创新实验设计 教学事半功倍

张启钧

意大利作家玛丽娅.蒙台梭利在她的名著《童年的秘密》一书中说到：“我听到了，但可能忘记了；我看见了，就可能记住了；我做过了，便真正理解了。”小学科学是以实验为基础的学科，精心设计实验，让学生通過亲身实验获得知识是搞好小学科学实验教学的关键。因此可操作的、成功的实验是课堂教学的基石。但随着小学科学课程改革的推进，科学课堂教学发生巨变的今天，科学课涉及到大量的实验，根据小学生的认知水平，实验课上的专用实验器材远远不够，一些问题也随之出现，如学生配套实验袋先天不足不可操作，实验设计复杂难以实施，实验抽象难以直观等。对于这些现象，科学教师就须因地制宜适时改进。教学实践证明，实验设计的好坏直接关系到教学的成功与失败。创新实验设计，能使教学事半功倍。

先天不足，后天完善

一切科学都来自实践，都是从科学实验和生产实践中总结发展起来的，小学科学也不例外。现如今配套的学生实验材料袋却存在着一些先天不足，学生实验时缺乏可操作性，其结果就是浪费教师、学生的精力和宝贵的时间，更可怕的是它挫伤了学生的科学探究积极性，达不到实验教学的目标。

在《热》单元第6课《热是怎样传递的》中有两个活动：热在金属条中的传递；热在金属片中的传递。通过实验让学生感知热是怎样传递的，明白热总是从较热的一端传向较冷的一端。课文中的实验要求在一段铁丝上每隔一定距离用蜡粘上一根火柴，将铁丝固定在铁架台上，火柴都向下悬挂，用酒精灯给铁丝的一段加热。观察哪端的火柴先掉下来？课文的要求是用蜡粘，课前我让学生进行尝试，学生花了不少的时间，可一上课学生就向我抱怨，很多都说粘不牢，成功的寥寥无几，上来展示时颤颤抖抖地又掉落了几根。那么简单的实验为什么会不成功呢？问题究竟出在什么地方？

找问题：通过了解和自己亲身实验终于明白问题出在哪里。在日常生活中我们都知道蜡烛燃烧时流下的蜡会在桌上凝固。在本实验中，蜡要先熔化成液体，然后滴在铁丝上，再往上粘火柴，但蜡的凝固时间快，且熔化后粘性不大，所以很难粘上去，因此成功的不多。

创新：将蜡改为自行车用的弹珠润滑油“黄油”。明白了其中的道理后，想了一想，什么东西粘性大呢？平时常能看见修自行车的师傅往轴承的弹珠上抹“黄油”，“黄油”能把钢珠粘住！对，这东西可能行。教师分别创设了长条形金属条、金属圆环、正方形金属片，交给学生去尝试，经过一番忙碌，教室里响起了阵阵欢呼声，实验效果非常好。

在《沉和浮》单元第4课《空气的热胀冷缩》中，观察空气是否具有热胀冷缩的现象。学生配套实验袋中只有一个已黏连的小气球，根本没有课文插图中的锥形烧瓶。如果瓶内的空气体积膨胀，就会往外挤。

只要想办法观察到瓶内的空气在往外跑，我们就知道瓶内的空气在膨胀（课文中内容）。分析课文得知，气球的胀与瘪能反应出空气的热胀冷缩。而导致气球胀与瘪的是温度的不同，因此不管是教师的演示实验还是学生的分组实验都需要准备热水、常温下的水、冰水，复杂异常。

找问题：问题是显而易见的，按课文的实验设计，需要一大堆的瓶瓶罐罐，以及不同温度的三种水，同时还要保证气球与锥形烧瓶接口的密封性，实验效果还不具有震撼性，对学生的感官刺激不够强烈，印象不深。总而言之，复杂有余，效果不足。

创新：实际上关于空气的热胀冷缩就已有成熟的经典实验，我们采用平底烧瓶+橡胶塞+90度直角玻璃导管。实验时用手掌捂、放烧瓶使烧瓶内的空气热胀冷缩来移动玻璃导管中的一段红水。此实验效果明显，趣味性强，学生参与的积极性很高。教学中可利用教师的演示实验来设计“比一比谁的热量大的教学活动”吸引全班学生积极参与活动，达到教学的目的，克服了分组实验需大量时间组装的缺陷。

基于教材 创新设计

在《物体在水中是沉还是浮》一课中，实验课要完成3个任务：

任务一：通过投放不同的物体，观察物体是沉还是浮，依此引出学生自己判断物体沉浮的标准。

任务二：通过学生投放身边的更多物体，获取更多“物体在水中沉浮”感性认知。由此引出实验的目标“物体的沉浮与什么有关系”。10个学生会说出10个不同的答案。

任务三：通过实验希望学生能总结出“物体的沉浮与物体的大小、轻重是否有关系”“是怎样的关系”“还和哪些因素有关”等。

找问题：按照教材，教师这样设计实验：观察木块、石头、小纸片、铁盖在水中的沉浮。一种方式是把这些物体放在水面；一种方式是把这些物体放在水底，观察物体是沉还是浮。接着各小组把一些大小一样、轻重不同，大小不同、轻重一样，大小不同、轻重不同等一大堆材料放在一起，让学生自行探究。结果学生实验后一无所获。学生无法从这些纷乱的实验中得出正确结论，教学任务难以完成。

创新：教师对材料、实验方式进行了大胆创新。首先教师用视屏呈现八种物体：小山芋、大山芋；小蜡烛、大蜡烛；玻璃片、玻璃瓶；回形针、铁碗。让学生预测这八种物体放入水中的沉浮现象。然后小组长每次拿出一组材料开展实验并做好记载。

这个实验，颠覆了同学们大脑中的固有思维：小的物体是下沉的，大的物体是上浮的的错误观点。给同学们一个全新的观念：同样的物体，实心和空心，沉浮的现象是不一样的，实验任务得以顺利完成。这样的实验更能激发学生的创新意识和动手做的能力。

只要科学教师常做有心人，肯沉下心去对实验课进行分析、质疑、大胆改进创新，就一定能达到帮助学生解决疑惑、培养能力、提升素养的实验教学功能。