实验器材优化对于提高小学科学实验教学有效性的作用研究

【摘要】近年来，随着我国综合实力的提升，人们对教育的重视程度也不断提高。在进行教育的过程中，更加注重培养学生的综合素养，促进学生全面发展。小学科学教学要求教师转变原有的教学理念，为学生提供动手实践的机会，有效开展科学实验，让学生能够通过“真刀真枪”的操作，分析、解决科学问题，培养学生的科学素养，让学生在潜移默化中爱上科学。

【关键词】小学科学;实验教学;实验器材;优化策略

【基金项目】本文系2020年龙文区提升教育质量专项课题“提高小学科学实验探究实效性的策略研究”（LWKTZX20X20）成果之一。

作者简介：黄月凤（1980—），女，福建省漳州市第二实验小学。

在开展小学科学教学的过程中，小学科学教师要有针对性地开展教学活动，引导学生完成教学目标，提升学生的科学素养和创新能力。科学实验是科学教学的重要组成部分，通过实验探究，学生们能够消化科学内容，掌握科学知识，提高学习效率。小学科学教师要承担起自己的教育责任，转变教学理念，采用先进科学的教学手段，优化实验器材，高效完成教学目标，提高教学质量。笔者结合个人教学经验，就如何优化实验器材，提升实验教学有效性提出了以下五点策略。

一、 自制教材，提升实验教学的有效性

教具是非常重要的教学辅助工具，直接影响着教学质量。很多学校由于缺少充足的教具，导致实验教学无法顺利开展，让教学变得困难[1]。为了保障课堂的顺利开展，小学科学教师可以结合教学内容自制教具。在制作教具时，教师要站在学生的角度，了解学生的学习情况和理解能力，保证学生能够在最短的时间内正确使用教具。科学教师根据学生的实际情况设计出适合学生的教具，能够让实验教学的开展更加顺利，让学生更好地掌握重难点知识，提升实验教学的有效性，提升学生的科学素养。

例如，在教学“不倒翁”这一课时，小学科学教师就可以带领学生制作不倒翁，在制作的过程中，让学生了解不倒翁的内部结构，以及不倒翁不会倒的科学原理。一开始，教师可以让学生玩不倒翁，吸引学生的注意力。之后，教师可以提出问题：“同学们，在我们的日常生活中，不倒翁十分常见，那么有谁能够告诉老师，为什么不倒翁倒不下去呢？”让学生带着问题进入不倒翁的制作环节。教师先让学生观察不倒翁的整体结构，总结不倒翁的特点。为了能够保障科学实验顺利进行，教师还可以让学生开展小组合作。通过合作讨论，学生总结出了不倒翁的几个特点：第一，底部较重;第二，圆弧形是底部的主要特征。为了验证学生的结论是否正确，在接下来的时间里，教师可以引导学生借助纸杯、乒乓球、橡皮泥等多种材料，完成不倒翁的制作，让学生在思考和动手实践的过程中，了解不倒翁的内部结构，明确不倒翁不倒的原理，从而实现教学目标，提升实验教学的有效性。

二、 科学优化实验器材，提升实验教学的有效性

科学这门学科具有抽象性。小学生的逻辑能力和理解能力都比较弱，学习科学时难免会产生恐惧心理。科学教材中的一些实验的设计不符合小学生的认知水平[2]，导致学生无法理解实验。如果科学教师不能结合学生实际，而是一味地按照课本上的设计流程来开展实验教学，那么就很有可能让小学生感到一头雾水，无法消化科学实验内容，从而导致实验教学的有效性较低[3]。因此，小学科学教师在开展实验教学时，要重视小学生在教学中的主体地位，了解小学生的具体情况，优化实验设计，以保障实验教学高效开展，满足小学生的学习需求。

例如，在教学“浮力”这一科学概念时，课本上设计的实验是这样的：将小滑轮安装在杯子的底部，先测量出塑料块的重力，然后用一根线拉住塑料块，将塑料块放入水中，借助弹簧测力计测量其拉力，将塑料块的重力与拉力相加，就可以得到塑料块的浮力。但是在实际教学中，笔者发现很难将滑轮固定在杯子下面，放入水中。如果用胶带固定滑轮，胶带遇水会失去粘性;如果借助橡皮泥，遇水則容易坍塌。这种科学实验对小学生而言，存在一定的操作难度，不利于教学的有序开展。因此，为了提高实验质量，笔者对实验内容进行了优化。第一步，先带领学生们测量出钩码的浮力;第二步，测量出还没有放进水里面的钩码的重力;第三步，用弹簧测力计测量出拉力;第四步，用重力数据减去拉力数据，得到最终的浮力。经过改良以后，学生们能够快速地完成实验，得到准确的浮力数据，了解如何计算浮力，实验教学的有效性得以提升。

三、 合理挑选实验器材，提升实验教学的有效性

不同的实验器材有不同的作用。教师选对实验器材，能够提升实验效果，保证实验质量。很多小学科学教师在教学过程中，都一味地按照课本内容来开展教学，没有结合实际[2]，在实验教学时，随意选择实验器材，降低了教学的有效性。笔者认为，教师必须要结合实际情况，选择合理的实验器材来提升实验效果。

例如，在教学“校园里的蚂蚁”这一章节的内容时，小学科学教师需要带领学生们观察蚂蚁，开展实验活动。但蚂蚁是一种体积较小的生物，且活动性强，爬行速度快，如果不能够将其固定在某一位置，就很难开展观察活动。为了让学生能够有效观察蚂蚁，科学教材特意将蚂蚁放在泡沫板上进行观察。但是众所周知，蚂蚁是活物，有着非常强的灵活性，要将其固定在泡沫板上，在操作过程中很容易伤害到蚂蚁，这一实验器材的设计并不合理，所以笔者重新选择了实验器材，借助毛笔、试管、试管塞，将活动的蚂蚁放入试管中，把蚂蚁限制在小范围之内 [3]。透过透明的试管，学生们能够清晰地观察到蚂蚁的活动，从而完成科学实验。在开展教学活动时，小学科学教师一定要将学生放在首要位置，尊重学生的心理感受。选择实验效果最明显的实验器材，才能够发挥出科学实验的价值，提升实验教学的有效性。

四、 拓展延伸实验器材，提升实验教学的有效性

科学是一门贯穿生活的学科，科学理论源于生活，在生活中处处都可以看见科学的身影。教师带领学生学习科学，不仅仅要让学生掌握科学课本上的理论知识，更要培养学生的科学素养，让学生能够利用科学知识解决生活中的问题，通过学习科学知识，了解大自然的规律，用科学的眼光去看待事物的发展，为学生未来的学习打下良好的基础[3]。小学科学教师不能只将教学活动局限在课堂之中，还要结合课本内容延伸课堂，让学生利用课余时间预习或巩固科学知识，从而全面提升学生的思维能力和探究能力，帮助他们构建完整的科学学习框架，完成学习目标。

例如，在教学“声音”这一单元的科学内容时，当学生们了解了声音的高低变化以后，小学科学教师可以给学生们布置一项家庭作业，让学生放学回家后和家长合作，共同制作一个乐器来演奏声音的高低变化，这一家庭作业能够帮助学生有效巩固所学知识，让学生和家长合作能够降低作业的难度，减少小学生对科学的恐惧心理。对于小学生而言，利用家里常见的材料制作乐器并不是一件很难的事。许多学生将三节塑料管裁剪成不同的长度，连接在一起，这样在演奏时，就会有高低起伏的声音变化。对于表现好的学生，科学教师要及时表扬，提升学生的荣誉感和自豪感，增强学生的自信心。对于表现差的学生，教师要及时鼓励，帮助学生不断完善和提升自我。从而提升实验教学的有效性，促进学生全面成长。

五、 改良创新实验器材，提升实验教学的有效性

受环境、地域的影响，科学教材中的实验方案并不总适用于当下的科学课堂。科学教师如果一味依赖于教材内容，盲目使用教材中指定的实验器材，很有可能会拖延教学时间，浪费教学资源，影响教学进度。正确的做法是，如果实验器材与教学实情不符，科学教师就需要及时改良与创新实验器材，结合实验目标，设计出更符合小学生身心发展规律的实验器材。这就需要科学教师具备创新能力，同时还需要深入小学生群体中，了解小学生的学习需求，掌握小学生的兴趣喜好，以此为前提设计实验器材，保证实验器材的有效性。同时创设良好的实验情境，引导小学生投入科学实验中，让学生们通过科学实验掌握学科知识，完成学习目标。

例如，在带领学生们学习“光和热”这一内容时，科学教师可设计“颜色与吸热之间的关系”这一实验。科学教材为师生提供了两个实验，第一个实验为：在不反光的情况下，用相同的材料（颜色不同）一同吸热，查看每个材料最终的吸热量。第二个实验为：用相同的颜色、不同的材料（反光与不反光），观察其吸热本领。如果按照科学教材进行实验，在具体实践过程中会产生诸多问题。第一，实验环境会受阳光强度影响;第二，二次实验难以顺利展开;第三，小学生无法准确理解实验的内容，实验和生活联系不足，对于小学生而言，颜色的深浅代表颜色的浓淡，小学生往往会忽略其明度比较;第四，无法有效区分两个实验，学生们在实验过程中，很容易将对照组混淆，最终影响实验结果;第五，实验缺乏严谨性，在实验过程中，没有多重对比，实验结果可能存在偏差。针对这种情况，科学教师需及时改良实验器材，以提升实验教学的有效性。笔者选择在室内开展实验活动，探究颜色与吸热的关系。实验过程为：准备一块圆形木板，木板直径为20厘米。在圆心的位置安装一个灯泡，画一条半径，以灯泡为圆心，每隔2厘米画一个同心圆，将五个不同颜色的瓶子摆放在半径与同心圆的交点上。五个瓶子的颜色分别是黑色、白色、灰色、深灰色、浅灰色。每一个瓶子的瓶口处都套着不同颜色的气球。在实验之前，气球自然摆放，保持下垂状态。在实验过程中，讓学生们观察，猜测哪一个气球可以最快被吹起来，记录气球被吹起的时间与先后顺序，借助温度计测量温度。通过这一实验，学生能够更为直观地探究颜色与吸热之间的关系。在开展第二个实验时，也根据相同的原理。科学教师提前准备好相同颜色、不同材质的瓶子，让学生们观察反光瓶子和不反光瓶子上气球的变化情况，详细记录下来。在实验过程中，科学教师将舞台留给学生，让学生们进行细致观察，学生们能够很快得出实验结论，达到实验目的。

能够有效改良不合理的实验器材，优化不合理的实验步骤，是科学教师在教学过程中应该具备的素养。在开展科学实验时，教师必须结合实际环境，保证科学实验的有效性。如果一味地依赖于科学教材，罔顾实验效果，势必会降低科学实验的价值，导致科学实验流于形式，影响教学进度。合理改进科学实验，可保证科学实验的有效性，引导学生掌握科学规律，提升学生的科学素养。

结语

科学实验在小学科学教学活动中具有重要价值。小学科学教师要深入课堂，不断钻研实验教材，以多种手段优化实验器材，满足学生的实验需求。同时将学生放在主体地位，了解学生的身心发展规律和学习情况，多实践、多探索，站在学生的角度思考问题，让学生能够更好地理解和掌握知识。只有这样，才能够提高小学科学教学的质量，促进小学生全面发展。

【参考文献】

李文慧.创新实验器材优化实验设计——《空气的性质》一课中的实验创新[J].科学大众（科学教育），2020（1）：51.

林佳.优化实验设计，培养学生自主探究能力 ——以《气体的热胀冷缩》为例[J].科教导刊：电子版，2020（20）：175-176.

刘进贤.浅议科学课实验器材的有效运用[J].山西青年，2020（10）：176.