优化实验，让科学探究更有效

林宏文

科学是以实验探究为基础的课程，在以探究为核心的科学课堂上，实验以它独特的魅力，激发着学生的科学兴趣，培养着学生的探究能力，吸引着学生走进奇妙的科学世界。如何在40钟的课堂里，让学生的实验探究扎实有效，在有限的时空获得丰富的体验呢？这一切，取决于教师所准备的“优化实验”。

科学课程标准倡导教师要根据学生认知特点、生活经验和教学实际，创造性地使用教材，对教材中的实验进行改进与创新，精心设计实验，提高科学实验的趣味性和探究性，引导学生主动探究，体验科学的魅力。

一、改变实验方式，让科学活动更有趣

有趣的实验能促进学生科学探究的激情。教学中，教师要根据学生的认知水平，对教材已有的实验进行有效优化，将简单的实验变得有趣，让学生投入实验，诠释科学原理，在快乐的实验中探索神奇的科学世界。

在《声音的变化》一课中，教材在探索“观察比较声音高低的变化”呈现了“四个装有不同水量的玻璃杯、松紧橡皮筋、相同长度不同大小的金属管、相同大小不同长度的塑料管”等，通过敲击或拨弹比较音高的变化。实际教学中，这几个实验的体验比较单一，缺乏趣味，而且声音的变化不太明显。

于是，教师对实验进行如下改进：（1）呈现八杯水量从少到多的玻璃杯，学生通过敲击感受空实引起的音高变化，然后请班上会乐器的学生上台敲击，试着敲奏出乐曲;（2）选用三根大号同批次橡皮圈（1 cm宽），按松、较紧、紧三种不同强度套在木板的钉子上，学生用相同的力拨弹，感受松紧带来的音高变化;（3）将多根相同长度不同大小的金属管和相同大小不同长度的塑料管分别并排串联，并将每根管的一端堵住，学生按顺序向管口里吹气，感受长短和大小引起的音高变化，再尝试用它们吹奏出乐曲。学生在一系列敲、拨、吹的实验中发现实、短、细的物体发出的声音高，而空、长、粗的物体发出的声音低。教师通过改变实验材料的体验方式，将科学探究与音乐有机融合，实验中感受趣味，娱乐中促进探究，让学生体验科学探究带来的乐趣。

二、改进实验材料，让科学观察更直观

材料是进行实验的基本载体，好的材料能让实验探究事半功倍。教材中呈现的实验材料存在着一些不易操作、实验现象不明显等问题，影响了学生的科学探究。教学中，教师要充分考虑到这些因素，改进实验材料，让学生更直观地观察科学现象，深入科学原理的探究。

在《空气占据空间吗》一课中，“空气占据空间吗”的实验在实际操作中存在着以下不足：（1）学生操作中容易造成橡皮泥堵塞吸管，挤出的水将橡皮泥弄湿，影响使用;（2）学生吹气过程中会反复摇动吸管，影响密闭性;（3）一次性吸管学生反复吹不卫生。

针对实验的不足，教师改进了实验的器材：玻璃弯和直管、胶塞、注射器、塑料瓶、橡膠管。实验时，将两根玻璃管用胶塞固定至瓶口，弯管没有接触到水面，直管深入液面，用橡胶管连接玻璃弯管和注射器，通过推动注射器观察玻璃直管的红色液体的变化，来判断空气有无进入瓶内占据空间。改进实验材料后，红色液体更有助于学生视觉观察，用注射器代替嘴吹气，不仅卫生而且可以反复实验。学生有更多的时间进行实验、观察和思考，从直观的现象中掌握科学知识，理解科学原理，促进有效探究。

三、创新实验内容，让科学探究更丰富

实验的设计是科学探究关键点，有深度的实验不仅体现着教师的智慧，更体现了教师对科学的深层理解。教学中，教师要跳出思维限制，拓展思路，对实验内容进行创新设计，在创新中丰富科学探究，促进科学概念的深度理解。

在《小苏打和白醋的变化》一课中，教材中“比空气重”的实验是将混合产生的气体倾斜倒在点燃的蜡烛火焰上。这个实验存在“周围的风和学生呼出的气影响实验，导致实现容易失误和现象不明显”的问题。于是，教师改成在烧杯里放置两根高低不同的蜡烛，将混合产生的气体倾斜靠在两根点燃的蜡烛火苗杯口，观察火苗从高到低熄灭。只是一个简单的创新改进，不仅解决了实验的不足，更让实验具有探究性——从一根蜡烛火焰熄灭到两根蜡烛火焰从高到低的熄灭，学生更真切地体验到这种气体是下沉的，从感官和思维上理解“比空气重”的概念，抽象变得直观，体验变得亲切，探究变得丰富。

四、架设实验场景，让科学探究更深刻

学生亲历实验的程度决定科学探究的深刻性。科学既充满理论性又充满实用性。教学中，教师要创造条件将课堂变成“大实验区”，架设真实的实验场景，将科学理论植入真实的生活场景中，让学生在玩中学、做中思，真实地体验到科学带来的魅力。

在《滑轮组》一课中，探究“滑轮组的作用”时，课堂如果停留在教材提供的小滑轮实验上，学生的探究还只是处于知识层面，没有切身实际的体验就少了一份“深刻”。教师从“加油向未来”科技节目受到启发：如何将大实验搬到课堂上？于是，教师在教室的横梁上固定了几个定滑轮，用绳子组合成一个大实验“滑轮组”，绳子一端安装踏板，另一端加装电子测力计。课堂上，一个学生站在踏板上，先让学生体验只有一个定滑轮时拉力的大小，并从测力计上记录力的大小;然后增加一个动滑轮，组成一个滑轮组，体验力的大小;最后再同时增加一个定滑轮和动滑轮，组成两重滑轮组，学生再次体验，体验力的大小。整个课堂，学生在“大实验”的场景中进行“滑轮组”体验，感受科技的魅力，科学探究的效果更加亲切、深刻。

科学实验的优化是激发学生科学兴趣和提高学生探究能力的有效手段，是撬动有效科学课堂的“杠杆”。教师要以探究为核心，精心设计、改进和创新实验，引导学生主动探究，体验科学课堂的魅力，构建有趣、直观、丰富、深刻的科学课堂。