實(shí)驗(yàn)材料選擇應(yīng)把握的“三性”

□ 蔡紅聰

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）指出，學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)要以探究為核心。而科學(xué)實(shí)驗(yàn)又是學(xué)生開展探究性學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容和方式。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，可以發(fā)展學(xué)生的思維；實(shí)驗(yàn)操作，可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、觀察能力和分析能力?？墒牵茖W(xué)實(shí)驗(yàn)又是教師較難掌控，受不確定因素影響最多的環(huán)節(jié)之一。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中往往會出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象達(dá)不到預(yù)期，使課堂陷入困境的狀況。如何解決科學(xué)實(shí)驗(yàn)的偏差問題，提高課堂探究效率，是每個科學(xué)教師首要考慮的問題。

一、實(shí)驗(yàn)材料要具有科學(xué)性，貼近學(xué)生生活

大部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容并不是孤立的，在知識與能力等方面與單元教學(xué)內(nèi)容有著緊密的聯(lián)系。教師在設(shè)計(jì)教學(xué)方案時，應(yīng)權(quán)衡單元甚至小學(xué)階段所有的教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)。因?yàn)閷W(xué)生的發(fā)展不是一蹴而就的，是螺旋上升的。教師在組織實(shí)驗(yàn)教材時，應(yīng)盡可能選取學(xué)生身邊的、熟悉的、結(jié)構(gòu)性強(qiáng)的材料，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也應(yīng)貼近學(xué)生的生活實(shí)際。

如教科版六年級上冊“形狀與結(jié)構(gòu)”單元《抵抗彎曲》一課，教材提供了兩個實(shí)驗(yàn)，意在通過實(shí)驗(yàn)對比，讓學(xué)生知道增加梁的寬度和厚度可以提升梁的抗彎曲能力。實(shí)驗(yàn)采用了紙張黏合增加材料厚度的辦法來證實(shí)紙梁厚度與抗彎曲能力的關(guān)系。但問題是，這種辦法并不科學(xué)。用膠水把幾張相同的紙張粘在一起，雖然增加了厚度，但材料已經(jīng)不是單純的紙了，因?yàn)槿魏勿ず蟿┒紩淖儾牧系馁|(zhì)，改變材料的硬度，從而影響材料的抗彎曲能力，造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偏差。

也有教師采用改變材料組合方式的辦法，即折合卡紙的方法。但這種方法同樣不科學(xué)。因?yàn)閷⒁粡堓^寬的紙對折后，折痕位置的硬度相應(yīng)增加了，與中間及另一邊形成較明顯的差異。顯然，這樣的模擬是沒有科學(xué)性的，也是經(jīng)不起推敲和檢驗(yàn)的。

要保證這個實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性，應(yīng)采用相同原料、相同制作工藝、相同大小的紙張進(jìn)行疊加，以體現(xiàn)紙梁厚度的增加。當(dāng)然，準(zhǔn)備這類實(shí)驗(yàn)材料也不是難事，只要到規(guī)模較大的文具店就能買到。只有這樣，才能把科學(xué)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性根植于學(xué)生幼小的心靈中。

二、實(shí)驗(yàn)材料要具有可操作性，方便學(xué)生實(shí)驗(yàn)

教師在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料時，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)創(chuàng)造性地使用材料，以避免導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)偏差的因素，使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究活動順利開展，達(dá)到預(yù)期效果。

如教科版六年級上冊“生物多樣性”單元《原來是相互關(guān)聯(lián)的》一課，要完成“紡錘形體型的魚與水的阻力之間的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。教材提供的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是：通過模擬實(shí)驗(yàn)，將紡錘形體型的魚和其他體型的魚進(jìn)行在水中前進(jìn)速度的對比。該實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_，旨在通過模擬實(shí)驗(yàn)得出“紡錘形體型有利于魚在水中前進(jìn)”的結(jié)論，從而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步探究“不同環(huán)境中的動物會具有與環(huán)境相適應(yīng)的身體特征”。按照教材提供的實(shí)驗(yàn)提示，首先要尋找到一種不易被水浸濕的紙質(zhì)材料，這比較困難。其次，就算能找到一種理想的紙質(zhì)材料，折出各種形狀的“紙魚”，對比實(shí)驗(yàn)的變量也難以控制，尤其是推力的大小。因?yàn)闊o論是用嘴吹水面上的“紙魚”，還是用手推“紙魚”，都無法保證推力的大小是相同的。從而造成模擬實(shí)驗(yàn)所觀察到的現(xiàn)象達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)的結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)要想達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，教師必須親自做“下水”實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際需要，為學(xué)生提供合適的實(shí)驗(yàn)材料或者改進(jìn)實(shí)驗(yàn)材料，使其具有可操作性。同時，完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，給予學(xué)生適時指導(dǎo)。這樣，才能減少不可控的干擾因素，方便學(xué)生觀察到更明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

如針對上述案例中出現(xiàn)的問題，教師采用實(shí)木做成“木魚”代替“紙魚”?！澳爵~”與真實(shí)的魚密度接近，又可以懸浮在水中，能科學(xué)地模擬魚在水中的運(yùn)動，況且實(shí)木加工成魚形比較方便，還能反復(fù)使用。為了保證推動“木魚”前進(jìn)的力量是相同的，教師先選擇一只透明的塑料飲料瓶，將上部割去，盛滿水，然后兩手握住兩條不同形狀的“木魚”，在距離水面同樣的高度處同時放手，讓這兩條“木魚”在重力的作用下同時進(jìn)入水中。學(xué)生就能透過塑料瓶清楚地比較哪一條“木魚”在水中游得更快更遠(yuǎn)（潛得更深）。教師把用手推“木魚”前進(jìn)改為利用自身重力推動“木魚”前進(jìn)，使原來的實(shí)驗(yàn)中最難控制的因素——“保持推力大小的一致”得以一舉突破。

三、實(shí)驗(yàn)材料要凸顯直觀性，方便學(xué)生觀察

《課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出：“本次課程改革以培養(yǎng)小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨，積極倡導(dǎo)讓學(xué)生親身經(jīng)歷以探究為主的學(xué)習(xí)活動，培養(yǎng)他們的好奇心和探究欲，發(fā)展他們對科學(xué)本質(zhì)的理解，使他們學(xué)會探究解決問題的策略，為他們終身的學(xué)習(xí)和生活打好基礎(chǔ)?！比绻麑W(xué)生在課堂教學(xué)中不能觀察到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，就無法取得良好的探究效果，學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)也無法落實(shí)。

以教科版五年級上冊“地球表面及其變化”單元《地球表面的地形》一課為例，該課主要有兩個活動，一是交流“看到過的地形”，描述常見地形的特點(diǎn)，形成地形的基本概念；二是“觀察地形圖”，能指認(rèn)各種地形，了解地球表面及祖國的地形特點(diǎn)。某教師設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：在一塊三夾板上鏤刻出中華人民共和國的地圖，用不同顏色的橡皮泥代表不同的地形，紅色代表高原，綠色代表丘陵和平原，橙色和黃色分別代表山地、盆地等。教師要求學(xué)生根據(jù)我國地形特點(diǎn)，用不同顏色的橡皮泥進(jìn)行填充，制作出橡皮泥版的“中國地形圖”。由于橡皮泥質(zhì)地柔軟、色彩鮮艷、可塑性強(qiáng)，非常適合學(xué)生動手操作。學(xué)生在操作過程中，能根據(jù)已經(jīng)掌握的中國地形知識進(jìn)行填充，如學(xué)生用紅色的橡皮泥填充在青藏高原，且特意堆積得比較高，而對東北、華北、華中、華南等丘陵和平原地區(qū)，則用薄薄的綠色橡皮泥平鋪，比較直觀地反映出我國地形西高東低的特征。這個實(shí)驗(yàn)極大地激發(fā)了學(xué)生探究的積極性，人人動手操作，且在整個操作過程中不斷比照，反復(fù)修正，直至正確為止。教師所選用的實(shí)驗(yàn)材料——橡皮泥，巧妙地將比較抽象的概念直觀呈現(xiàn)，有利于學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，有利于學(xué)生觀察比較，也有利于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的展示和評價。實(shí)驗(yàn)材料的直觀性，使得實(shí)驗(yàn)取得了意想不到的教學(xué)效果。

要想給科學(xué)教學(xué)插上騰飛的翅膀，教師要按照《課程標(biāo)準(zhǔn)》指明的方向，牢牢把握科學(xué)性、可操作性、直觀性，創(chuàng)造性地選擇和使用實(shí)驗(yàn)材料，為學(xué)生提供最合適的實(shí)驗(yàn)探究的條件，讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯直觀，提高課堂教學(xué)效益。只有這樣，學(xué)生才能正確掌握科學(xué)概念，培養(yǎng)勇于探索的創(chuàng)新精神，形成良好的科學(xué)素養(yǎng)。

（浙江省慈溪市周巷鎮(zhèn)杭州灣小學(xué) 315300）