合理選擇實(shí)驗(yàn)材料 提升科學(xué)教學(xué)效果

【摘要】親身經(jīng)歷以探究為主的學(xué)習(xí)活動是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的主要途徑。探究需要實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)需要材料，且實(shí)驗(yàn)材料是學(xué)生解決科學(xué)問題、獲取科學(xué)知識、提高探究能力的載體。在科學(xué)教學(xué)中，選擇實(shí)驗(yàn)器材，可從數(shù)字化、趣味化、結(jié)構(gòu)化、精致化、生活化五個方面入手。

【關(guān)鍵詞】科學(xué)；實(shí)驗(yàn)材料；教學(xué)效果

【中圖分類號】G623.6 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1005-6009（2016）16-0052-02

【作者簡介】薛夢，江蘇省張家港市東渡實(shí)驗(yàn)學(xué)校（江蘇張家港，215600），二級教師。

科學(xué)是一門“實(shí)驗(yàn)性”的學(xué)科，而合適的實(shí)驗(yàn)材料是順利進(jìn)行探究活動、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的必要條件和重要保證。那么，我們教師應(yīng)如何讓實(shí)驗(yàn)材料真正成為幫助學(xué)生解決科學(xué)問題、獲取科學(xué)知識、提高探究能力的“有力武器”呢？下文，筆者將從實(shí)驗(yàn)材料的數(shù)字化、趣味化、結(jié)構(gòu)化、精致化、生活化五大方面加以闡述。

一、實(shí)驗(yàn)材料數(shù)字化

《全日制義務(wù)教育科學(xué)（3～6年級）課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)版）》指出：科學(xué)探究要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證意識。在探究實(shí)驗(yàn)中，數(shù)據(jù)是對事物、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)的數(shù)據(jù)收集存在一定難度而這會使我們的教學(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)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)收獲許多傳統(tǒng)材料無法達(dá)成的功效。

教學(xué)教科版《科學(xué)》五上《怎樣得到更多的光和熱》一課時，由于使用傳統(tǒng)的紅液溫度計進(jìn)行測量，學(xué)生很難做到快速、準(zhǔn)確地讀出每隔兩分鐘溫度計示數(shù)的變化。尤其改變照射角度后，溫度計讀數(shù)更加不便。因此，在教學(xué)中，筆者改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材，采用可以數(shù)顯的電子溫度計，直觀的數(shù)字大大降低了難度，幫助學(xué)生克服了讀數(shù)的困難。

再如：教科版《科學(xué)》四上《聲音的變化》一課中對于“聲音高低的研究”，每到引導(dǎo)學(xué)生描述敲擊不同水量水杯聲音的高低變化時，學(xué)生總會爭論不斷。對小學(xué)生而言，單單依靠聽音來辨別音量高低確實(shí)有很大難度。一次聽課中，筆者看到有教師利用了“新型材料”成功地解決了這一問題。于是，教學(xué)中筆者加以借鑒，課前在電腦上安裝了一個“虛擬顯示聲波”軟件，教學(xué)中，隨著水杯的敲擊，軟件頁面上即顯示收集的聲音信息，并通過數(shù)字化測量技術(shù)轉(zhuǎn)化為數(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)今時代是信息化時代，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)數(shù)字化測量，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)總給人一種推理嚴(yán)密、操作嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠∠蟆Ｈ欢?，我們的教育對象是小學(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)，同時更需要一個充滿樂趣的科學(xué)課堂。筆者認(rèn)為，將實(shí)驗(yàn)材料趣味化，便可將“趣”與“理”結(jié)合。

教科版《科學(xué)》三上《空氣占據(jù)空間嗎》一課旨在讓學(xué)生認(rèn)識空氣的存在，并了解空氣和其他物體一樣也需要占據(jù)空間。對于剛剛接觸科學(xué)的三年級學(xué)生而言，空氣是看不見摸不著的，認(rèn)識空氣能夠占據(jù)空間很有難度。教學(xué)中，筆者通過“有問題的杯子”這一材料，實(shí)現(xiàn)了由淺入深的探究教學(xué)。當(dāng)經(jīng)歷了“海綿寶寶不濕”的探究后，學(xué)生初步認(rèn)識到杯子里有空氣，水進(jìn)不去，空氣占據(jù)空間。此時教師出示一個“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)烈的對比一下激發(fā)了學(xué)生的興趣，也使學(xué)生自然想到問題出在“杯子”上。此時學(xué)生再次細(xì)致地觀察實(shí)驗(yàn)過程，不難發(fā)現(xiàn)：杯子入水后有氣泡出來，原來是空氣跑出來了，水進(jìn)去占據(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排出來呢？”經(jīng)過討論，學(xué)生用吸管穿過杯孔往杯子里吹氣，這樣學(xué)生便親眼看到空氣占據(jù)了空間，并再次把水?dāng)D掉了。從杯子不進(jìn)水，海綿不濕—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，收獲了學(xué)習(xí)的碩果。

以趣味化的實(shí)驗(yàn)材料，在“玩”中做文章，不僅抓住了學(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)材料的趣味化是有必要的！

三、實(shí)驗(yàn)材料結(jié)構(gòu)化

科學(xué)教學(xué)要以科學(xué)概念的建構(gòu)為主線，結(jié)構(gòu)化的活動則是概念構(gòu)建的載體。教學(xué)中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生在具體的活動中展開思維過程，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。當(dāng)然，結(jié)構(gòu)化的活動有賴于結(jié)構(gòu)化的實(shí)驗(yàn)材料。

教學(xué)教科版《科學(xué)》五下《馬鈴薯在液體中的沉浮》時，教師首先出示3杯液體，引導(dǎo)學(xué)生觀察同一馬鈴薯在不同液體中的沉浮，并讓學(xué)生進(jìn)行推測。然后，教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行“調(diào)制多種液體使馬鈴薯浮起來”的探究。最后，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)生的推測更為豐富，而且讓學(xué)生獲得了豐富的感性認(rèn)識，這樣改變物體沉浮的核心概念就構(gòu)建起來了。不僅如此，在教學(xué)中，除了馬鈴薯，筆者還準(zhǔn)備了小石子、番茄等物體，然后組織學(xué)生探究將這些物體放入能使馬鈴薯由沉到浮的液體中，它們的沉浮又會怎樣？“多種物體”的出現(xiàn)，促使學(xué)生自覺運(yùn)用分析、綜合、邏輯推理等方法進(jìn)行解釋，他們嘗試著把物體在各種液體中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)生的探究活動結(jié)構(gòu)化，科學(xué)課堂也因結(jié)構(gòu)化的活動豐富了學(xué)生的認(rèn)知。相信長此以往，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

許多時候，我們難免因?qū)嶒?yàn)材料的不精致而出現(xiàn)異樣的結(jié)果，最終妨礙學(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，實(shí)現(xiàn)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)生對此實(shí)驗(yàn)的興趣極高，然而實(shí)際操作起來比較困難。隨著底盤的不斷轉(zhuǎn)動，擺要么容易打在鐵架上，要么就跟隨底盤偏轉(zhuǎn)，通過實(shí)驗(yàn)無法直接證明地球在自轉(zhuǎn)。要使這一問題得到解決，必須從改進(jìn)實(shí)驗(yàn)材料入手。于是，筆者自制教具，用滾軸原理將大小不同的兩個圓盤進(jìn)行組合，使其能平穩(wěn)靈活地轉(zhuǎn)動，同時將上層的小圓盤進(jìn)行360份的等分，并做好標(biāo)記。其次，筆者還用不銹鋼條焊接了一個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。在教學(xué)教科版《科學(xué)》五下“地球的運(yùn)動”單元時，抽象的天文知識也往往需要借助精致的模型，這樣才能幫助學(xué)生突破難點(diǎn)。

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。這種開放性表現(xiàn)為，要引導(dǎo)學(xué)生利用廣泛存在于學(xué)校、家庭、社會、大自然、網(wǎng)絡(luò)和各種媒體中的資源進(jìn)行科學(xué)學(xué)習(xí)。因此，在教學(xué)中，教師可將各種生活中的材料作為探究材料，以此幫助學(xué)生建構(gòu)生活與科學(xué)緊密相連的意識。

教科版《科學(xué)》五上《運(yùn)動與摩擦力》一課的教學(xué)中，筆者為學(xué)生提供了光滑的鐵筷子和粗糙的竹筷子，然后讓學(xué)生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與摩擦力的大小有關(guān)，這為后續(xù)探究埋下了伏筆。將生活中隨時可取的物件變?yōu)榭茖W(xué)探究的實(shí)驗(yàn)材料，便于收集、使用，更重要的是能拉近科學(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，同時也能讓學(xué)生意識到實(shí)驗(yàn)來源于生活的道理。

如果把師生的探究比作通往知識殿堂的一葉扁舟，那么實(shí)驗(yàn)材料就是那原木，只有我們精心打造，它才能載著我們駛向科學(xué)的遠(yuǎn)方！