淺談科學(xué)課程實(shí)驗(yàn)材料的選擇與優(yōu)化

陸海兵

［摘 要］科學(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)課程的重要組成部分，是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的重要途徑。科學(xué)實(shí)驗(yàn)離不開實(shí)驗(yàn)材料，實(shí)驗(yàn)材料的選擇和使用對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊耥樌M(jìn)行具有重大影響。教師應(yīng)當(dāng)基于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，有意識(shí)地對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行選擇和優(yōu)化，幫助學(xué)生更好地開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，有效地促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高。

［關(guān)鍵詞］科學(xué)課程；實(shí)驗(yàn)材料；選擇與優(yōu)化

［中圖分類號(hào)］ G623.6 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1007-9068（2023）03-0083-03

科學(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)課程的重要組成部分，也是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的重要途徑。要想順利地引導(dǎo)學(xué)生在課堂上親歷科學(xué)、體驗(yàn)科學(xué)、感悟科學(xué)，就要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，讓學(xué)生親自動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，親歷科學(xué)探究的具體過程。

開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)需要配套的實(shí)驗(yàn)材料。配置合理的實(shí)驗(yàn)材料能夠幫助學(xué)生順利地開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，有助于獲得正確的實(shí)驗(yàn)成果，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，提高科學(xué)課堂的學(xué)習(xí)效率。為此，筆者在對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的選擇與優(yōu)化方面進(jìn)行了積極探索。

一、實(shí)驗(yàn)材料的提供要有順序性

一堂科學(xué)課往往需要學(xué)生掌握若干知識(shí)點(diǎn)，這些知識(shí)點(diǎn)一般按照由易到難、由初步了解到深入研究的規(guī)律逐步展開。如果教師在課堂伊始就將本節(jié)課所有的實(shí)驗(yàn)材料一股腦兒地全都發(fā)放給學(xué)生，學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)就要接受大量新鮮事物，這樣很容易導(dǎo)致學(xué)生注意力的分散，使他們的專注度降低，從而影響實(shí)驗(yàn)效果和學(xué)習(xí)成效。因此，在進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)按照實(shí)驗(yàn)的順序，依次向?qū)W生提供實(shí)驗(yàn)材料，讓學(xué)生逐漸熟悉實(shí)驗(yàn)材料，從而更好地體會(huì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程。

如蘇教版科學(xué)教材三年級(jí)上冊(cè)《空氣占據(jù)空間嗎》一課的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生明白空氣也會(huì)占據(jù)一定的空間。教材中列出的相關(guān)實(shí)驗(yàn)材料有很多，如小口瓶、漏斗、注射器、橡皮等。部分教師為了節(jié)省課堂時(shí)間，在課始就把這些材料發(fā)給學(xué)生。這看似節(jié)約了發(fā)放實(shí)驗(yàn)材料的時(shí)間，實(shí)則會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的注意力被大量的材料分散，且學(xué)生不知道該從何處下手。因此，筆者在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，按順序發(fā)放實(shí)驗(yàn)材料。例如，做“擠壓注射器里的空氣”這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要的材料只有注射器和橡皮。筆者先讓學(xué)生把先前使用過的實(shí)驗(yàn)材料全回收到實(shí)驗(yàn)盒里，然后讓每個(gè)學(xué)習(xí)小組派一個(gè)代表上前領(lǐng)取新的實(shí)驗(yàn)材料并帶回各組。這樣，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上就只有注射器和橡皮，學(xué)生的注意力就集中到這兩個(gè)材料上了。這一實(shí)驗(yàn)主要是通過擠壓注射器里的空氣，觀察活塞位置的變化和手的感覺來學(xué)習(xí)空氣在密閉的容器里是可以被壓縮的、壓縮空氣具有彈性等知識(shí)。在實(shí)驗(yàn)開始之前，筆者先向?qū)W生提出本次實(shí)驗(yàn)的任務(wù)：擠壓注射器里的空氣，說說你的新發(fā)現(xiàn)；然后向?qū)W生介紹注射器的組成以及筒身上的刻度，讓學(xué)生自由地推拉注射器的活塞，并提示學(xué)生在拉動(dòng)注射器的活塞時(shí)不能用力過猛，以免把活塞拔出來。在學(xué)生掌握了注射器的特性以后，筆者組織學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟：把活塞拉開一段距離后，將針筒口頂住橡皮，記下此時(shí)活塞所處的位置，然后將活塞推進(jìn)去直到推不動(dòng)為止，再次記下活塞的位置。在學(xué)生依據(jù)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的過程中，筆者適時(shí)提示學(xué)生要始終將針筒口頂住橡皮，并及時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

科學(xué)課程中需要探究的問題具有層次性。因此，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，每組實(shí)驗(yàn)材料的提供應(yīng)隨教學(xué)進(jìn)度依次呈現(xiàn)。只有這樣，才能排除其他實(shí)驗(yàn)材料的干擾，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)才能做到心無旁鶩、專心致志，從而獲取正確的實(shí)驗(yàn)信息，在探究與實(shí)踐中習(xí)得知識(shí)并感受到探究的快樂。

二、實(shí)驗(yàn)材料的出示要有趣味性

部分三年級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)專注度不高。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，倘若教師能通過富有趣味性的方式出示實(shí)驗(yàn)材料，則能夠更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生探求新知。

例如，蘇教版科學(xué)教材三年級(jí)上冊(cè)《食物與營(yíng)養(yǎng)》一課，要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)檢測(cè)食物的營(yíng)養(yǎng)成分，了解哪些食物中含有淀粉。學(xué)生喜愛吃的食物多種多樣，如面包、牛奶、豬肉、魚等。課前筆者讓學(xué)生準(zhǔn)備一些自己生活中常吃的、便于攜帶的食物帶到課堂作為實(shí)驗(yàn)材料。筆者則準(zhǔn)備了土豆、蘿卜、紅薯等蔬菜，并將它們放在一個(gè)紙箱里。這些蔬菜都是學(xué)生在生活中常見的食物，如果筆者在課堂上直接把這些實(shí)驗(yàn)材料呈現(xiàn)在學(xué)生面前，則難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。于是，筆者變身為“魔術(shù)師”，在課堂上“變魔術(shù)”。筆者先出示一瓶紅棕色液體，讓學(xué)生猜一猜這個(gè)瓶子里裝的是什么。學(xué)生的好奇心一下子就被調(diào)動(dòng)起來，有的學(xué)生猜測(cè)它是可樂，有的學(xué)生猜測(cè)它是紅墨水，有的學(xué)生猜測(cè)它是紅茶……筆者打開瓶蓋，讓坐在前排的學(xué)生聞一聞，馬上就有學(xué)生聞到了酒精味，猜測(cè)瓶子里裝的是紅酒?！暗降资鞘裁茨?？”筆者故意賣關(guān)子，“等一會(huì)兒我們要通過實(shí)驗(yàn)來認(rèn)識(shí)它?！苯又?，筆者晃動(dòng)紙箱，讓學(xué)生猜測(cè)紙箱里裝的是什么。學(xué)生聽到紙箱里傳來咚咚響的聲音，就猜測(cè)里面是硬糖、餅干之類的食物。在學(xué)生的期待中，筆者從紙箱里拿出半個(gè)土豆，神秘地說：“今天老師要變一個(gè)魔術(shù)，要讓這個(gè)黃色的小家伙變顏色，你們相信嗎？”這激起了學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣。在學(xué)生的注視下，筆者用滴管取了一點(diǎn)瓶子里的紅棕色液體，滴在土豆上，頓時(shí)出現(xiàn)了“奇跡”：土豆變成了藍(lán)色。學(xué)生都瞪大了眼睛：“這是怎么回事呢？”于是，筆者向?qū)W生介紹，紅棕色的液體名叫碘酒，是著名的“變色大王”，只要遇到淀粉，它就會(huì)變成藍(lán)色。學(xué)生一聽就明白了，原來土豆里含有淀粉，所以碘酒滴在土豆上就變成了藍(lán)色。隨后學(xué)生提出猜想：“是不是用碘酒就可以測(cè)出食物里是否含有淀粉呢？”接下來，筆者讓學(xué)生把自己帶的食物拿出來，再把碘酒和蘿卜片、紅薯片等實(shí)驗(yàn)材料分發(fā)給學(xué)生。學(xué)生都興致勃勃地展開了探究。

在上述實(shí)驗(yàn)中，出示實(shí)驗(yàn)材料時(shí)，筆者用一個(gè)小小的講授技巧給碘酒戴上了神秘的“面紗”，成功地將學(xué)生的注意力都集中在這一瓶不明液體上。學(xué)生對(duì)它究竟是什么物質(zhì)產(chǎn)生了好奇，對(duì)它為什么能使土豆變色產(chǎn)生了學(xué)習(xí)興趣。在知道碘酒的特性以后，學(xué)生由此及彼，通過實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證所學(xué)知識(shí)，在不知不覺中“卷入”科學(xué)探究中。

三、實(shí)驗(yàn)材料的選擇要有生活性

實(shí)驗(yàn)材料是學(xué)生掌握科學(xué)知識(shí)、探究科學(xué)問題的重要載體。許多科學(xué)現(xiàn)象都來源于實(shí)際生活，與學(xué)生的生活密切相關(guān)。因此，實(shí)驗(yàn)材料的選擇應(yīng)該具有生活性，最好是隨時(shí)可見、隨處可得的材料，這樣能夠幫助學(xué)生糾正實(shí)驗(yàn)材料是高不可攀的錯(cuò)誤認(rèn)知，對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生親切感。學(xué)生在課堂內(nèi)獲取實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)以后，能夠?qū)W(xué)到的知識(shí)延伸到課外，在日常生活中自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)更多的科學(xué)小知識(shí)。

如蘇教版科學(xué)教材三年級(jí)上冊(cè)《認(rèn)識(shí)液體》一課設(shè)計(jì)了“尋找辨認(rèn)生活中的液體”這一活動(dòng)，要求學(xué)生列舉出生活中各種各樣的液體，說出它們屬于液體的理由，并歸納出液體的共同性質(zhì)。上課時(shí)，筆者拿出一瓶礦泉水，打開蓋子后把里面的水分別倒在量杯里和水瓶的蓋子里，讓學(xué)生說說水的特性。師生共同探討出液體的特征：水有一定的質(zhì)量、沒有固定的形狀、可以裝在容器里。隨后，筆者讓學(xué)生找一找教室里還有哪些物質(zhì)屬于液體。學(xué)生通過觀察發(fā)現(xiàn)，飲水機(jī)中的水、酒精燈里的酒精是液體。筆者進(jìn)行追問：“那么家里有哪些物質(zhì)是液體呢？”隨后用多媒體出示廚房的圖片，學(xué)生發(fā)現(xiàn)醬油、醋等常見的調(diào)味料也是液體。為了打開學(xué)生的思路，筆者又出示衛(wèi)生間的圖片，讓學(xué)生找一找衛(wèi)生間環(huán)境中存在的液體。學(xué)生很快就提出洗發(fā)水、沐浴露等都是軟軟的、能流動(dòng)的、沒有固定形狀的物質(zhì)，但又心存疑惑：“這些洗滌用品質(zhì)地較厚，和水的模樣很不相同，到底是不是液體呢？”這時(shí)，筆者引導(dǎo)學(xué)生將這些洗滌用品與水進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)它們都是會(huì)流動(dòng)的，只不過它們的黏稠度比水大了許多，所以學(xué)生判斷這些洗滌用品也屬于液體。針對(duì)學(xué)生容易依靠“會(huì)流動(dòng)”這個(gè)特征來判斷某一物質(zhì)是否屬于液體，筆者又出示了沙漏，讓學(xué)生觀看沙漏中沙子的運(yùn)動(dòng)狀況，并判斷“流動(dòng)的沙子”是否屬于液體。通過觀察，學(xué)生發(fā)現(xiàn)沙漏里流動(dòng)的沙子是細(xì)小的顆粒，從而明確了流動(dòng)的沙子不是液體。由此，學(xué)生又提出疑問：“飄動(dòng)的煙霧是不是液體？”學(xué)生的思維在生活性實(shí)驗(yàn)材料的運(yùn)用中得以激活，把課堂探究引向了深處。

在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中選用貼近生活的、常見的實(shí)驗(yàn)材料，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到生活中到處都有科學(xué)，明白科學(xué)實(shí)驗(yàn)并不只是在課堂上才能進(jìn)行，在潛移默化中幫助學(xué)生形成了良好的科學(xué)實(shí)驗(yàn)意識(shí)。只要做一個(gè)有心人，在生活中到處都能學(xué)到科學(xué)知識(shí)。

四、實(shí)驗(yàn)材料要具有操作便捷性

不同于其他的基礎(chǔ)類學(xué)科，小學(xué)科學(xué)課的課時(shí)較為有限，所以在有限的科學(xué)課堂上讓學(xué)生又好又快地學(xué)習(xí)到知識(shí)是教師的目標(biāo)。在現(xiàn)階段的小學(xué)科學(xué)課堂中，往往存在著實(shí)驗(yàn)器材組裝困難且煩瑣、操作難度高等問題。這些問題會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)占據(jù)大量的課堂時(shí)間，進(jìn)而壓縮了之后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行觀察、分析和總結(jié)的時(shí)間，不利于學(xué)生更好地去理解實(shí)驗(yàn)原理、概括實(shí)驗(yàn)結(jié)論。因此，尋找措施去提高科學(xué)課堂教學(xué)效率便成了當(dāng)務(wù)之急。教師應(yīng)該從問題的根源出發(fā)，采取簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)材料的方式，以使實(shí)驗(yàn)操作更具簡(jiǎn)便性，讓學(xué)生能有充足的時(shí)間去探索實(shí)驗(yàn)原理和結(jié)論。

例如，青島版科學(xué)教材三年級(jí)下冊(cè)《玩滑梯的啟示》一課中，要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究摩擦力的大小和什么因素有關(guān)。按照教材的要求，教師在課前準(zhǔn)備了長(zhǎng)木板、毛巾、橡皮筋以及被拉動(dòng)的物體等相關(guān)實(shí)驗(yàn)材料。實(shí)驗(yàn)的第一步是用橡皮筋去拉動(dòng)一個(gè)物體，使它在光滑的木板上勻速移動(dòng)，并觀察橡皮筋的長(zhǎng)度變化。部分教師選用的實(shí)驗(yàn)材料難以用橡皮筋固定，無形中浪費(fèi)了實(shí)驗(yàn)時(shí)間。對(duì)此，教師可以準(zhǔn)備一些帶鉤子的物體，以便更好地將橡皮筋固定在該物體上。實(shí)驗(yàn)的第二步是在鋪上毛巾的木板上，再次用橡皮筋去拉動(dòng)該物體。但在實(shí)際操作過程中，由于木板過于光滑，鋪在木板上的毛巾會(huì)被物體帶著走，從而不利于實(shí)驗(yàn)的順利完成。根據(jù)上述情況，教師可以選擇同樣具有較大摩擦效果的砂紙，并用雙面膠將其固定在木板上，以保證砂紙不會(huì)被輕易移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)的第三步是在光滑的木板上，用橡皮筋去拉動(dòng)不同重量的物體，此時(shí)教師若選用各種重量不同的物體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，往往會(huì)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)材料不易尋找以及物體重量難以合理控制等問題，進(jìn)而加大實(shí)驗(yàn)的難度。因此，教師可以選擇用鉤碼盒代替被拉動(dòng)的物體，當(dāng)需要改變物體重量時(shí)，只需要改變盒內(nèi)的鉤碼數(shù)即可。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)化，學(xué)生最終順利地在實(shí)驗(yàn)中得出了摩擦力的大小與物體表面光滑程度以及物體重量有關(guān)的結(jié)論。

教師通過優(yōu)化每一個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的材料，使得實(shí)驗(yàn)操作更具操作便捷性，在保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果科學(xué)性的同時(shí)，大大縮短了實(shí)驗(yàn)操作的時(shí)間，讓學(xué)生有了更加充足的時(shí)間去思考，從而在簡(jiǎn)單易懂的科學(xué)實(shí)驗(yàn)中習(xí)得并內(nèi)化科學(xué)知識(shí)。

五、實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備要有科學(xué)性

部分三年級(jí)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)不足，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，往往會(huì)因?yàn)闆]能較好地把握各個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)而造成實(shí)驗(yàn)材料的浪費(fèi)。因此，教師要善于從學(xué)生的角度來準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料，盡量安排符合學(xué)生實(shí)際操作能力的實(shí)驗(yàn)材料。這樣既能幫助學(xué)生順利開展實(shí)驗(yàn)，又能避免實(shí)驗(yàn)材料的浪費(fèi)。

如蘇教版科學(xué)教材三年級(jí)上冊(cè)《把鹽放到水里》一課主要探究鹽在水中的溶解情況。在開展“100毫升水能溶解多少克鹽”這個(gè)主題的實(shí)驗(yàn)時(shí)，筆者先提出實(shí)驗(yàn)中常見的問題，讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，如“怎樣放鹽？”“每次放多少鹽？”“什么時(shí)候停止放鹽？”“怎么記錄？”等，然后引導(dǎo)學(xué)生對(duì)照教材中的實(shí)驗(yàn)步驟完善自己的實(shí)驗(yàn)方案。這時(shí)，學(xué)生產(chǎn)生了疑問：怎么做到每次加相同質(zhì)量的鹽？“相同質(zhì)量”具體是多少克？基于此，筆者事先把鹽按5克一份進(jìn)行分裝，每組發(fā)10份分裝好的鹽，并分配給每組一個(gè)量勺，量勺的容量為1克。這樣學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候就可以逐份、等量地加入鹽。當(dāng)鹽溶解得很慢時(shí)，就用量勺一點(diǎn)一點(diǎn)地加鹽；當(dāng)鹽無法再溶解時(shí)，就停止加鹽。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生總結(jié)出在20攝氏度的100毫升水中大約可以溶解36克鹽的結(jié)論。

對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行科學(xué)地細(xì)分，極大便利了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，并有助于學(xué)生把各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄清楚，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。這樣的方式不僅有利于科學(xué)實(shí)驗(yàn)井然有序地開展，而且有效地避免了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)隨意操作造成的浪費(fèi)，既提高了實(shí)驗(yàn)質(zhì)量，又節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本。

總之，對(duì)科學(xué)課堂中的實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行選擇與優(yōu)化大有講究。根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)材料，優(yōu)化出示實(shí)驗(yàn)材料的順序、方式、組合等，可以提高實(shí)驗(yàn)的趣味性和有效性，確保實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，從而更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，提升學(xué)生的綜合能力。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

[1] 吳軍.材料成就實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)成就課堂：例談小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)化[J].新教育時(shí)代電子雜志（教師版），2018（46）：24.

[2] 周偉軍.芻議科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)化[J].教學(xué)月刊小學(xué)版（綜合），2015（Z1）：43-45.

（責(zé)編 韋於坊 杜 華）