化繁為簡(jiǎn) 高效實(shí)驗(yàn)

摘 要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)在科學(xué)課堂教學(xué)中的重要性已毋庸置疑，然而如何能做到高效實(shí)驗(yàn)使科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)苷嬲蔀閷W(xué)生掌握科學(xué)知識(shí)的一把利刃，那就要求教師必須了解學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，靈活處理教材，敢于質(zhì)疑，善于圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)設(shè)計(jì)更直觀(guān)、有效的實(shí)驗(yàn)方能讓課堂實(shí)驗(yàn)在科學(xué)教學(xué)中煥發(fā)光彩。

關(guān)鍵詞：直觀(guān)可視;創(chuàng)新;改進(jìn)

《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出：“小學(xué)科學(xué)課程是一門(mén)具有活動(dòng)性質(zhì)的課程，能夠最大限度地將科學(xué)探究活動(dòng)過(guò)程呈現(xiàn)在課程內(nèi)容中。”由此可見(jiàn)，實(shí)驗(yàn)的有效性對(duì)于學(xué)生掌握科學(xué)知識(shí)有著決定性的作用，科學(xué)課堂上指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究的重要性不言而喻。然而，在實(shí)際的教學(xué)上，教材中安排的實(shí)驗(yàn)是否都能很好地幫助學(xué)生理解所學(xué)的知識(shí)呢？如何才能做到化繁為簡(jiǎn)，高效實(shí)驗(yàn)，使課堂實(shí)驗(yàn)真正成為學(xué)生學(xué)習(xí)、成長(zhǎng)的有效辦法呢？下面就如何改進(jìn)課堂實(shí)驗(yàn)，使之更為行之有效，結(jié)合筆者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)談?wù)?/p>

一些具體做法。

一、 了解孩子的思維特點(diǎn)，化間接推理為直觀(guān)可視

瑞士心理學(xué)家皮亞杰認(rèn)為7到11歲的孩子認(rèn)知發(fā)育處于具體運(yùn)算階段，他舉了這樣一個(gè)有趣的例子：A的頭發(fā)比B淡些，A的頭發(fā)比C黑些，問(wèn)兒童：“三個(gè)中誰(shuí)的頭發(fā)最黑？”這個(gè)問(wèn)題如是以語(yǔ)言的形式出現(xiàn)，則具體運(yùn)算階段兒童難以正確回答。但如果拿來(lái)三個(gè)頭發(fā)黑白程度不同的布娃，分別命名為A、B和C，按題目的順序兩兩拿出來(lái)給兒童看，兒童看過(guò)之后，提問(wèn)者再將布娃娃收藏起來(lái)，再讓兒童說(shuō)誰(shuí)的頭發(fā)最黑，他們會(huì)毫無(wú)困難地指出B的頭發(fā)最黑。由此可見(jiàn)，小學(xué)階段的孩子大多只能利用具體的事物、物體或過(guò)程來(lái)進(jìn)行思維或運(yùn)算，不能利用語(yǔ)言、文字陳述的事物和過(guò)程為基礎(chǔ)來(lái)運(yùn)算。對(duì)語(yǔ)言、文字的理解有很大的局限性，他們更傾向于對(duì)具體形象事物的理解與認(rèn)知，因此在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中我們?nèi)裟芎?jiǎn)化實(shí)驗(yàn)，少繞圈子將實(shí)驗(yàn)變得直觀(guān)可視就能有效地利用實(shí)驗(yàn)幫助孩子們正確、高效地學(xué)習(xí)知識(shí)。

如何做到化間接推理為直觀(guān)可視的高效實(shí)驗(yàn)？下面我以小學(xué)五年級(jí)的一個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)為例介紹一下筆者的具體做法。

《為什么一年有四季》是小學(xué)科學(xué)教科版五年級(jí)下冊(cè)的教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)的知識(shí)目標(biāo)是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)：四季形成與地球公轉(zhuǎn)、地軸傾斜有關(guān)。

教材中介紹的模擬實(shí)驗(yàn)方法是：利用四個(gè)地球儀，中間放一盞燈代表太陽(yáng)，在公轉(zhuǎn)軌道上確定A、B、C、D四個(gè)方位，調(diào)整地軸傾斜指向北方，在北半球同一地點(diǎn)上都立一根標(biāo)桿，標(biāo)桿正對(duì)太陽(yáng)（正午時(shí)間），觀(guān)察地球儀上標(biāo)桿的影長(zhǎng)。通過(guò)分析影長(zhǎng)變化知道太陽(yáng)直射點(diǎn)的移動(dòng)造成氣溫變化并分析變化原因。

這個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)學(xué)生很難以理解，為什么一定要選取“正午時(shí)間”做代表？影子長(zhǎng)短和直射點(diǎn)之間的關(guān)系是什么？都理解之后還要解決為什么直射點(diǎn)會(huì)在南北回歸線(xiàn)之間移動(dòng)？對(duì)于五年級(jí)的孩子，這樣的推理實(shí)在太難了，且實(shí)際操作上也有很多問(wèn)題，如：怎樣才能讓地軸指向北？標(biāo)桿怎樣才能保證垂直立在地球儀上？（稍有傾斜對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響很大）

三球儀的制作本來(lái)就是要模擬月球圍繞地球公轉(zhuǎn)，地球圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的。四季氣溫變化的主因是：地球圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，地軸傾斜方向保持不變，使太陽(yáng)直射點(diǎn)來(lái)回移動(dòng)，從而造成溫度變化。因此，利用三球儀來(lái)模擬《為什么一年有四季》這一實(shí)驗(yàn)無(wú)疑是最好的選擇。偶然的機(jī)會(huì)我發(fā)現(xiàn)一學(xué)生在玩一種玩具鐳射燈，這種燈的前面有兩個(gè)洞，一個(gè)里面裝了小燈泡能發(fā)出白光，另一個(gè)能射出很亮的紅光（鐳射光）。我想如果能用鐳射燈射出來(lái)的紅色光點(diǎn)表示太陽(yáng)直射點(diǎn)，白色光代表其他的斜射陽(yáng)光進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)是否可行呢。于是，我將鐳射燈安裝在三球儀的“太陽(yáng)”里面。然后將“太陽(yáng)”和“地球”調(diào)整到夏至的位置，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，將鐳射燈射出來(lái)的光點(diǎn)調(diào)整到剛好射到地球的北回歸線(xiàn)上。

將三球儀電源接上，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，地球圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，學(xué)生直接觀(guān)察到太陽(yáng)的直射點(diǎn)在南北回歸線(xiàn)之間來(lái)回移動(dòng)。

在實(shí)驗(yàn)表上出示左圖，要求學(xué)生根據(jù)自己所觀(guān)察到的現(xiàn)象畫(huà)出“冬至”和“夏至”時(shí)地軸的方向，并標(biāo)示出什么情況下我國(guó)是夏至，什么情況下是冬至。（如下圖）

通過(guò)觀(guān)察與分析、比較學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)：如果將地球看作一個(gè)球，無(wú)論什么時(shí)候陽(yáng)光都是直射球的正中間，但是地軸是傾斜的，且在公轉(zhuǎn)時(shí)方向保持不變所以才造成了直射點(diǎn)的來(lái)回移動(dòng)從而造成氣溫的變化。

在實(shí)際教學(xué)中教師應(yīng)因?qū)嶋H情況，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行修改，做到簡(jiǎn)單、直觀(guān)，這樣才能讓實(shí)驗(yàn)成為學(xué)生掌握知識(shí)的有效途徑，由于這個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)化間接推理為直觀(guān)可視，它將地球的公轉(zhuǎn)、地軸的傾斜、公轉(zhuǎn)時(shí)地軸傾斜方向不變、太陽(yáng)直射點(diǎn)的變化非常具體地展示給學(xué)生，學(xué)生能直接觀(guān)察到因此教學(xué)效果非常好。學(xué)生通過(guò)觀(guān)察后將觀(guān)察到的具體事物用抽象的示意圖進(jìn)行描述與分析，從理性上分析出四季的成因，強(qiáng)化其認(rèn)知，從實(shí)際的教學(xué)效果來(lái)看明顯比教材介紹的實(shí)驗(yàn)更高效。

二、 不拘泥于教材，勇于創(chuàng)新改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

古語(yǔ)有云“盡信書(shū)不如無(wú)書(shū)”，在科學(xué)教材中有不少的實(shí)驗(yàn)是編者已經(jīng)設(shè)計(jì)好了的，但這些實(shí)驗(yàn)有不少只重于理論而忽視了實(shí)際，有的甚至是閉門(mén)造車(chē)，不切實(shí)際的，教師在教學(xué)中如果生搬硬套地將它重現(xiàn)在課堂上，不僅效果較差，甚至影響學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。因此在教學(xué)實(shí)踐中教師應(yīng)圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)勇于創(chuàng)新改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，使課堂實(shí)驗(yàn)更高效。

《在陽(yáng)光下的物體》一課中教材提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，將不同顏色的紙，放在陽(yáng)光下曬一段時(shí)間，然后用手摸摸感受其溫度變化。該實(shí)驗(yàn)實(shí)際效果不明顯，紙吸收的熱量不大，學(xué)生難以感受到溫度的變化。教學(xué)中，我發(fā)現(xiàn)在做凸透鏡聚焦實(shí)驗(yàn)時(shí)學(xué)生表現(xiàn)得相當(dāng)有興趣，能否合而為一呢？于是我讓學(xué)生用凸透鏡會(huì)聚光線(xiàn)后照射不同顏色的紙，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了顏色越深的紙?jiān)饺菀妆粫窠?、冒煙、穿洞，而顏色越淺則越難。這實(shí)驗(yàn)既增強(qiáng)了趣味性，同時(shí)也加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的效果。

《水沸騰了》是三年級(jí)上冊(cè)的內(nèi)容，教材中安排了用酒精燈將燒杯內(nèi)的水加熱直至沸騰并測(cè)量記錄溫度變化的實(shí)驗(yàn)，然而用酒精燈真的可以燒開(kāi)水嗎？本人按教材上的安排，選用了性能良好的實(shí)驗(yàn)材料并只加入了50毫升的自來(lái)水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果40分鐘后溫度上升到92℃。由此可見(jiàn)，用酒精燈將水燒開(kāi)在課堂上基本上是無(wú)法實(shí)施的。實(shí)驗(yàn)的目的在于讓學(xué)生觀(guān)察水沸騰時(shí)溫度、形態(tài)等變化，既然如此為什么一定要用酒精燈對(duì)其進(jìn)行加熱呢？教學(xué)中我利用電爐對(duì)水進(jìn)行加熱，速度可以隨時(shí)控制還能讓學(xué)生反復(fù)測(cè)量水沸騰時(shí)的溫度，觀(guān)察沸騰時(shí)的現(xiàn)象。

綜上所述，教師設(shè)計(jì)課堂實(shí)驗(yàn)時(shí)要善于發(fā)現(xiàn)教材中的不足，不要被教材所框限，只要找到好的實(shí)驗(yàn)不妨取而代之。

三、 不拘一格，靈活選材

老師要有靈敏的實(shí)驗(yàn)觸覺(jué)，要善于將日常生活中的小實(shí)驗(yàn)、小發(fā)現(xiàn)靈活地運(yùn)用到教學(xué)中去，這樣才會(huì)有更精彩的發(fā)現(xiàn)。

《導(dǎo)體與絕緣體》一課中如何讓學(xué)生理解“不純凈的水是導(dǎo)體”這一難點(diǎn)呢？經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，筆者發(fā)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)門(mén)鈴的發(fā)射器只需要很弱的電流也能工作，于是將無(wú)線(xiàn)門(mén)鈴的電源外接后通過(guò)水后連接電源。用鹽水連接，門(mén)鈴會(huì)響，純凈水則不會(huì)，該實(shí)驗(yàn)使學(xué)生形象地認(rèn)識(shí)了純凈的水是絕緣體，不純凈的水是導(dǎo)體。

在聲音這一單元的教學(xué)中，筆者教育學(xué)生不要做不文明的游戲，如：對(duì)著別人的耳朵大聲喊，很容易影響聽(tīng)覺(jué)，甚至震破鼓膜使人失去聽(tīng)覺(jué)。如何解決這個(gè)問(wèn)題呢？我突然想到了一件事情，以前在做聲音的產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)時(shí)，我要求同學(xué)們?cè)诠拿嫔戏判┡菽?，然后敲打鼓面，觀(guān)察泡沫的振動(dòng);其他小組敲得興高采烈，有一個(gè)小組的同學(xué)卻沒(méi)有敲，而是邊看著自己的鼓邊低聲議論。我問(wèn)他們：“為什么不敲呀！”他們說(shuō)：“不用敲了，泡沫粒自己在跳?！倍嘤腥さ陌l(fā)現(xiàn)呀！聲音通過(guò)空氣傳到了他們的鼓面，引起了振動(dòng)。筆者讓學(xué)生做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，不僅解決了這個(gè)同學(xué)的疑問(wèn)，還引導(dǎo)學(xué)生形象地將鼓面看作是自己的鼓膜，使他們認(rèn)識(shí)到強(qiáng)大的聲音對(duì)聽(tīng)覺(jué)的傷害，從而增強(qiáng)了保護(hù)自己聽(tīng)覺(jué)的意識(shí)。

總的來(lái)說(shuō)，科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)設(shè)置要做到貼合學(xué)生的學(xué)習(xí)能力與認(rèn)知特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)要做到直觀(guān)可視便于學(xué)生的理解與掌握。靈活處理和使用實(shí)驗(yàn)器材，圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，化繁為簡(jiǎn)，高效實(shí)驗(yàn)，讓真正成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體。

參考文獻(xiàn)：

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[2]錢(qián)金明.走向探究的科學(xué)課[J].科學(xué)課，2017（6）.

作者簡(jiǎn)介：潘建華，廣東省廣州市，廣州市荔灣區(qū)合興苑小學(xué)。