小學(xué)科學(xué)探究活動(dòng)中實(shí)驗(yàn)材料的選用

陳小衛(wèi)

對(duì)于小學(xué)生來(lái)說(shuō)說(shuō)，技能的形成需要長(zhǎng)期反復(fù)的練習(xí)，他們常?？縿?dòng)手操作來(lái)認(rèn)識(shí)世界、理解世界，但他們所能認(rèn)識(shí)和理解的也往往局限于他們自己動(dòng)手操作的具體事物，這是因?yàn)樾W(xué)生感知、綜合與分析能力還比較差，對(duì)事物的感知往往是憑直覺進(jìn)行的。所以，我們教師要從學(xué)生的角度來(lái)審視與設(shè)計(jì)每一件實(shí)驗(yàn)材料，有效控制無(wú)關(guān)變量，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)親身經(jīng)歷探究過(guò)程、發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象、收集數(shù)據(jù)，并通過(guò)對(duì)直觀現(xiàn)象的思維加工，獲取對(duì)事物的正確認(rèn)識(shí)。那在小學(xué)科學(xué)探究活動(dòng)中如何選用實(shí)驗(yàn)材料呢？

一、選用有典型性的實(shí)驗(yàn)材料

如在教學(xué)《聲音是否由振動(dòng)產(chǎn)生的》這一課時(shí)，筆者和學(xué)生一起準(zhǔn)備了皮筋、鋼尺、鼓、音叉、水盆、米粒等有代表性、典型的材料，各小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)了不同的驗(yàn)證活動(dòng)：把鋼尺按在課桌邊撥動(dòng)，發(fā)現(xiàn)了鋼尺在不停地上下顫動(dòng)，用手捏住鋼尺，鋼尺停止顫動(dòng)，聲音馬上消失；把橡皮筋拉直后撥動(dòng)它，發(fā)現(xiàn)橡皮筋在不停地來(lái)回?cái)[動(dòng)，用手捏住皮筋，皮筋停止擺動(dòng)，聲音也馬上消失了；敲擊鼓面，學(xué)生雖然看不出鼓面在運(yùn)動(dòng)，但發(fā)現(xiàn)了鼓面上米粒的跳動(dòng)；把剛敲擊過(guò)的音叉放入水盆，發(fā)現(xiàn)了水面濺起了波紋。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生不僅直接地看到了物體發(fā)出聲音時(shí)的上下顫動(dòng)或來(lái)回?cái)[動(dòng)，又間接感覺到了物體發(fā)聲時(shí)的運(yùn)動(dòng)，在反復(fù)驗(yàn)證中，學(xué)生對(duì)“振動(dòng)”這一科學(xué)概念有了豐富的認(rèn)識(shí)，不僅有效地驗(yàn)證了自己的假設(shè)，還感受到了在探究中獲取知識(shí)的怏樂。

二、選用現(xiàn)象明顯的實(shí)驗(yàn)材料

2013年全國(guó)科學(xué)年會(huì)上有這樣一節(jié)課《熱是怎樣傳遞的》，授課教師為學(xué)生準(zhǔn)備的研究“熱在金屬片中是怎樣傳遞的”實(shí)驗(yàn)材料讓聽課教師耳目一新：金屬片的其中一個(gè)面被涂上了藍(lán)色的“顏料”，如果學(xué)生在金屬片的中心點(diǎn)加熱時(shí)，藍(lán)色“顏料”馬上會(huì)從中心向四周褪去，過(guò)了一會(huì)兒，金屬片的一面恢復(fù)為藍(lán)色；如果學(xué)生在金屬片的邊緣某一點(diǎn)加熱時(shí)，藍(lán)色“顏料”馬上會(huì)從加熱處向周圍褪去，過(guò)了一會(huì)兒，金屬片的一面仍舊恢復(fù)了藍(lán)色。學(xué)生們興趣盎然地實(shí)驗(yàn)：加熱后變色；放桌上冷卻后恢復(fù)；再加熱后再變色；放桌上冷卻后再恢復(fù)……通過(guò)這種特殊的實(shí)驗(yàn)材料，讓學(xué)生們清楚地“看”到了熱是從金屬片上較熱的地方向較冷的地方傳遞的這一科學(xué)概念。這節(jié)課，不僅學(xué)生很有興趣，連聽課的老師也很好奇：涂在上面的是什么東西？課堂上，大家忍不住互相輕聲詢問起來(lái)。下課后，很多老師跑到材料區(qū)去看個(gè)究竟。

原來(lái)，這塊金屬片上涂的是一種叫“溫變油墨”的新型材料，這種材料具有遇熱能快速變色、遇冷后又能很快恢復(fù)的特點(diǎn)。比起教材中“在涂有蠟的金屬圓片中心加熱”和“觀察蠟的融化情況來(lái)推測(cè)熱的傳遞方向”這兩種方法來(lái)講，這套實(shí)驗(yàn)材料不僅可以讓熱在金屬片中傳遞的漸變過(guò)程變得更清晰、可視化，還可以解決在金屬片上涂蠟燭油不均勻的難題；既滿足學(xué)生反復(fù)實(shí)驗(yàn)的好奇心，又減輕了教師準(zhǔn)備多個(gè)班級(jí)實(shí)驗(yàn)材料的繁重工作。

三、選用易于理解的實(shí)驗(yàn)材料

在教科版六下《在星空中（一）》一課中有“建一個(gè)星座模型”的活動(dòng)，教材有這樣設(shè)計(jì)：用正方形紙板模擬天空，在上面打7個(gè)小孔，分別懸掛7顆橡皮泥小球模擬星星，然后用強(qiáng)光從側(cè)面照射小球，看其在屏幕上的影子，從而得到北斗七星的圖像。但這里得到的北斗七星的圖像，與實(shí)際情況是不符的，因?yàn)閷?shí)際的北斗七星是自己發(fā)光的，我們平時(shí)看星座時(shí)，其圖像是在星星的原位置上得到的，只不過(guò)因?yàn)檫@些星星離我們太遠(yuǎn)而沒有三維空間的感覺而已。教材上用投影的方式來(lái)得到平面圖像，其實(shí)給學(xué)生的思維設(shè)置了障礙，加大了理解的難度。

教學(xué)時(shí)筆者對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一些改進(jìn)：把模擬星星用的橡皮泥改成了發(fā)光二極管燈，用導(dǎo)線把這些燈并聯(lián)在電路中，實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需裝上兩節(jié)干電池，星座中的所有“星星”都會(huì)發(fā)亮，從不同的角度透過(guò)一張半透明的塑料紙片觀察這些“星星”，并在塑料片上描畫出看到的圖像，就可以得到不同形狀的“北斗七星”的平面圖像了。這樣的改進(jìn)很容易讓學(xué)生在觀察活動(dòng)中明白：星座是一些距離各不相同、彼此沒有聯(lián)系的恒星在天穹上排列的圖像。

四、選用更具科學(xué)性的實(shí)驗(yàn)材料

科學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)于觀察、測(cè)量、調(diào)查、統(tǒng)計(jì)等定量研究有著嚴(yán)格的要求。而實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，是定量實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要表現(xiàn)形式，亦為定量研究結(jié)果的主要證據(jù)。數(shù)據(jù)的正確，決定了實(shí)驗(yàn)的科學(xué)、規(guī)范和有效。

教學(xué)中我們經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)由于受實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)環(huán)境及學(xué)生的操作失誤等，科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)中獲得的數(shù)據(jù)有時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)誤差，從而導(dǎo)致無(wú)法獲得正確的科學(xué)結(jié)論。如教科版五年級(jí)上冊(cè)《怎樣得到更多的光和熱》一課中“不同顏色物體的吸熱”這一實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的做法是讓學(xué)生帶上玻璃氣溫溫度計(jì)，到室外去進(jìn)探究實(shí)驗(yàn)。我們知道不同的玻璃氣溫溫度計(jì)的起始溫度是不同的，學(xué)生讀數(shù)時(shí)而出現(xiàn)誤差，再加上溫度計(jì)及不同顏色紙袋放置角度等諸多因素干擾，使得原本就區(qū)別不大的溫度差會(huì)變得更小，甚至出現(xiàn)與事實(shí)相反的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這樣一來(lái)學(xué)生就無(wú)法從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中獲得正確的結(jié)論，甚至還會(huì)給學(xué)生產(chǎn)生誤導(dǎo)，影響學(xué)生正確科學(xué)概念的建構(gòu)。

考慮到本課對(duì)溫度計(jì)的讀數(shù)并不是關(guān)鍵，到室外實(shí)驗(yàn)還要受天氣、陽(yáng)光等諸多因素的影響，最終我們對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行了改進(jìn)，用數(shù)顯溫度傳感器代替“玻璃氣溫溫度計(jì)”，以燈光作為發(fā)光光源代替太陽(yáng)光。數(shù)字溫度傳感器的高靈敏性，保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性和實(shí)驗(yàn)結(jié)論的科學(xué)性、有效性。endprint