引导学生改进实验器材

◇林 松（江苏：海安市城南实验小学）

今年，新教材已经全部更换到位，随之而来的是教师对新教材的把握、理解和重新设计。对于小学科学这门课程的教学而言，让学生在实验探究中提高科学素养和动手能力是非常重要的。学生要进行有效的科学探究，必然少不了适合的实验器材。而新教材中有许多的实验器材并不适合小学生使用，如何引导学生改进实验器材就显得非常重要了。学生可以通过改进实验器材来提高解决问题的能力和动手能力，这有利于学生对实验原理的理解，提高学生的科学素养。

一、引导学生改进实验器材的意义

改进实验器材通常是教师课前准备时发现教材中的实验器材与现实需要发生冲突时必须做的事情。教材中的一些实验器材并不总是适合教师学生实际使用。有些器材过于专业，难以寻找，难以小组合作，如锥形瓶；有些器材是玻璃仪器，不适合低年级学生使用，由于他们活泼好动，小组在使用玻璃仪器时难免会打破，继而出现意外；还有些仪器具有一定的危险性，如酒精灯。诸如此类的问题其实还有很多，想要照搬课本上的实验器材来达到很好的实验效果，不做些改进是肯定不行的。

通常情况下，科学教师会改进实验器材，让改进后的实验器材在学生上课时能够达到很好的效果。然而，改进实验器材的工作一定得由教师来做吗？反过来想，其实不然。学生是实验探究的主体，是学生在使用实验器材，器材好不好用、有什么问题、该怎么办，学生自己应该最有发言权。在这样一个提倡培养学生创新思维的时代，我们作为教师，如何培养学生的创新思维？我们要抓住课堂上的实验探究的机会，让学生展开真探究，而不是在教师按部就班的指导下得到现成的结论。教师要引导学生搜集实验中的问题，对问题进行深入的思考，找到对应的解决方案。如，在使用实验器材时有什么问题、问题产生的原因是什么、该如何改进，这不正是在培养学生的创新思维吗？

因此，引导学生改进实验器材非常重要。思考是探究的灵魂，照搬照做没有自己的思考，这样的探究意义不大。身为教师，我们更应该引导学生在实验中思考，在思考中实验，发现问题，解决问题，这样，学生解决问题的能力才会得到提高。

二、引导学生改进实验器材的方法

如果完全放手让学生去改进实验器材，效果并不好。首先，学生在对实验并不了的情况下，改进器材，则无从下手。其次，教材中不适合学生实验操作的地方有很多，教师如果不加引导，在有限的时间内，学生很难有所提高。

身为教师，我们应该站到一定的高度，做好一切的准备，让学生在我们的计划内逐渐提高。所以，要引导学生改进实验器材，教师自己就要具备这样的本领，我们在学生改进器材的过程中充当的是一个引路人、一盏灯的作用。我们可以把教材中不适合学生直接使用的实验器材分为三类：一是学校完全没有的；二是部分器材不适合的；三是器材不够具体细致的。不同的情况，引导学生改进器材的方法不同。

（一）“无中生有”，自制实验器材

在一些学校，标准的实验器材是非常少的，尤其是标准的玻璃器材在小学阶段，在特定的实验中不太方便使用。在实验器材缺乏的情况下，自制实验器材是一个很好的办法。

苏教版小学科学六年级上册第一单元第三课《制作汽水》中有一个实验，实验的名称是：判断气泡里是什么气体。

教材中的实验器材

自制实验器材

这个实验使用的器材是标准仪器中的锥形瓶、橡皮塞、橡皮管和玻璃导管。可是学校目前没有这样的器材，于是，在课堂上我引导学生思考如何无中生有，创造和书上相仿的反应发生装置。学生小组讨论后，觉得可以用矿泉水瓶代替玻璃锥形瓶，用吸管代替橡胶导管。可是新的问题又产生了，怎样把吸管插进矿泉水瓶的瓶盖中？学生又进行了新一轮的思考，大家讨论之后觉得需要在瓶盖中间打个洞。如何打洞？又该如何密封？学生想到了，用电烙铁来打孔，用熔胶枪来密封。这样，一个简单的反应发生装置就做好了，它既简单又安全更廉价。

（二）“偷梁换柱”，更换实验器材

教材中有些实验规划得很好，但有时缺乏对实际操作后的考虑，学生在使用教材中的一些实验器材时，会出现一些意想不到的问题。这不仅影响了实验的效果，也影响了课堂的纪律。

苏教版小学六年级上册第四单元第十三课《冲出地球》，实验名称：探究纸火箭飞行高度与橡皮筋弹力大小的关系。

教材中的实验器材：

更换后的实验器材：

学生在做体验地球引力的实验中按照教材上抛出小球体会地心引力，结果小球在教室里到处乱滚，课堂上学生纷纷离开座位去捡小球，教室里纪律混乱。活动结束后，我引导学生思考小球是否适合我们课堂上做这个实验。学生纷纷摇头，认为捡小球实在太不方便了。我继续追问，那该怎么办呢？他们立刻想到可以用其他的东西替换小球，小球受地心引力的影响会竖直落下，它的运动轨迹是直线运动。哪些物体也有这样的运动轨迹呢？学生很自然就想到了身边常见的橡皮、书本等物品。这些物品非常好找，而且实验现象非常明显。

（三）“锦上添花”，细化实验器材

教材中有些实验提供的实验器材简单模糊，学生在实验中只能凭感官去观察实验现象，在没有确切的实验数据下靠个人感觉来下结论。这在科学上不够严谨，不具说服力。所以，我引导学生思考将模糊的实验变得具体可操作，运用真实的探究、准确的数据来得到正确的实验结论。

苏教版小学科学六年级上册第四单元第十三课《冲出地球》，实验名称：探究纸火箭飞行高度与橡皮筋弹力大小的关系。

教材中的实验器材：

细化后的实验器材：

在探究纸火箭飞行高度与橡皮筋弹力大小的关系中，教材上提供的器材图片不明确，学生无法利用教材上提供的器材得到具体的实验数据，一切只能用眼睛观察，不准确、不具备说服力。学生在讨论之后决定细化这个实验的器材，让它变得具体明确，能够记录确切的数据，用数据说话更具说服力。他们用吸管代替纸火箭，在吸管上标上准确的刻度，在墙壁上贴卷尺，可以清楚地测量火箭发射的高度。

通过细化实验器材，抽象模糊的实验变得具体可操作。

三、学生在改进实验器材过程中存在的问题和解决措施

教材中的实验因为器材没有、不足、不适合等原因，需要教师和学生进行创造改进。教师引导学生改进器材的过程，可以看成是一次STEM 项目活动。问题的产生就是器材不合适，引导学生思考我们需要什么样的实验器材，怎么才能把现有的器材改进成我们想要的实验器材，需要什么材料，怎么办，实际效果如何。这一系列的活动都能让学生在思考中动手，在动手中思考，无形之中，学生的解决问题的能力就得到了提高。然而，在引导学生改进实验器材时也会遇到很多的困难。最大的困难就是时间不足，材料难以提前准备。

（一）时间问题

小学科学一周一个班只有2节课，一节课40分钟。按照课时计划，实验课也仅仅是让学生完成实验，后续如果要改进实验器材再进行实验，则需要不少时间。思考改进需要时间、准备器材需要时间、利用改进后的器材重新进行实验需要时间。而且，每个学生的改进的方法可能不一样，难以统一组织。如果都在课堂上进行，显然需要几节课时；如果都让学生回去做，很少能够真正完成。

对这个问题解决，我认为：第一点，课上课下要结合起来。当我们做完实验之后可以花上一节课的时间进行实验反思，反思实验现象是否明显，操作是否方便高效，等等，从而引导学生反思如何改进实验器材。让学生用纸笔将自己的所思所想记录下来，怎么去改进，需要什么材料，如何改进，步骤是什么，这些都提前规划好了，甚至，材料如何获取都可以在这一节课中想好。学生利用课后的时间寻找材料，在家进行初步改进，如果遇到困难，可以把自己的困难记录下来与老师同学讨论。我们自然还要花上一节课让学生对于自己改进的实验器材进行实际的实验，检验改进后的器材效果如何，与老师和同学讨论自己遇到的困难，思考如何解决。然后，课后再进行二次甚至三次改进。当然，如果时间允许，我们还可以利用上课的时间集中展示检验改进后的实验效果，进行评价，总结收获。总的来说，真正引导学生改进实验器材还要2～3节课的时间。

如果在引导学生改进实验器材上多占了课时，其他教学内容可能就不能充分展开，势必影响教学进度，影响教学任务的完成。鉴于此的第二点，我认为教师可以灵活计划组织自己的教学。并不是每一课、每个单元都有实验，有些单元没有实验，理论性的知识比较多。我们可以让学生利用课余时间自主学习，搜集相关知识内容，课上我们巧妙地进行整合，穿插教学，而不是平铺直叙。这样，就可以大大节约时间。

（二）材料问题

在改进实验器材的过程中，遇到的另一个难题是材料问题。课堂上学生对于改进器材提出了很好的想法，但是材料的准备却成了很大的难题。首先，如果让学生自己准备器材的话，学生的课余时间并不多，尽管身边常见的器材可以很方便地找到，但有些特殊器材，仅靠学生自己很难找到。这时，我们就要联系家长一起帮助学生准备器材。其次，教师自己要做好充分的预设，提前准备好一些学生可能会用到的实验器材，这样可以大大节约时间，甚至在第一节课时就可以让学生利用教师准备好的器材进行实验。如，在自制白醋和小苏打发生化学反应的装置的过程中，我就让学生提前准备好了矿泉水瓶，而我自己则提前准备好了开孔器、电烙铁、熔胶枪、剪刀等等。这样，在课堂上就可以进行现场改进实验器材，节约很多的时间。

总而言之，教师想要利用有限的教学时间提高学生解决问题的能力，就得让学生在有限的时间内进行真思考、真探究，而不总是教师讲步骤，学生跟着做一遍，没有后续的反思和改进，这样的实验探究，对于提高学生的科学素养、动手能力，收效甚微。因为时间有限，作为教师，我们应该尽可能地引导学生就教材中的科学实验展开真实、有效、持续的探究，进行真正的思考。只有这样，才能提高学生的科学能力。

我在一线从教小学科学已有十年的时间了。在这十年中，我不断摸索怎样让科学课上得更好，让学生能够从科学课上得到更多的知识，不断提高解决问题的能力。总结下来，我认为，教师要用心根据学情设计好教学过程，要能够利用科学巧妙的方法解决课堂上的重难点。实验课上，对于实验的器材教师更要用心。对于没有的器材，我们要想办法自制器材；已有的器材如果使用起来有问题，就要引导学生思考如何优化改进实验器材。可以相信，只要我们用心去思考、改进，无论是教师还是学生，都会有很大的收获与提升。■