“五化式”實(shí)驗(yàn)材料，為科學(xué)探究保駕護(hù)航

薛夢(mèng)

《課標(biāo)》指出：科學(xué)學(xué)習(xí)要以探究為核心。親身經(jīng)歷以探究為主的學(xué)習(xí)活動(dòng)是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的主要途徑。而探究需要實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)材料是學(xué)生解決科學(xué)問題、獲取科學(xué)知識(shí)、提高探究能力的基本載體。筆者將從實(shí)驗(yàn)材料數(shù)字化、趣味化、結(jié)構(gòu)化、精致化、生活化五大方面，闡述在探究式教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)如何準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料為師生探究式教學(xué)保駕護(hù)航。

一、實(shí)驗(yàn)材料數(shù)字化

科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出：科學(xué)探究要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證意識(shí)。在探究實(shí)驗(yàn)中，數(shù)據(jù)是對(duì)事物、現(xiàn)象進(jìn)行定性、定量分析的基礎(chǔ)。在實(shí)際探究過程中，部分實(shí)驗(yàn)因收集數(shù)據(jù)存在一定難度而不免使我們的教學(xué)受阻。而數(shù)字化就是將許多復(fù)雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)，因此數(shù)字化實(shí)驗(yàn)材料能以外顯的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)攻破許多傳統(tǒng)材料無法達(dá)成的功效。

《怎樣得到更多的光和熱》一課，引領(lǐng)學(xué)生探究物體吸熱與物體的顏色及物體受陽光照射角度關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，并將物體的顏色、照射角度與升溫情況的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成折線圖，從而進(jìn)行實(shí)證，獲得相應(yīng)科學(xué)概念。分組實(shí)驗(yàn)中，使用傳統(tǒng)的紅液溫度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，學(xué)生很難做到同時(shí)快速準(zhǔn)確地讀出每隔兩分鐘溫度計(jì)示數(shù)的變化。尤其改變照射角度后，溫度計(jì)的讀數(shù)更加不便。因此，在教學(xué)中，我改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)材料，采用了可以數(shù)顯的電子溫度計(jì)，直觀的數(shù)字大大降低難度，幫助學(xué)生克服讀數(shù)的困難。

再如，《聲音的變化》一課中對(duì)于“聲音高低的研究”，每到引導(dǎo)學(xué)生描述敲擊不同水量的水杯聲音的高低變化時(shí)，總會(huì)爭論不斷。偶然的機(jī)會(huì)下，我學(xué)會(huì)了在電腦上安裝了一個(gè)“虛擬示聲波”軟件，教學(xué)中，隨著水杯的敲擊，軟件頁面上即顯示出收集的聲音信息通過數(shù)字化測(cè)量技術(shù)轉(zhuǎn)化為的數(shù)字音頻。在直觀的數(shù)據(jù)面前，終于有了強(qiáng)而有力的證據(jù)，學(xué)生獲得了一致的發(fā)現(xiàn)。

當(dāng)今時(shí)代是信息化時(shí)代，而信息的數(shù)字化也越來越為研究人員所重視。在我們的科學(xué)教學(xué)中，引入數(shù)字化材料，實(shí)現(xiàn)更多數(shù)字化測(cè)量，無疑可以使我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)事半功倍。

二、實(shí)驗(yàn)材料趣味化

科學(xué)課堂總給人一種致力于嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)推理、嚴(yán)謹(jǐn)、按部就班的實(shí)驗(yàn)操作的印象。然而我們應(yīng)當(dāng)關(guān)注到我們的教育對(duì)象只是小學(xué)生，他們需要在嚴(yán)謹(jǐn)、有效的探究過程中獲得一定的科學(xué)素養(yǎng)，但他們更需要一個(gè)充滿樂趣的科學(xué)課堂。筆者覺得，通過實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)材料趣味化，便可將這“趣”輕松與“理”相結(jié)合，趣理結(jié)合的課堂也正是我們蘇式教育的一大特點(diǎn)。

《空氣占據(jù)空間嗎》一課旨在引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)到空氣確實(shí)存在，并和其他物體一樣能夠占據(jù)空間。對(duì)于剛剛接觸科學(xué)課的三年級(jí)學(xué)生而言，空氣是看不見摸不著的，認(rèn)識(shí)空氣能夠占據(jù)空間很有難度。實(shí)際教學(xué)中，筆者通過有問題的杯子這一材料，實(shí)現(xiàn)由淺入深的探究教學(xué)。當(dāng)學(xué)生經(jīng)歷了對(duì)“海綿寶寶不濕”的探究，初步認(rèn)識(shí)到杯子里有空氣，水進(jìn)不去，空氣占據(jù)空間。隨即出示一個(gè)“問題杯子”——帶孔漏氣的杯子，重復(fù)操作。學(xué)生發(fā)現(xiàn)同樣的操作，杯底的海綿卻濕透了，強(qiáng)烈的對(duì)比一下激發(fā)了學(xué)生的興趣，亦使孩子們的思維更進(jìn)一步“同樣的操作，不同的結(jié)果，學(xué)生自然想到問題肯定出在‘杯子身上”。此時(shí)學(xué)生再次細(xì)致地觀察實(shí)驗(yàn)操作，不難發(fā)現(xiàn)：杯子入水后有氣泡出來，認(rèn)識(shí)到原來是空氣跑出來了，水進(jìn)去從而占據(jù)了杯子的空間，海綿就濕了?！艾F(xiàn)在杯子里都是水，如何想辦法把里面的水給排出來呢？”經(jīng)過討論，最終學(xué)生利用吸管穿過杯孔往杯子里吹氣，學(xué)生親眼證實(shí)了空氣吹進(jìn)去占據(jù)了空間，再次把水?dāng)D掉了。從“杯子不進(jìn)水，海綿不濕”——到“杯子進(jìn)水，海綿濕透”——“排水”，學(xué)生沉浸在有趣的探究中，步步深入，摘得學(xué)習(xí)的碩果。

以趣味化的實(shí)驗(yàn)材料，實(shí)現(xiàn)在“玩”中做文章，不僅抓住學(xué)生的心，而且讓學(xué)生真正感受到學(xué)中玩、玩中學(xué)的科學(xué)探究樂趣。因此，實(shí)驗(yàn)材料的趣味化是值得我們不斷推敲的！

三、實(shí)驗(yàn)材料結(jié)構(gòu)化

科學(xué)教學(xué)要以建構(gòu)主要科學(xué)概念為主線，以結(jié)構(gòu)化的活動(dòng)為構(gòu)建概念的載體，引導(dǎo)學(xué)生在具體的活動(dòng)中展開思維過程，理解科學(xué)的方法與原則，形成更上位、更抽象的科學(xué)思想與觀念。而結(jié)構(gòu)化的活動(dòng)當(dāng)然有賴于結(jié)構(gòu)化的實(shí)驗(yàn)材料。

《馬鈴薯在液體中的沉浮》教學(xué)中，首先，出示了3杯液體，引領(lǐng)學(xué)生觀察同一馬鈴薯在不同液體中的沉浮，引起學(xué)生的多種推測(cè)。其次，又引領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)“調(diào)制多種液體使馬鈴薯浮起來”的探究。最后，引領(lǐng)學(xué)生嘗試“將能使馬鈴薯浮起來的兩種液體混合在一起，再次探究馬鈴薯的沉浮”?！岸喾N液體”，不僅使學(xué)生的推測(cè)更為豐富，而且使學(xué)生獲得了豐富的感性認(rèn)識(shí)，最終改變物體沉浮的核心概念的構(gòu)建水到渠成。不僅如此，在教學(xué)中，除了馬鈴薯我還準(zhǔn)備了小石子、番茄等物體，組織學(xué)生探究將這些物體放入能使馬鈴薯由沉到浮的液體中，它們的沉浮又會(huì)怎樣？“多種物體”的出現(xiàn)，又推動(dòng)學(xué)生自覺運(yùn)用分析、綜合、邏輯推理等方法嘗試進(jìn)行解釋，他們嘗試著把物體在各種液體的沉浮與液體的濃度、物體和液體的重量聯(lián)系起來進(jìn)行分析，這就是他們科學(xué)概念的形成、轉(zhuǎn)化的具體表現(xiàn)。

結(jié)構(gòu)化的材料使學(xué)生的探究活動(dòng)結(jié)構(gòu)化，科學(xué)課堂也因結(jié)構(gòu)化的活動(dòng)為載體，豐富了學(xué)生的科學(xué)認(rèn)知。長此以往，學(xué)生定能夠通過探究建構(gòu)核心概念，學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)也將不斷提升！

四、實(shí)驗(yàn)材料精致化

精致，謂精巧細(xì)致；細(xì)密。打造精致的課堂教學(xué)也是我們蘇式教學(xué)的一大特點(diǎn)。許多時(shí)候，我們難免因?qū)嶒?yàn)材料的不完備而出現(xiàn)異樣的結(jié)果，或?qū)嶒?yàn)結(jié)果不能直觀說明問題，最終無益于學(xué)生科學(xué)概念的建構(gòu)。所以說，我們需要依托精致化的實(shí)驗(yàn)材料方能達(dá)成精巧、細(xì)密的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

傅科擺實(shí)驗(yàn)是證明地球自轉(zhuǎn)的著名實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)此實(shí)驗(yàn)的興趣也是極高的，然而實(shí)際操作起來比較困難。隨著底盤的不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，擺要么很容易打在鐵架上，要么就是跟隨底盤偏轉(zhuǎn)，通過實(shí)驗(yàn)無法直接證明地球在自轉(zhuǎn)。要使這一現(xiàn)象得到解決，必須從改進(jìn)實(shí)驗(yàn)材料入手。首先，我便著手自制教具，對(duì)材料進(jìn)行精致化地處理：利用滾軸原理將大小不同的兩個(gè)圓盤進(jìn)行組合，使其能平穩(wěn)靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，并將上層的小圓盤進(jìn)行360份的等分，并做好標(biāo)記。其次，用不銹鋼條焊接了一個(gè)三角鐵架置于圓盤之上，高度適中。最后，在三腳架上安裝單擺。這樣一來，傅科擺實(shí)驗(yàn)操作平穩(wěn)，學(xué)生便可以直觀地找到地球自轉(zhuǎn)的證據(jù)了。在“地球”單元，抽象的天文知識(shí)教學(xué)往往都需要借助精致的材料架構(gòu)有效地模型，方能突破難點(diǎn)，幫助學(xué)生理解教學(xué)難點(diǎn)。

精致化的實(shí)驗(yàn)材料，可使科學(xué)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)于無形中不攻自破，那么在實(shí)驗(yàn)材料上多花幾分心思自然是值得的！

五、實(shí)驗(yàn)材料生活化

《課標(biāo)》指出，科學(xué)課程應(yīng)具有開放性。這種開放性表位為，要引導(dǎo)學(xué)生利用廣泛存在于學(xué)校、家庭、社會(huì)、大自然、網(wǎng)絡(luò)和各種媒體中的多種資源進(jìn)行科學(xué)學(xué)習(xí)。因此，在教學(xué)中，通過教師的以身試教，引入各種生活中的材料作為探究材料，幫助學(xué)生建構(gòu)生活與科學(xué)緊密相連的意識(shí)。幫助他們不斷擴(kuò)展對(duì)周圍世界科學(xué)現(xiàn)象的體驗(yàn)，并豐富他們的學(xué)習(xí)經(jīng)歷。

《運(yùn)動(dòng)與摩擦力》教學(xué)中，我為學(xué)生提供光滑的鐵筷子和粗糙一些的竹筷子，讓學(xué)生分別用兩種不同的筷子夾取細(xì)小的物體；并用同一種筷子夾取粗糙程度不同的物體。這樣的實(shí)驗(yàn)探究簡單易行，學(xué)生獲得體驗(yàn)后，很容易產(chǎn)生問題，夾取物體的難易程度是否因產(chǎn)生的摩擦力不同而引起的，為后續(xù)探究埋下伏筆。

將生活中隨時(shí)可取的物件巧變?yōu)檫M(jìn)行科學(xué)探究的實(shí)驗(yàn)材料，既便于師生的收集、使用，更重要的是拉近了科學(xué)與生活的距離，讓學(xué)生感到“瓶瓶罐罐當(dāng)器材，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”的樂趣，感受到實(shí)驗(yàn)來源于生活，貼近于生活，使學(xué)生了解到并不是只有實(shí)驗(yàn)室中的高精儀器才能做實(shí)驗(yàn)，并不是科學(xué)家才能做實(shí)驗(yàn)。巧選生活中的材料，可將科學(xué)課中的實(shí)驗(yàn)落到實(shí)處，何樂而不為？

如果把師生的探究比作通往知識(shí)殿堂的扁舟，那么實(shí)驗(yàn)材料就是那原木，它需要我們精心打造，方能成形，才能載著我們駛向共同的科學(xué)夢(mèng)。當(dāng)然實(shí)驗(yàn)材料的呈現(xiàn)技巧、規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作都會(huì)影響探究成果，這些都需要我們?cè)趯?shí)踐中不斷探尋，不斷創(chuàng)新。

（作者單位：江蘇省張家港市東渡實(shí)驗(yàn)學(xué)校）