合理选择实验材料 提升科学教学效果

【摘要】亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。探究需要实验，实验需要材料，且实验材料是学生解决科学问题、获取科学知识、提高探究能力的载体。在科学教学中，选择实验器材，可从数字化、趣味化、结构化、精致化、生活化五个方面入手。

【关键词】科学；实验材料；教学效果

【中图分类号】G623.6 【文献标志码】A 【文章编号】1005-6009（2016）16-0052-02

【作者简介】薛梦，江苏省张家港市东渡实验学校（江苏张家港，215600），二级教师。

科学是一门“实验性”的学科，而合适的实验材料是顺利进行探究活动、提高实验教学效果的必要条件和重要保证。那么，我们教师应如何让实验材料真正成为帮助学生解决科学问题、获取科学知识、提高探究能力的“有力武器”呢？下文，笔者将从实验材料的数字化、趣味化、结构化、精致化、生活化五大方面加以阐述。

一、实验材料数字化

《全日制义务教育科学（3～6年级）课程标准（实验版）》指出：科学探究要培养学生的实证意识。在探究实验中，数据是对事物、现象进行定性、定量分析的基础。在实际探究过程中，部分实验的数据收集存在一定难度而这会使我们的教学受阻。而数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数据，因此数字化实验材料能以外显的实验数据收获许多传统材料无法达成的功效。

教学教科版《科学》五上《怎样得到更多的光和热》一课时，由于使用传统的红液温度计进行测量，学生很难做到快速、准确地读出每隔两分钟温度计示数的变化。尤其改变照射角度后，温度计读数更加不便。因此，在教学中，笔者改进实验器材，采用可以数显的电子温度计，直观的数字大大降低了难度，帮助学生克服了读数的困难。

再如：教科版《科学》四上《声音的变化》一课中对于“声音高低的研究”，每到引导学生描述敲击不同水量水杯声音的高低变化时，学生总会争论不断。对小学生而言，单单依靠听音来辨别音量高低确实有很大难度。一次听课中，笔者看到有教师利用了“新型材料”成功地解决了这一问题。于是，教学中笔者加以借鉴，课前在电脑上安装了一个“虚拟显示声波”软件，教学中，随着水杯的敲击，软件页面上即显示收集的声音信息，并通过数字化测量技术转化为数字音频。在直观的数据面前，终于有了强而有力的证据，学生获得了一致的发现。

当今时代是信息化时代，而信息的数字化也越来越为研究人员所重视。在我们的科学教学中，引入数字化材料，实现数字化测量，无疑可以使我们的实验教学事半功倍。

二、实验材料趣味化

科学总给人一种推理严密、操作严谨的印象。然而，我们的教育对象是小学生，他们需要在严谨、有效的探究过程中获得一定的科学素养，同时更需要一个充满乐趣的科学课堂。笔者认为，将实验材料趣味化，便可将“趣”与“理”结合。

教科版《科学》三上《空气占据空间吗》一课旨在让学生认识空气的存在，并了解空气和其他物体一样也需要占据空间。对于刚刚接触科学的三年级学生而言，空气是看不见摸不着的，认识空气能够占据空间很有难度。教学中，笔者通过“有问题的杯子”这一材料，实现了由浅入深的探究教学。当经历了“海绵宝宝不湿”的探究后，学生初步认识到杯子里有空气，水进不去，空气占据空间。此时教师出示一个“问题杯子”——带孔漏气的杯子，重复操作。学生发现同样的操作，杯底的海绵却湿透了，强烈的对比一下激发了学生的兴趣，也使学生自然想到问题出在“杯子”上。此时学生再次细致地观察实验过程，不难发现：杯子入水后有气泡出来，原来是空气跑出来了，水进去占据了杯子的空间，海绵就湿了。“现在杯子里都是水，如何想办法把里面的水排出来呢？”经过讨论，学生用吸管穿过杯孔往杯子里吹气，这样学生便亲眼看到空气占据了空间，并再次把水挤掉了。从杯子不进水，海绵不湿—杯子进水，海绵湿透—排水，学生沉浸在有趣的探究中，步步深入，收获了学习的硕果。

以趣味化的实验材料，在“玩”中做文章，不仅抓住了学生的心，而且让学生真正感受到学中玩、玩中学的科学探究乐趣。因此，实验材料的趣味化是有必要的！

三、实验材料结构化

科学教学要以科学概念的建构为主线，结构化的活动则是概念构建的载体。教学中，教师应引导学生在具体的活动中展开思维过程，理解科学的方法与原则，形成更上位、更抽象的科学思想与观念。当然，结构化的活动有赖于结构化的实验材料。

教学教科版《科学》五下《马铃薯在液体中的沉浮》时，教师首先出示3杯液体，引导学生观察同一马铃薯在不同液体中的沉浮，并让学生进行推测。然后，教师带领学生进行“调制多种液体使马铃薯浮起来”的探究。最后，学生尝试将能使马铃薯浮起来的两种液体混合在一起，再次探究马铃薯的沉浮。“多种液体”，不仅使学生的推测更为丰富，而且让学生获得了丰富的感性认识，这样改变物体沉浮的核心概念就构建起来了。不仅如此，在教学中，除了马铃薯，笔者还准备了小石子、番茄等物体，然后组织学生探究将这些物体放入能使马铃薯由沉到浮的液体中，它们的沉浮又会怎样？“多种物体”的出现，促使学生自觉运用分析、综合、逻辑推理等方法进行解释，他们尝试着把物体在各种液体中的沉浮与液体的浓度、物体和液体的重量联系起来进行分析，这就是他们科学概念形成、转化的具体表现。

结构化的材料使学生的探究活动结构化，科学课堂也因结构化的活动丰富了学生的认知。相信长此以往，学生定能够通过探究建构核心概念，学生的科学素养也将不断提升！

四、实验材料精致化

许多时候，我们难免因实验材料的不精致而出现异样的结果，最终妨碍学生科学概念的建构。所以说，我们需要依托精致化的实验材料，实现精巧、细密的实验教学。

傅科摆实验是证明地球自转的著名实验，学生对此实验的兴趣极高，然而实际操作起来比较困难。随着底盘的不断转动，摆要么容易打在铁架上，要么就跟随底盘偏转，通过实验无法直接证明地球在自转。要使这一问题得到解决，必须从改进实验材料入手。于是，笔者自制教具，用滚轴原理将大小不同的两个圆盘进行组合，使其能平稳灵活地转动，同时将上层的小圆盘进行360份的等分，并做好标记。其次，笔者还用不锈钢条焊接了一个三角铁架置于圆盘之上，高度适中。最后，在三脚架上安装单摆。这样一来，傅科摆实验操作平稳，学生便可以直观地找到地球自转的证据了。在教学教科版《科学》五下“地球的运动”单元时，抽象的天文知识也往往需要借助精致的模型，这样才能帮助学生突破难点。

五、实验材料生活化

《课标》指出，科学课程应具有开放性。这种开放性表现为，要引导学生利用广泛存在于学校、家庭、社会、大自然、网络和各种媒体中的资源进行科学学习。因此，在教学中，教师可将各种生活中的材料作为探究材料，以此帮助学生建构生活与科学紧密相连的意识。

教科版《科学》五上《运动与摩擦力》一课的教学中，笔者为学生提供了光滑的铁筷子和粗糙的竹筷子，然后让学生用两种不同的筷子夹取细小的物体；并用同一种筷子夹取粗糙程度不同的物体。这样的实验探究简单易行，学生获得体验后，很容易产生问题，夹取物体的难易程度是否与摩擦力的大小有关，这为后续探究埋下了伏笔。将生活中随时可取的物件变为科学探究的实验材料，便于收集、使用，更重要的是能拉近科学与生活的距离，让学生感到“瓶瓶罐罐当器材，拼拼凑凑做实验”的乐趣，同时也能让学生意识到实验来源于生活的道理。

如果把师生的探究比作通往知识殿堂的一叶扁舟，那么实验材料就是那原木，只有我们精心打造，它才能载着我们驶向科学的远方！