴先掉。

問(wèn)題分析：按理說(shuō)，熱是由較熱的一端轉(zhuǎn)向較冷的一端，離酒精燈加熱部位越近的火柴應(yīng)該越先掉落。可實(shí)驗(yàn)中卻出現(xiàn)了反常的現(xiàn)象，它的原因何在？其實(shí)，原因就出在蠟這種材料的使用，是它導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的失敗。那教材為什么會(huì)建議選用蠟?zāi)?？無(wú)非是蠟既能把火柴粘在鐵絲上，又有著受熱后易于熔化的優(yōu)點(diǎn)，所以學(xué)生可以通過(guò)火柴的掉落觀(guān)察到熱在鐵絲上的傳遞。但用蠟把火柴粘在鐵絲上時(shí)，卻很難控制每根火柴粘用的蠟都均勻，這樣一來(lái)給鐵絲一端加熱后，火柴就不按照熱量的傳遞規(guī)律先后有序地往下掉，而是依照粘用的蠟的多少往下掉。

解決方法：既然是蠟的不可控制，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)了反?，F(xiàn)象，那么只要找到一種既可以控制，加熱后又易于熔化的材料就可行了。這種材料有嗎？豬油就可以很好地解決這一問(wèn)題，因?yàn)樨i油沒(méi)有蠟?zāi)菢尤刍笠子谀?/p>

的缺點(diǎn)，所以每根火柴上使用豬油的量就能很好地得到控制，這樣，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的呈現(xiàn)也能夠得到有效的控制。

三、 簡(jiǎn)約性

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，關(guān)于實(shí)驗(yàn)材料的選用，有著這樣一個(gè)傾向，那就是希望師生開(kāi)展的各種觀(guān)察實(shí)驗(yàn)，盡量使用身邊的材料、生活中易得的材料。換句話(huà)說(shuō)，也就是實(shí)驗(yàn)材料要做到簡(jiǎn)約有效。

教學(xué)片斷：科學(xué)五（下）“浮力”有這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量泡沫塑料塊在水中受到的浮力以及排開(kāi)的水量。教材以插圖的方式，告之了這個(gè)實(shí)驗(yàn)的方法，即在水槽底部用橡皮泥固定一個(gè)鉤碼，用線(xiàn)綁住泡沫塑料塊，先測(cè)泡沫塑料塊在空氣中的重力，再測(cè)出泡沫塑料塊被拉入水中的拉力，然后把重力和拉力相加，就是泡沫塑料塊在水中所受到的浮力。在這個(gè)過(guò)程中，同時(shí)測(cè)出泡沫塑料塊排開(kāi)的水量。可事實(shí)上，由于橡皮泥不能有效地固定好鉤碼，會(huì)出現(xiàn)泡沫塑料塊和鉤碼一起被拉出水面的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的失敗。另外，由于水槽太大，又沒(méi)有刻度，實(shí)際上是很難測(cè)出泡沫塑料塊排開(kāi)的水量，使得接下去對(duì)泡沫塑料在水中受到的浮力和排開(kāi)的水量的比較活動(dòng)也無(wú)法進(jìn)行。

問(wèn)題分析：說(shuō)實(shí)在的，進(jìn)行這樣一個(gè)復(fù)雜，有著一定難度的實(shí)驗(yàn)，教材給出的參考實(shí)驗(yàn)材料，確實(shí)是非常簡(jiǎn)約實(shí)用的，這一點(diǎn)不可否認(rèn)。在實(shí)驗(yàn)中，出現(xiàn)操作失敗的問(wèn)題，也并不是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)材料的簡(jiǎn)約而造成的。導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的失敗，一是彈簧測(cè)力計(jì)精度不高，二是橡皮水泥未能有效地把鉤碼固定在水槽底部，三是水槽太大，又沒(méi)有刻度，很難測(cè)出泡沫塑料塊排開(kāi)的水量，四是線(xiàn)容易被拉斷……

解決方法：實(shí)驗(yàn)中遇到這些問(wèn)題，解決的方法，還是需要遵循簡(jiǎn)約有效的原則，即不必一定要購(gòu)置現(xiàn)成的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如彈簧測(cè)力計(jì)，教師可以提前調(diào)試精確，實(shí)踐證明，最好選用測(cè)量范圍為5牛頓的彈簧測(cè)力計(jì)；橡皮泥固定不牢，可以用雙面膠替代；水槽太大，沒(méi)有刻度，可以用燒杯替代，最好選用500毫升的燒杯……雖然實(shí)驗(yàn)材料照舊簡(jiǎn)約，但實(shí)踐證明，它的成功率卻大大地提高了。

說(shuō)實(shí)在的，小學(xué)科學(xué)要求實(shí)驗(yàn)材料簡(jiǎn)約有效，讓學(xué)生利用身邊的材料，利用生活中的材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從某種意義上說(shuō)，材料的準(zhǔn)備過(guò)程，也是在對(duì)學(xué)生進(jìn)行觀(guān)察能力培養(yǎng)的過(guò)程，是提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ牧硪粋€(gè)好途徑。

四、 安全性

小學(xué)生正處于好動(dòng)、安全意識(shí)淡薄的年齡階段，再加上科學(xué)課是以觀(guān)察實(shí)驗(yàn)為主的學(xué)科。由此，科學(xué)教師在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀(guān)察實(shí)驗(yàn)時(shí)，在思想上要有安全防范意識(shí)，特別是在實(shí)驗(yàn)材料的選用和操作上，千萬(wàn)不要出現(xiàn)因操作不當(dāng)，而發(fā)生安全事故。

教學(xué)片斷：在“給塑料袋里的冷水加熱”一實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)學(xué)生用手把密封的一小塑料袋冷水，浸沒(méi)在熱水盆中，約五分鐘后，這袋冷水慢慢地浮了起來(lái)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，接下去還需把這袋加熱的水，撈上來(lái)以后放入冷水中，觀(guān)察它是沉還是浮的？沒(méi)想到，有學(xué)生居然用手直接去撈加熱后的冷水，這下可好了，只聽(tīng)見(jiàn)“啊喲”一聲，一學(xué)生叫了起來(lái)，原來(lái)這個(gè)學(xué)生的手被燙傷了……

問(wèn)題分析：按理說(shuō)，學(xué)生應(yīng)該有這樣的生活常識(shí)，那就是不能用手直接去撈加熱后的水。事后問(wèn)該學(xué)生，用手直接去撈熱水中的塑料袋行不行，該學(xué)生非常明確地說(shuō)，不行?？梢坏綄?shí)驗(yàn)中，學(xué)生為什么還是“明知故犯”呢？讓我們繼續(xù)聽(tīng)聽(tīng)該學(xué)生的心里話(huà)，他說(shuō)，是因?yàn)榭吹浇滩闹械牟鍒D，才這么做的。原來(lái)課本中的插圖，就畫(huà)著用手直接把冷水放入熱水中加熱，所以，當(dāng)冷水被加熱后，他想也沒(méi)想，就習(xí)慣性地去撈了。那教師為什么沒(méi)有注意到呢？可能教師也受此影響，或者沒(méi)注意到此細(xì)節(jié)吧！以致出現(xiàn)學(xué)生因動(dòng)作不規(guī)犯，導(dǎo)致不應(yīng)有的傷害事件發(fā)生。

解決方法：出現(xiàn)學(xué)生手被燙傷的安全事故，讓科學(xué)教師承擔(dān)責(zé)任，表面看似有點(diǎn)冤，因?yàn)榻滩闹械膱D片也是這么畫(huà)的。可事實(shí)上，一點(diǎn)也不冤，如果教師有過(guò)“下水實(shí)驗(yàn)”，那他一定知道冷水被加熱后，是不能直接用手去撈的。這樣一來(lái)，就會(huì)想辦法解決這個(gè)問(wèn)題；在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)，也會(huì)注意到這個(gè)問(wèn)題。其實(shí)，實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)這樣一類(lèi)事故不是不可避免的，只要科學(xué)教師多一個(gè)心眼，多一份細(xì)心，學(xué)生也就不會(huì)明知故犯了！當(dāng)然，關(guān)鍵還是科學(xué)教師要先“下水”，在思想上時(shí)時(shí)有安全防范意識(shí)。

五、 環(huán)保性

從小就應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，這既是社會(huì)的要求，又是提升學(xué)生素養(yǎng)的需要。作為一門(mén)以觀(guān)察實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，在實(shí)驗(yàn)材料的選取和使用上要注意環(huán)保性。

教學(xué)片斷：在研究“馬鈴薯在液體中的沉浮”一課中，每個(gè)小組按照要求，都帶來(lái)了馬鈴薯。不過(guò)在教學(xué)活動(dòng)即將結(jié)束時(shí)意想不到的事情發(fā)生了，只聽(tīng)見(jiàn)“咚、咚……”幾十個(gè)好好的馬鈴薯統(tǒng)統(tǒng)地被學(xué)生扔進(jìn)了垃圾桶里。

問(wèn)題分析：按理說(shuō)，這些馬鈴薯還是好好的，最多只能算是被“清洗”了一翻，沒(méi)想到最后卻落個(gè)被扔進(jìn)垃圾桶的命運(yùn)。也許大家會(huì)說(shuō)，幾個(gè)馬鈴薯被扔是件小事嘛！不可否認(rèn)，的確是件小事。但問(wèn)題是學(xué)生思想中定留著如此意識(shí)，長(zhǎng)此以往，能行嗎？任由其發(fā)展，以后會(huì)產(chǎn)生什么樣的結(jié)果？俗話(huà)說(shuō)，有什么樣的思想，就有什么樣的行為。一旦思想定型了，隨之而產(chǎn)生的問(wèn)題也就來(lái)了?？墒?，為什么學(xué)生沒(méi)有意識(shí)到這樣做的不妥呢？我想，最主要的原因還是出在教師的身上，是教師思想上的疏忽，是教師環(huán)保意識(shí)的欠缺，導(dǎo)致學(xué)生不恰當(dāng)行為的產(chǎn)生。

解決方法：首先，教師本人要有較強(qiáng)的環(huán)保意識(shí)，要以自己的言行去影響學(xué)生。教師的一言一行對(duì)學(xué)生，特別對(duì)于小學(xué)生來(lái)說(shuō)，它所產(chǎn)生的影響將會(huì)是巨大而深遠(yuǎn)的。有人說(shuō)，有什么樣的教師，就有什么樣的學(xué)生。只有教師做到了，學(xué)生才有可能做到。其次，教師要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的環(huán)保教育，學(xué)生很多不恰當(dāng)行為的產(chǎn)生，分析其背后的思想動(dòng)機(jī)，會(huì)發(fā)現(xiàn)他們都不是故意所為，只是缺少提醒罷了。如果教師能做好這兩方面的工作，那馬鈴薯還會(huì)隨意地被扔進(jìn)垃圾桶嗎？更何況，對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，這并不是什么很難做到的事情。