优化科学实验 提升探究效率

徐旦

在学习科学中，科学探究既是学习的目标，又是学习的方式，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。实验教学是小学科学教学的重要环节，科学实验也是学生进行科学探究、提高动手操作能力的重要途径。规范的实验教学更是提高科学探究有效性的重要前提和基础。

一、优化教师演示实验

随着现代科学的不断发展，科学教师的上课材料也不断地充实，现在的演示实验不单纯是由于科学课堂实验条件限制而采用教师演示的方法进行科学探究活动，而是不断地引入新的技术，比如各种传感器，VR，AR技术。在这些探究活动中，学生是参与者，参与科学探究活动中，完成观察、记录、分析等一系列探究活动。

演示实验过程中，可见度要高。实验中产生的现象要明显，必须使全班每个学生，特别是最后一排学生都看得清楚。現象不明显，学生看不到，必然影响课堂纪律，达不到应有的效果。例如，在小学科学五年级下册《热是怎样传递的》一课中，为了让学生可以看见热在铁棒上的传递过程，以及温度的变化，我在一根粗铜棒上钻了三个孔，分别插入三支温度传感器，然后用酒精灯在一段进行加热，在大屏幕上显示实时的温度变换情况，比传统的看小棒的掉落更直观。

二、优化学生实验

1.明确实验目标

实验目标总是与所研究的问题相联系的。学生只有在理解课题、提出问题的基础上，才能根据所要研究的问题确定实验目的。理解课题就是让学生明确所研究的内容。爱因斯坦说过：“提出一个问题比解决一个问题更重要，因为后者仅仅是方法和实验过程，而提出问题则要找到问题的关键、要害。”在课堂教学中要培育学生的自主学习能力，就要让学生敢于提问、善于提问。因为在科学课中，教师要创造条件鼓励学生敢于提问、善于提问。学生在提问过程中会出现不同的情况.教师要针对不同情况加以解决。

比如，在教科版小学科学五年级下册《热是怎样传递的》有二个活动：热在金属条中的传递。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？课前尝试中发现就是教师做也要花一会的时间才能完成，不要说学生了，果然，在上课的时候，小组很热闹，但实验效果很差，实验结束后提问这个实验发现了什么，学生回答是让小棒依次掉下来，实验材料的缺陷，实验操作的困难让学生忽略了原本的实验目的，于是针对这一情况对实验进行了改良。虽然日常生活中我们都知道蜡烛燃烧时流下的蜡液会凝固。由于蜡融化凝结过程时间长，因此不容易成功。随后我使用了凡士林作为黏合剂，只要在小棒蘸一点可以很好地挂在金属棒上，而且凡士林遇热融化很快，大大加快了实验的进程。果然在课上学生可以很好地完成实验，并且实验的目的也很明确。

2.指导学生根据实验目标自主设计实验

科学课上指导学生搞实验设计，可以使学生进一步明确实验目标，掌握实验步骤和方法，提高实验效果。更重要的是学生可以学会一种科学的方法。学生通过自主地设计实验方案，小组合作，全班讨论完善了自己的看法，又有了新的认识和提高，在今后的学习中就能独立地运用科学的方法解决问题。

科学课中安排的实验内容有两类：一类是让学生通过做实验观察一种现象，这种实验比较难，所以只要求学生在实验中按照实验方法操作，观察实验现象，实验后分析、讨论、得出结论。另一类实验属于研究性的，这就要求学生通过师生交流、生生交流、个人研究等不同形式引导学生积极参与设计方案。这样进行的实验效果很好，因为学生已经不是被动地听老师安排，而是在明确实验目的基础上的自主设计、操作实验了。例如在《热是怎样传递的》一课中，学生在用凡士林粘住小棒挂在金属棒上后，学生发现，每个小棒用的凡士林量是不一样的，有时候会出现，离火源远的小棒反而先掉下来，离得近的反而掉不下来，这样实验的准确性不高，实验也不严谨。对学生的质疑，积极寻找新的方法，在查阅各种资料后，发现了一个很好解决这一问题的方法，利用蜡，融化后再凝固的特点制成了一个蜡环，这样学生在实验时，只要把金属棒穿进蜡环的孔中就可以了。蜡环受热溶化也会掉落，证明热传递到这个地方。

3.提供有结构性、典型性的材料

所谓“巧妇难为无米之炊”，如果我们的学生是“巧妇”，那么材料就是科学探究的“米”。如果没有材料，我们的科学探究也就无从开始；如果没有材料，我们的探究就只能是纸上谈兵。“米”的好坏决定了“饭”的质量，好材料是有效探究的开始。材料需要优化，优化的最佳方式就是使材料具有结构性、典型性，具有结构性、典型性的材料决定着探究的有效性。

如，在《热是怎样传递的》的一课中，教材中要求观察在直金属棒中，热的传递方向，得出结论，热是从离酒精灯近的地方传递到远的地方。在几次教学后，直的金属棒变成了环状，使直线距离近的加热点反而后掉落，前面得到的结论相互矛盾，学生会进行思考，发现需加入一个条件：沿着金属棒。（本实验中还有热辐射的影响，由于现在只研究热的传导，所以在实验中尽量把热辐射的影响降到最低。）

因而，教师在科学课堂上要积极优化有结构和典型的材料，进一步激发学生的认识冲突和探究热情，并注重交流思辨，推进学生的思维发展，取得最佳的学习效果。

三、优化课外实验

科学无处不在，处处有科学，时时有科学。兴趣才是最好的老师。随着现在STEM课程的兴起，科学教师可以把自己的课延伸到课外，在教学中要结合教学实际，积极开展课外实验，拓宽学生的视野，提高学生学习的兴趣，培养学生的实验探究能力和动手操作能力。学生平时玩的纸飞机、橡皮筋、气球等都是我们科学的课程。

在新时代下，教师要既做教书匠，又做思想者，且行且思，且思且改，充分挖掘科学教师这一职业的有效性，在发展学生中发展自己，实现自身的价值。

[作者单位：苏州市彩香实验小学 江苏]