改進(jìn)實(shí)驗(yàn)材料，創(chuàng)新科學(xué)教學(xué)

江蘇省汾湖高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)實(shí)驗(yàn)小學(xué) 計(jì)黎潔

在常規(guī)的科學(xué)教學(xué)中，我們大多數(shù)教師會(huì)按照教材上的方法及現(xiàn)有器材循規(guī)蹈矩地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。但是，教材中某些實(shí)驗(yàn)的材料還存在著不足，例如實(shí)驗(yàn)材料過于單一、不便于學(xué)生操作、有些材料甚至無法按照實(shí)驗(yàn)要求展開操作等。因此，對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的改進(jìn)是至關(guān)重要的一步，也是我們教師對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新的主要方法之一。改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)材料要具備以下特點(diǎn)，如易于準(zhǔn)備、便于操作、價(jià)格低廉、能夠代替教材中材料等，并能使實(shí)驗(yàn)效果更加明顯。以下是我對(duì)于實(shí)驗(yàn)材料改進(jìn)與創(chuàng)新的一些個(gè)人觀點(diǎn)。

一、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)材料，降低操作難度

根據(jù)教科書的實(shí)驗(yàn)方法，我發(fā)現(xiàn)有些實(shí)驗(yàn)采用教材所提供的材料會(huì)使得實(shí)驗(yàn)難度較大，學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)不容易操作，大部分學(xué)生會(huì)出現(xiàn)操作錯(cuò)誤的現(xiàn)象。這就造成課堂時(shí)間和學(xué)生精力的浪費(fèi)，也挫傷了學(xué)生的科學(xué)探究積極性。教師可以對(duì)材料進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，將復(fù)雜的問題簡單化。

［案例］：教科版科學(xué)五年級(jí)上冊(cè)《光》單元第1 課《光和影》有一個(gè)實(shí)驗(yàn)：探究影子的長短和方向與什么因素有關(guān)，教材中將物塊放在桌面上，用手電筒從教材圖示的幾個(gè)位置分別進(jìn)行照射，在物塊下面的白紙上分別畫出這幾種情況照射下所得到物塊的影子。通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生知道影子的方向與光源的方向始終相反。光源直射時(shí)，影子最短；光源斜射程度越大，影子就越長。

本實(shí)驗(yàn)的不足之處：在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中要求做到控制變量，只改變手電筒的方向和照射角度，其余條件都不能變，例如手電筒與物塊之間的距離。雖然在實(shí)驗(yàn)前學(xué)生都已明白這些要點(diǎn)，但在實(shí)際操作中還是難以控制其他的條件不變。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，我發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)問題：（1）實(shí)驗(yàn)要求改變光源角度和方向，有部分小組在操作的時(shí)候只顧改變光源的方向，從前后左右各個(gè)方向進(jìn)行照射，導(dǎo)致畫出來的影子在白紙上呈現(xiàn)的雜亂無章，難以發(fā)現(xiàn)影子規(guī)律；（2）在改變角度和方向的同時(shí)，有學(xué)生總會(huì)不自覺地改變手電筒與物塊之間的距離，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的操作不科學(xué)；（3）學(xué)生在畫的時(shí)候不做記號(hào)，以至于記不清哪個(gè)影子對(duì)應(yīng)的是哪個(gè)角度和方向的光源；（4）學(xué)生在自己選擇光源到物塊的距離時(shí)，有些小組的距離選擇不合適，導(dǎo)致畫出來的影子太長，在一張白紙上畫不下。以上這些問題都導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)時(shí)間大量浪費(fèi)，學(xué)生無法準(zhǔn)確得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法：為了使學(xué)生實(shí)驗(yàn)更加簡便，減少以上所述的這些錯(cuò)誤現(xiàn)象，針對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)我制作了一個(gè)小道具——標(biāo)有角度的硬紙板。我選擇了兩塊特定大小的瓦楞紙板，并且使兩塊瓦楞紙板呈相互的垂直狀態(tài)。為了使學(xué)生方便操作，我還使用了兩個(gè)T 字型包角，把兩塊瓦楞紙板以相互垂直的角度固定在一起，不至于在操作中東倒西歪。在豎直的那塊板上還貼上印有量角器樣式的白紙。因?yàn)榱拷瞧鞯膱D片有兩個(gè)特點(diǎn)：（1）標(biāo)有度數(shù)；（2）量角器是半圓，圓周上的每一個(gè)點(diǎn)到圓心的距離都相等。這樣就巧妙地解決了以上提到的這些不足之處。此外，我還使用了小磁條貼在手電筒及需要固定的點(diǎn)上，方便實(shí)驗(yàn)時(shí)確定手電筒放置的位置。

后來，我又對(duì)此實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行了再改進(jìn)，我將胡蘿卜丁改成了橡皮泥、超輕黏土以及棉花糖。這三樣?xùn)|西的重量是不同的，可以讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中自行選擇，從而發(fā)現(xiàn)橡皮泥最重，可以用在高塔的最下面，形成一個(gè)穩(wěn)固的基底，而越到上面就應(yīng)該選用越輕的物體，如棉花糖。這樣一來，學(xué)生能更好地理解為了使高塔的穩(wěn)定性好要做到上輕下重。

近年來，STEM 教學(xué)是非常熱門的教學(xué)理念，那么STEM 是什么？它是指科學(xué)（Science），技術(shù)（Technology），工程（Engineering），數(shù)學(xué)（Mathematics）這四門學(xué)科英文首字母的縮寫。從中，我們發(fā)現(xiàn)生活中的大多數(shù)問題需要應(yīng)用多種學(xué)科的知識(shí)來共同解決。因此，我們?cè)诳茖W(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)上要結(jié)合多個(gè)方面來進(jìn)行，以此來培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力及素養(yǎng)。

［案例］：教科版科學(xué)六年級(jí)上冊(cè)《形狀與結(jié)構(gòu)》單元第6 課《建高塔》有一個(gè)實(shí)驗(yàn)，要求建造不容易倒的高塔，讓學(xué)生通過自己設(shè)計(jì)并制作高塔來探究物體在“上小下大”“上輕下重”且“風(fēng)阻小”的情況下，穩(wěn)定性會(huì)更好。教材上是要求使用塑料飲料瓶、沙子、水和吸管等作為材料來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

二、選擇不同材料，展現(xiàn)STEM教學(xué)理念

計(jì)算機(jī)完成水廠生產(chǎn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制、存儲(chǔ)及顯示生產(chǎn)信息、打印報(bào)表等工作。操作人員通過人機(jī)交互界面控制相關(guān)設(shè)備的工作狀況。

通過使用這個(gè)小道具，一下子使實(shí)驗(yàn)簡單化，學(xué)生的操作時(shí)間大大減少，而且也能明顯得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，大大提高了科學(xué)課堂的效率。

我在上此課時(shí)希望學(xué)生能像工程建筑師一樣經(jīng)歷設(shè)計(jì)并制作一座高塔的過程，而不僅僅是用飲料瓶等材料來讓學(xué)生簡單理解物體穩(wěn)定性的原理。因此在上課時(shí)我對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行了改變。我為每組學(xué)生準(zhǔn)備了大量切好的胡蘿卜丁和牙簽。先讓學(xué)生想象自己是一位工程師，為自己要建造的高塔簡單畫一個(gè)設(shè)計(jì)圖，并說明這樣設(shè)計(jì)的原因。然后開展小組活動(dòng)，用牙簽?zāi)M建造高塔用的鋼材，胡蘿卜作為連接點(diǎn)。各個(gè)小組進(jìn)行比賽，看哪個(gè)小組塔建得越高越穩(wěn)。模擬建塔的過程中，實(shí)際就是學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的過程。這樣學(xué)生不但對(duì)工程建筑有了一定的了解，也對(duì)科學(xué)原理有了較好的把握。而且比賽的形式可以很好地激發(fā)學(xué)生的興趣。課堂效果相比之前的常規(guī)實(shí)驗(yàn)課堂要好更多。

此外，這個(gè)實(shí)驗(yàn)用牙簽等材料來代替飲料瓶也能使學(xué)生更好地理解，為什么高塔都是空心的，因?yàn)檫@樣可以減少風(fēng)的阻力。這也是高塔可以屹立不倒的重要原因。

3.2.3 進(jìn)樣精密度與重復(fù)性 取“2.4.6”項(xiàng)下中間濃度對(duì)照品溶液，按“2.2”項(xiàng)下方法進(jìn)行檢測(cè)，連續(xù)進(jìn)樣6次，計(jì)算硫酸鹽峰面積的RSD為0.4%（n=6），表明儀器精密度良好。取注射用硫酸核糖霉素適量，按“2.4.3”項(xiàng)下制備供試品溶液，共6份，同法檢測(cè)，計(jì)算硫酸鹽峰面積的RSD為1.1%（n=6），表明重復(fù)性良好。

第一，在實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生只需要將小物塊貼著瓦楞紙板放在量角器圖片的圓心處。然后在量角器的圖片上標(biāo)出30 度、60 度、90 度、120 度和150度這五個(gè)點(diǎn)，以此表明學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)只需要將手電筒的光源依次放在這五個(gè)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)即可。這五個(gè)點(diǎn)既改變了光源的照射角度，也改變了光源的照射方向。第二，將這五個(gè)度數(shù)點(diǎn)用不同顏色的筆來做標(biāo)記，光源從哪種顏色的點(diǎn)出發(fā)照射所得的影子，學(xué)生就用哪種顏色的筆來畫，這樣學(xué)生就一清二楚，不會(huì)搞混。第三，這些點(diǎn)到小物塊的距離都是相等的，很好地控制了光源與物塊之間的距離這個(gè)變量。第四，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需要把手電筒貼著這塊豎直的硬紙板，這樣所得的影子就不會(huì)出現(xiàn)在前后左右各個(gè)方向而顯得雜亂無章。

閩臺(tái)方言合唱音樂作品由原歌仔冊(cè)、閩南童謠發(fā)展而來，逐步成為閩南地區(qū)人民喜愛的藝術(shù)表演形式。閩南語沁人心脾的情感表現(xiàn)力、通俗的語言，讓人們感到了一種獨(dú)特的藝術(shù)審美，雅俗共賞的審美文化形態(tài)，使得閩臺(tái)方言合唱音樂作品有著一定的學(xué)術(shù)研究價(jià)值。

玉米芯殘?jiān)蓢鴥?nèi)某廠提供，主要化學(xué)組分為：聚葡萄糖59.84%，聚木糖3.28%，酸不溶木素19.01%，酸溶木素1.45%，乙醇抽出物12.60%，灰分1.69%。纖維素酶液，酶活為94.56 FPU/mL，由青島蔚藍(lán)生物集團(tuán)有限公司提供。

對(duì)行為人偷換二維碼侵占財(cái)物的行為如何定罪量刑，學(xué)者們主要有以下幾種觀點(diǎn):盜竊罪說、詐騙罪說以及侵占罪說。然而在同一罪名之下又有較為細(xì)致的區(qū)別，故筆者就以上幾種觀點(diǎn)進(jìn)行簡要梳理。

這樣的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，我就將科學(xué)與工程、技術(shù)相互聯(lián)系起來，讓學(xué)生在探究和比賽的過程中學(xué)到各種知識(shí)。這與我國著名教育學(xué)家陶行知先生提出的“教學(xué)做合一”思想是一致的，讓學(xué)生在“做中學(xué)”。

三、提供多種材料，發(fā)散學(xué)生思維

教材中一些實(shí)驗(yàn)為了讓學(xué)生明白某種原理，只是用了一種材料來進(jìn)行。但是我們都知道，科學(xué)原理是在反復(fù)多次的實(shí)驗(yàn)中不斷總結(jié)而來的，而不能僅僅只是通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來得出結(jié)論。我們一直教導(dǎo)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)不能僅作一次，因?yàn)闀?huì)存在實(shí)驗(yàn)的偶然性，那么同理，材料也不能太過于單一。

［案例］：教科版科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)《沉和浮》單元第7 課《馬鈴薯在液體中的沉浮》中有一個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過不斷往清水中加鹽可以使馬鈴薯浮起來。在學(xué)生已經(jīng)掌握了水中加入適量的鹽可以改變物體的沉浮時(shí)，我抓住時(shí)機(jī)，啟發(fā)學(xué)生推測(cè)還有沒有其他的方法可以讓馬鈴薯在水中浮起來？頓時(shí)教室熱鬧起來，學(xué)生說可以用味精水、白糖水、醬油、醋、肥皂水、洗衣水、洗潔精水，有的說還可以用酒、白開水等。于是我順勢(shì)拿出為學(xué)生準(zhǔn)備好的材料，讓學(xué)生用同樣方法來制作一杯糖水、味精水等更多的溶液進(jìn)行檢驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)后學(xué)生發(fā)現(xiàn)并不是只要在水中加入東西就可以讓馬鈴薯浮起來。有些東西加進(jìn)去可以，例如白糖和味精等，而有些東西加進(jìn)去則不能使馬鈴薯浮起來，如酒精。這是為什么呢？這就激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)散了學(xué)生思維，引發(fā)他們對(duì)科學(xué)研究的熱情。學(xué)生為了尋找答案，課后會(huì)去查閱資料。這樣，最大程度上給了學(xué)生參與探究活動(dòng)的時(shí)間和空間，讓他們?cè)谔骄恐蝎@取新知識(shí)，增長能力。

總之，科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料的改進(jìn)和創(chuàng)新的途徑是多種多樣的，以上只是我的一些小思考。只要科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)符合學(xué)生的發(fā)展，能夠解決在教學(xué)中遇到的問題，材料易于準(zhǔn)備且能使操作更加方便，我們教師就要多思考、多研究、多創(chuàng)新。同時(shí)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，能幫助學(xué)生加深理解事物的基本原理和運(yùn)行規(guī)律，讓學(xué)生在興趣中學(xué)習(xí)，在探究中成長。做到這些，課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性就能得到真正提高，學(xué)生的才能和潛質(zhì)才能得到更好發(fā)揮，從而達(dá)到教學(xué)的真正目的。