科學(xué)課的“下水實(shí)驗(yàn)”

周梅芳 徐園園

科學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生認(rèn)識自然現(xiàn)象、理解自然規(guī)律的基礎(chǔ)，同時也是科學(xué)教學(xué)重要的教學(xué)方法。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有著不可替代的作用。然而現(xiàn)在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)卻存在以下幾個問題：1.實(shí)驗(yàn)室配備實(shí)驗(yàn)器材存在質(zhì)量不佳、不足或是失修的現(xiàn)象;2.書本提供的部分實(shí)驗(yàn)方法，存在操作漏洞，可行性有待創(chuàng)新提高;3.紙上實(shí)驗(yàn)盛行。因?yàn)橐陨蠁栴}的存在，教師組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)時，學(xué)生往往出現(xiàn)盲目操作，效率低下，在實(shí)驗(yàn)中缺乏思考等現(xiàn)象，教師則感覺力不從心，威信不在，課堂效果和課堂預(yù)設(shè)截然不同。為了降低實(shí)驗(yàn)難度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性，本文結(jié)合作者自身和一些優(yōu)秀教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從“下水先行，深度摸清“和“積累素材，促進(jìn)創(chuàng)新”“本山取土，就地取材”“關(guān)注細(xì)微，聚焦可行性”四個方面，闡述了下水實(shí)驗(yàn)的妙處。以下水實(shí)驗(yàn)為“支點(diǎn)”，可以撬動小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展得到發(fā)展和深化。

教科版小學(xué)科學(xué)教材中，每冊教材都設(shè)計(jì)了豐富的實(shí)驗(yàn)探究活動，特別是三上的第三、第四單元;三下的第三、第四單元;四上的第二、第三單元;四下的第一、第四單元;五上的第二、第三、第四單元;五下的第一、第二、第三單元;六上的第一、第二、第三單元;六下的第一、第二、第三單元。在這些單元的教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)基本上是貫穿始末的，從而也證明了實(shí)驗(yàn)的教學(xué)在我們小學(xué)科學(xué)課堂中舉足輕重的地位。教師可以通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，適時引導(dǎo)學(xué)生及時記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，進(jìn)行分析整理，轉(zhuǎn)化為證據(jù)，用科學(xué)探究活動幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念，還可以順勢發(fā)展學(xué)生識別和控制變量的能力，運(yùn)用對比實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探索技能等。

綜上所述，科學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生認(rèn)識自然現(xiàn)象、理解自然規(guī)律的基礎(chǔ)，既是學(xué)生的重要學(xué)習(xí)內(nèi)容，也是學(xué)生重要的學(xué)習(xí)途徑之一。學(xué)生可以通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究、分析，既可獲得生動具體的表象，又可領(lǐng)略科學(xué)研究的樂趣和體驗(yàn)科學(xué)的精神、思想和方法。教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展得成功與否直接影響科學(xué)教學(xué)的質(zhì)量。然而在小學(xué)，科學(xué)是副科的觀念仍舊深入人心，家長和學(xué)校對小學(xué)科學(xué)重視程度不夠;有些學(xué)校常年不檢修、更新實(shí)驗(yàn)器具，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)器具失修、不足，加上有些實(shí)驗(yàn)器具本身質(zhì)量不佳，在實(shí)驗(yàn)過程會出現(xiàn)突然“掉鏈子”的情況，此其一。其二，書本提供的部分實(shí)驗(yàn)方法，存在操作漏洞，可行性有待創(chuàng)新提高。其三，小學(xué)科學(xué)教師守舊者居多，實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往還是走老路：先把實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟講一下，然后簡單分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn);還有一些教師本身實(shí)驗(yàn)意識不強(qiáng)，只考慮怎樣提高學(xué)生的分?jǐn)?shù)，從而忽視學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作學(xué)習(xí)，只進(jìn)行學(xué)習(xí)“紙上實(shí)驗(yàn)”。 大家都知道實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，理論和實(shí)踐永遠(yuǎn)是有著不可逾越的一步，所以“紙上實(shí)驗(yàn)”堪稱是科學(xué)教學(xué)中最大的弊端。教師若是想讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)在科學(xué)課堂中扎根、開花、結(jié)果，只能選擇像“下水作業(yè)”這樣接地氣的方式，腳踏實(shí)地實(shí)施“下水實(shí)驗(yàn)”。下面本人將從“下水先行，深度摸清”和“積累素材，促進(jìn)創(chuàng)新”“本山取土，就地取材”“關(guān)注細(xì)微，聚焦可行性”四個方面，闡述了下水實(shí)驗(yàn)的妙處。

一、下水先行，深度摸清

五下第二章“傳熱比賽”的教學(xué)中，學(xué)生在比較了木條、塑料條、鋼條的傳熱性能后，很容易提出鋼、銅、鋁誰的傳熱性能最好的問題。提出這樣的問題后，很多老師可能就直接運(yùn)用課本中的實(shí)驗(yàn)器具進(jìn)行課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)。但是事實(shí)上，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室配套的實(shí)驗(yàn)器具進(jìn)行課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)時，有的老師就發(fā)現(xiàn)鋁的傳熱性能比銅的要好。當(dāng)然課堂中，眾目睽睽之下，學(xué)生們肯定也發(fā)現(xiàn)了。那么，碰到這樣尷尬的局面，我們再如何進(jìn)行下面的教學(xué)呢？如果我們像對待學(xué)生作業(yè)一樣，在課堂實(shí)驗(yàn)之前先進(jìn)行下水實(shí)驗(yàn)，那么我們就會提早發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象，然后進(jìn)行反思，分析造成這種現(xiàn)象的原因。最后在反復(fù)研究和觀察中會發(fā)現(xiàn)銅棒反復(fù)加熱后會失去原來銅的光澤。原來我們實(shí)驗(yàn)室提供的銅棒并不是純銅，只是鍍銅的，所以才會觀察到這樣的現(xiàn)象。這樣我們就可以針對這一現(xiàn)象設(shè)置新的預(yù)設(shè)，在眾多學(xué)生面前，出現(xiàn)這個與我們的假設(shè)截然不同的現(xiàn)象，也能夠給出合理解釋，應(yīng)變自如，讓學(xué)生對金屬的傳熱性能有更深刻的認(rèn)識。在此基礎(chǔ)上，還可以讓學(xué)生試著用自己的各種方法去檢測一下，不同的方法檢測獲得的結(jié)果可能不盡相同，這可以讓他們意識到，實(shí)驗(yàn)要想獲得比較精確的數(shù)據(jù)（結(jié)果），實(shí)驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)、選擇、改進(jìn)是十分重要的。

在五年級上冊教科書中，教材設(shè)計(jì)了許多探究活動，這對學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)是很有幫助的。教師要發(fā)展學(xué)生識別和控制變量的能力，繼續(xù)學(xué)習(xí)運(yùn)用對比實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探索技能，要引導(dǎo)學(xué)生及時記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，進(jìn)行分析整理，轉(zhuǎn)化為證據(jù)，用實(shí)驗(yàn)探究活動幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念。從以上實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例可以看出教師要想設(shè)計(jì)有深度的實(shí)驗(yàn)探究活動，適時引領(lǐng)學(xué)生達(dá)成我們以上的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，順利開展實(shí)驗(yàn)探究活動，在課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展前先行下水實(shí)驗(yàn)尤為重要。

二、積累素材，促進(jìn)創(chuàng)新

2016年3月，針對我們科學(xué)教材中實(shí)驗(yàn)設(shè)置的不足之處，教研室舉行了全市的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新比賽，進(jìn)行教具改進(jìn)大比拼。當(dāng)時很多科學(xué)老師都想抓住比賽的機(jī)會，可惜由于平時不注重“下水實(shí)驗(yàn)”，缺乏實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的素材積累，導(dǎo)致最后巧婦難為無米之炊。作為參賽選手之一，本人格外欣賞一位老師關(guān)于六年級下冊第四單元《污水的凈化》一課的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)。該教師針對原裝置存在的問題：原裝置采用的是兩個裁剪過的礦泉水瓶，上面一個瓶子瓶蓋上打個孔，用來過濾污水，此裝置過濾水的效果不明顯。孔過大，完全無凈化水的效果;孔過小，污水中的贓物易堵住孔，無法達(dá)成凈化水的目的，該教師則對實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了一系列改進(jìn)。方案如下：用礦泉水瓶做容器，采用泡沫海綿、干凈的河沙、木屑為實(shí)驗(yàn)裝置填充物，利用泡沫海綿具有過濾污水中大顆粒沉淀物和吸附的作用，干凈河沙對污水起滲透作用，木屑起再次吸附的作用，通過它們共同吸附和過濾，將污水進(jìn)行凈化，轉(zhuǎn)化為二次生活可用水。實(shí)驗(yàn)裝置對比圖如下：

此實(shí)驗(yàn)改進(jìn)裝置不僅凈化水的效果非常明顯，而且所用材料簡單易得，成本低價(jià)，可以轉(zhuǎn)化為學(xué)生親自動手探究制作的實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動手能力。

賽后和這位教師交流，才得知實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的過程并不是一帆風(fēng)順。最早她想過用實(shí)驗(yàn)室的漏斗和濾紙也可以達(dá)到過濾污水的效果，但是該裝置較復(fù)雜，而且容量小，耗時長，操作要求高，并不適合本課生活中污水的處理。而她一開始改進(jìn)的思路是找生活中易得的，又操作簡便的，農(nóng)村孩子能回家自己制作的凈化裝置，所以她想到了用生活中常見的礦泉水瓶做容器，泡沫海綿、干凈的河沙、木屑為實(shí)驗(yàn)裝置填充物，照樣也能達(dá)到凈化水的目的。本來一開始想的是用活性炭作吸附劑的，但考慮到活性炭得買，農(nóng)村孩子不一定舍得買，而木炭雖有吸附效果，但是本身也會污染水?？嗨稼は?，終于想到活性炭和木炭本身就來源于木頭，所以她就想到了用家里易得的木屑也能吸附水中雜質(zhì)。第一次改進(jìn)的時候沒有用隔層就把填充物放進(jìn)去了，結(jié)果填充物混在一塊，實(shí)驗(yàn)失敗了。后來她又反復(fù)進(jìn)行“下水實(shí)驗(yàn)”，用紗布作隔層，紗布太軟，一種填充物還是會塌到另一種上，凈化水的效果不明顯。她就繼續(xù)思考：什么東西有小孔又比較硬呢？紗窗材料！然后就用了它。從下往上分別填充的是海綿、木屑、海綿、河沙和海綿。她從反復(fù)的“下水實(shí)驗(yàn)”操作中葉總結(jié)出了實(shí)驗(yàn)注意點(diǎn)：每一層填充物要填平壓實(shí)，邊上不留縫隙，不然污水會從邊上流下去，沒有經(jīng)過填充物就達(dá)不到凈化水的目的了。最后，為了演示方便，把裝置固定在鐵架臺上，用一個水流控制閥控制水的流速，這樣就實(shí)現(xiàn)裝置一體化。

這位教師腳踏實(shí)地進(jìn)行反復(fù)“下水實(shí)驗(yàn)”，最終改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新裝置獲得了市實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新比賽一等獎。以上案例說明通過反復(fù)的下水實(shí)驗(yàn)，才會發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有配套實(shí)驗(yàn)器材的弊端，積累素材，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的契機(jī)。

三、本山取土，就地取材

在進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)時，實(shí)驗(yàn)材料的選擇對整個科學(xué)實(shí)驗(yàn)來說，占著重要的地位。合適的實(shí)驗(yàn)材料可以幫助訓(xùn)練學(xué)生的思路，讓學(xué)生樂于做實(shí)驗(yàn)，便于通過實(shí)驗(yàn)操作鞏固科學(xué)認(rèn)知，達(dá)到預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)。當(dāng)然要想收獲良好的效果，教師必須留心學(xué)生的生活，養(yǎng)成多觀察的習(xí)慣，善于搜集實(shí)驗(yàn)材料，反復(fù)進(jìn)行課前實(shí)驗(yàn)。要想本山取土，就地取材，下水實(shí)驗(yàn)是關(guān)鍵。

比如六上內(nèi)容中的做框架，建高塔。一般老師局限于讓學(xué)生拿著學(xué)具袋里的小木棒進(jìn)行搭建。由于小木棒的數(shù)量有限，實(shí)驗(yàn)的效果不是很好。筆者經(jīng)過多番觀察，發(fā)現(xiàn)學(xué)生經(jīng)常在課余時間玩神奇寶貝卡片。有些班主任看到這種現(xiàn)象后，對于一些學(xué)生沉迷于此項(xiàng)游戲，玩物喪志，非常頭痛。筆者拿著神奇寶貝卡研究為什么這么吸引學(xué)生們的興趣時，就發(fā)現(xiàn)了改變它的弧度，它就可以像立體書一樣立起來，完全可以用來作為搭建高塔原材料。本人在此節(jié)內(nèi)容的課堂教學(xué)中就讓學(xué)生帶上風(fēng)靡校園的神奇寶貝卡，讓學(xué)生在課堂上用他們最喜歡的神奇寶貝卡進(jìn)行創(chuàng)意搭建。這樣在實(shí)驗(yàn)材料上學(xué)生都不會短缺，做這個實(shí)驗(yàn)時也是興致勃勃，不甘落于人下，課堂積極性被充分調(diào)動了起來，課堂實(shí)驗(yàn)效果非常好。當(dāng)時市區(qū)學(xué)校舉行過胡蘿卜高塔，直沖云霄的活動?？紤]到胡蘿卜價(jià)格不便宜，當(dāng)時市場價(jià)也需要六元一斤，讓農(nóng)村學(xué)生購買，家長不會全面支持。本人靈機(jī)一動，想到具有同樣實(shí)驗(yàn)效果的農(nóng)村土特產(chǎn)——“番薯”。在此節(jié)課堂教學(xué)結(jié)束后布置學(xué)生回家利用農(nóng)村土特產(chǎn)“番薯”，進(jìn)行番薯高塔搭建，學(xué)生們的實(shí)驗(yàn)興趣又被推上了新的高潮。很多學(xué)生回家也是全神貫注去執(zhí)行這個任務(wù)，保質(zhì)保量完成。第二天，學(xué)生們把番薯帶到學(xué)校，進(jìn)行了番薯高塔搭建大比拼。

四、關(guān)注細(xì)微，聚焦可行性

在小學(xué)階段，學(xué)生的思維由形象思維向抽象思維發(fā)展。五年級學(xué)生的抽象思維，仍然需要直觀形象的支撐，因此在思維發(fā)展的過程中，我們要從現(xiàn)象和事實(shí)出發(fā)，幫助學(xué)生進(jìn)行概括總結(jié)，得出結(jié)論，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力。為此，教師就需要提供足夠的材料讓學(xué)生在動腦動手中完成探究任務(wù)，幫助學(xué)生把現(xiàn)象、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為證據(jù)，利用證據(jù)得出結(jié)論。教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中若達(dá)到以上的教學(xué)目標(biāo)，就需要更為關(guān)注教材中設(shè)置的實(shí)驗(yàn)，挖掘每個實(shí)驗(yàn)的細(xì)微之處，明了按照教材的安排在課堂上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)是否可行？

例如按照五下教材中介紹浮沉子的制作方法，它就存在以下問題1：橡皮泥浸水后會化開，重量改變，影響實(shí)驗(yàn)效果，無法實(shí)現(xiàn)像潛水艇般沉浮，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)不可行，而且橡皮泥第二次無法使用，會導(dǎo)致材料的浪費(fèi)。存在問題2：該實(shí)驗(yàn)材料易得，但由于塑料筆帽是不透明的，學(xué)生不能直觀觀察到筆帽內(nèi)的空氣被壓縮，筆帽內(nèi)進(jìn)入了更多的水才導(dǎo)致筆帽下沉。學(xué)生很難想到這就是“潛艇”的工作原理，下沉是由筆帽內(nèi)的空氣被壓縮，筆帽內(nèi)進(jìn)入了更多的水，使筆帽的重量增加造成的。為了能讓學(xué)生可以直觀地觀察到筆帽的下沉原因是體積變化和重量變化導(dǎo)致。為了提高學(xué)生小組實(shí)驗(yàn)的可行性，本人對這套實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了小改動。用實(shí)驗(yàn)室常用的器具滴管做簡易方便的透明浮沉子。為了便于觀察，在滴管內(nèi)可滴紅墨水。然后拿滴管戳下蘋果（或土豆、雪梨之類果肉比較蓬松，不密集的水果蔬菜）放入裝滿水的礦泉水瓶中，使它垂直懸浮于水中，擰好蓋子即可。此套實(shí)驗(yàn)材料簡單，操作方法簡單，完全適合五年級學(xué)生進(jìn)行小組實(shí)驗(yàn)。而且學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中能清楚地觀察到滴管上端的橡膠頭，在滴管下端被蘋果封住的情況下，用手握緊水瓶，滴管的橡膠頭就會明顯收縮，現(xiàn)象明顯。由于封管的蘋果比較蓬松，筆帽經(jīng)過數(shù)次上浮下沉，會導(dǎo)致細(xì)小的蘋果被沖出，此時紅墨水在滴管下沉?xí)r會由于被水壓入，紅墨水會有明顯上升的現(xiàn)象。此處可用彩色橡皮筋在紅墨水原有的位置進(jìn)行標(biāo)志，這樣學(xué)生觀察到更為明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。這種實(shí)驗(yàn)材料的小改動，可以直接提高學(xué)生小組實(shí)驗(yàn)可行性，也更容易讓學(xué)生從直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中理解現(xiàn)象形成的本質(zhì)。

綜上所述，教師“下水實(shí)驗(yàn)”的實(shí)質(zhì)就是一種實(shí)驗(yàn)操作備課，就是從學(xué)生的角度去思考問題，實(shí)踐操作，體驗(yàn)探究活動，進(jìn)行課堂實(shí)驗(yàn)的預(yù)演，從而感知、預(yù)測課堂實(shí)驗(yàn)中可能會出現(xiàn)的問題，并做出針對性調(diào)整。教師通過“下水實(shí)驗(yàn)”可以對課堂實(shí)驗(yàn)的教學(xué)的深度了然于胸，對一些實(shí)驗(yàn)意外提前有所預(yù)知，提高課堂的應(yīng)變能力。同時通過日常不間斷地實(shí)驗(yàn)操作，也能提高教師自身實(shí)驗(yàn)的技能，以及積累第一手素材，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新研究等。總之，“下水實(shí)驗(yàn)”確實(shí)是好處多多。當(dāng)然，如何讓“下水實(shí)驗(yàn)”在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮更大的作用，值得我們進(jìn)一步深入研究，以后我們會更加專注于“下水實(shí)驗(yàn)”的開展，爭取以“下水實(shí)驗(yàn)”為支點(diǎn)，撬動小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

【作者單位：衢州江山城東實(shí)驗(yàn)學(xué)校 衢州江山中山小學(xué)? 浙江】