例谈小学科学实验器材改进与准备原则

■广东省深圳市宝安区宝城小学 祝守宏

《小学科学课程标准》（2017 版）指出，小学科学课程是一门实践性课程。探究活动是学生学习科学的重要方式，要从学生熟悉的日常生活出发，通过学生亲身经历动手动脑等实践活动进行学习，强调做中学和学中思。

一、易操作性（效率性）原则

（一）减少机械重复

在实验操作过程中，不可避免地会存在重复或反复操作实验器材的情况，有些重复是必要的，可帮助学生反复观察，加深印象。但有些重复是不必要的，过多的重复就是浪费时间。

案例：四年级《100毫升水能溶解多少克食盐》一课，课本建议用100 毫升水做实验，一般情况下，100毫升水可以溶解36 克盐。在具体的实验操作中，如果每次加入2克盐，前后需要加18次以上，如果把水调整为50毫升，就只需要加9次左右就可以了。9次加盐足以让学生经历从可溶解到不能溶解的过程。在节约一半时间的同时，也能实现探究的目标，确保学生能建构准确的科学概念，即“一定量的水中，溶解的盐是有限的。”

（二）降低非必要操作难度

有些实验器材操作难度大，实验器材与学生的动手能力不适应，学生操作实验器材的时间往往超过观察现象的时间，经常出现忙于操作而疏于思考和观察的情况。

案例：五年级《摆的研究》实验中，要通过改变摆长来研究影响摆动快慢的原因。学生在改变摆长时往往需要对绳子重新打结、固定等操作。这种操作比较费时，而且摆长的改变具有不确定性。如果改成用夹子的开合来固定或松开绳子，就可以顺利地改变摆长和固定摆绳，降低操作难度，节约时间。

（三）防止意外干扰

有些实验器材容易受外界环境影响，导致学生不易观察到现象，或者器材本身吸引力太强，导致学生的兴趣点在器材本身，出现玩器材而不是用器材来开展研究的情况。

案例：四年级《生活中的静电现象》一课，课本实验是用两个吊着的气球与羊毛制品摩擦后观察静电排斥现象。气球对学生有吸引力，容易让学生偏离探究主线，会出现以下一些现象：1.学生玩气球；2.气球被摩擦破了，需要重新充气绑绳；3.气球被风吹动，难以观察到排斥现象。往往一节课过去了，还有学生没能很好地观察到排斥现象。参考一些资料后，笔者把气球排斥实验改为吸管排斥，实验现象同样明显，操作也更容易。而将气球排斥现象用微视频展示并布置给学生作为课后探究的一项活动。

二、典型性原则

典型性原则也可称为代表性原则，有代表性的材料更容易帮助学生在观察的基础上进行归纳和概括。因此在实验材料选择时要尽可能选择少而精的典型材料来帮助学生观察，找到事物的共同属性并进行自主概括，减少非典型材料的干扰。

案例：《声音是怎样产生的》一课，实验器材尺子、橡皮筋、吉他都是振动现象明显的，能让学生观察到上下左右重复运动的材料。这样的材料才能让学生归纳出振动的特征是往返重复运动，并且这些材料能帮助学生清晰地观察到振动时有声音，停止振动就没有声音，容易在振动与声音之间建立联系。

三、直观性原则

小学生的年龄特征决定了他们以形象思维为主要的思维方式，教师应尽可能选择直观性较强的实验材料。如此，不仅能让学生对实验现象看得更清楚准确，还能把原本看不见的概念转化为看得见的现象。

案例1：六年级《杠杆的科学》一课的实验材料中，实验室现有的杠杆尺都不够长，笔者自制了一条3米长的杠杆尺用于演示省力效果，激活了学生的兴趣点，强化了观察效果。

案例2：五年级《给冷水加热》一课中，教材实验是用透明的塑料袋装水做实验，导致学生观察不便。笔者选用红色或黄色气球代替透明袋来装水做实验，用颜色来刺激视觉，更便于学生观察。

案例3：六年级《拱形的力量》一课，选用模块化拱桥模型能把原本看不见的力传递转化为看得见的位置移动。当拱桥模型之中有一块受到压力后，会产生向下的位置移动，从而推动左右两侧的结构块向外移动，这样一来，学生就可以根据位置移动这一现象来判断力的传递方向。

四、安全性原则

安全是科学教学中必须注意的，很多实验和材料都会存在安全隐患。如：酒精灯的使用、给物体加热、各种玻璃器皿、工具等。教师在组织教学时，要尽量选择安全的材料或引导学生采用安全的方法。

案例1：六年级有一个实验是给白糖加热，观察白糖在加热过程中的变化。教材给的方法是学生手持铁勺在酒精灯上加热。这种操作存在的安全隐患较多。笔者改为用三脚架、石棉网、和蒸发皿做实验，学生不用手持，可以防止烫伤。同时，还可以把这个装置放进一个金属盆或玻璃水槽中，学生围着观察，更能防止酒精灯倾倒带来的意外。

五、启发性原则

探究活动中最有价值的点是学生的思维要受到启发和激活，教学中要利用一些启发性的材料来引导和帮助学生思考。

1.能使学生产生认知冲突的材料。利用材料制造认知冲突，打破学生前概念，产生学习的需求，启发新的思考，激发学生的学习主动性。

案例：在沉浮实验前，学生普遍认为重的会沉，轻的会浮。教师就要提供一些很轻，但下沉的材料，或者提供一些很重，便上浮的材料。

2.能帮助学生对比思考的材料。根据小学生的认知特点，学生善于从比较中学习，通过比较事物的相同点和不同点来学习。

案例：《水能溶解一些物质》一课，用了盐、面粉、沙三种实验材料来帮助学生对比。比较一：盐和沙在水中的状态；比较二：盐和面粉以及沙和面粉在水中的状态；比较三：面粉在水中沉降前和沉降后的状态；比较四：溶液过滤前、后的状态；比较五：滤纸上余留物质的状态。

总之，学生的探究活动离不开合适的实验材料，上述总结的实验材料准备原则不是孤立存在的，每一份实验材料的选择和使用都应当是上述原则的综合统一，都必须与学生的认知能力和发展水平相适应，必须符合探究性学习的要求，否则，学生的探究性学习就会沦为空谈。