做好“下水实验”，提高科学课堂效率——以教科版《科学》三年级上册为例

陈英

《义务教育科学课程标准（2022年版）》指出：“义务教育科学课程是一门体现科学本质的综合性基础课程，具有实践性。……以科学思维能力、科学探究和实践能力、科学态度与社会责任的培养为重点……”[1]可见，实验探究和实践在小学科学课程中的重要地位是毋庸置疑的。《“浙江省中小学学科教学建议”案例解读——小学科学》中建议：“教材上的观察、实验活动，教师在上课前要亲自做一遍，保证课堂教学顺利实施。”[2]课前，教师要亲自做一遍“下水实验”。“下水实验”是教师以学习者的视角，先于学生亲自经历探究活动的全过程。

教师在进行“下水实验”时，需要考虑的因素有很多。比如，需要什么材料，材料是否需要改造，实验需要多长时间，实验会产生哪些现象，实验数据该如何记录，实验操作过程是否合理，可以得出什么结论，可能会遇到哪些问题，如何控制实验难度等。以教科版三年级《科学》上册为例，探究教师如何通过做好“下水实验”提高小学科学的课堂效率。

一、精心挑选实验材料

实验材料的选择直接关系到实验的成败。小学科学实验材料的选择要有科学性，材料的可操作性要强，材料选择要让实验现象直观可见，材料应尽量来自生活。教师在做“下水实验”时，可以根据这些实验材料选择原则来挑选材料。

小学科学实验材料主要有三种：第一种是实验室提供的实验材料，其实用性、可靠性较强；第二种是有关器材公司提供的教具，在实际运用中有时会出现问题，需要进行改造或替换；第三种是来自生活的实验材料，由教师亲自准备或者由学生从家里带来，这些材料会受很多偶然因素影响，这就对教师挑选实验材料提出了更高的要求。

在“冰融化了”的“下水实验”中，教师在准备实验材料（结冰的试管）时，用塑料试管装好水放进冰箱里冷冻，结果因为冰块体积增大，塑料试管被撑破了，实验陷入尴尬境地。由此，教师想到了棒棒冰，棒棒冰不就是结冰的“试管”吗？于是，买来没有冰冻的棒棒冰，把里面的饮料换成冷水，这个“试管”冷冻后没有裂开，避免了用塑料试管容易裂开的尴尬。棒棒冰是生活中常见的饮料，选择这个材料有利于学生理解“科学来自于生活，生活中处处是科学”的理念，而且材料的可操作性很强，用起来很方便，实验现象也非常明显。

二、用心改造实验材料

在实验的过程中，教师需要给学生提供有结构的实验材料。但是，有的时候，实验材料的选择没有问题，实验效果却不明显，甚至达不到预期效果，这就需要教师对实验材料进行一定程度的改造。实验材料的构造、形状等因素有时候会影响实验的效果，因此，教师可以通过改变实验材料的构造、形状等因素达到提高实验效果的目的。

在“水结冰了”的“下水实验”中，教师的课前实验是这样设计的：试管内加入水，用橡皮筋标记好水位，烧杯内加入冰块，把试管放在烧杯中，把温度计放入试管内，观察温度的变化和水的结冰情况。教师按设计做了实验，可是二十几分钟过去了，试管内温度有变化，可是一直没有结冰。如果让学生这样做实验，这堂课是上不完的，是无法完成教学目标的。于是，教师又仔细观察了实验装置，发现烧杯内的冰块比较大，冰块与冰块之间存在很大的空隙，把试管放进冰块里，试管与冰块没有充分接触，所以试管里面的水无法结冰。这时，教师就需要对实验材料进行改造。改造方法如下：先把冰块用毛巾裹住，用榔头敲碎，这样试管与碎冰就能充分接触；再将烧杯外面用干毛巾裹起来，干毛巾就像棉被一样有保温的作用。果然，12分钟之后，试管内的水就结冰了，实验非常成功。

在这个实验中，把大块的冰块敲碎，改变了实验材料的形状，增大了冰和试管的接触面积，加快了水结冰的速度。将烧杯用干毛巾裹起来，把冰块与外界空气隔绝，避免外界空气的热量传递到冰块。经过对实验材料的改进，实验效果才更加明显。

三、安排好实验材料出场的时间和顺序

在小学科学课中，学生上课往往比较兴奋，早早地等着教师发放实验材料，有的时候注意力放在实验材料上，难以静下心来听课。因此，教师要掌握学生的心理，利用实验材料来控制课堂进程。实验材料出场的时间和顺序、材料摆放的位置等都可以影响学生学习科学的心理，影响学习效果。

在“水沸腾了”的“下水实验”中，教师先准备实验材料，实验材料有水、烧杯、三脚架、石棉网、酒精灯、火柴、温度计、漏斗（能将广口放入烧杯中）、试管架、塑料袋、计时工具。面对这么多实验材料，必须设计好实验，安排好实验材料出场的时间和顺序，否则会影响教学效果。于是，根据教学设计，对实验材料的出场时间和顺序进行如下安排：第一步，学生首先学习温度计的使用方法和注意事项，教师出示温度计，把温度计分发给学生，学完温度计使用方法和注意事项后把温度计收起来；第二步，学习酒精灯的使用，出示酒精灯，并分发给学生，让学生亲自实践使用火柴点燃酒精灯、再用灯帽盖灭的过程，这个操作过程非常重要；第三步，介绍烧杯、三脚架的作用，并且把烧杯、三脚架、温度计、计时工具发给学生，让学生用酒精灯对烧杯内的水进行加热，用温度计进行测量并计时；第四步，在水快要沸腾的时候发放漏斗、塑料袋、试管夹，这些材料的发放时间不能太早也不能太晚，太早了学生没有仔细观察现象就会去操作下一步，太晚了等水沸腾了水蒸气容易烫伤手。教师不仅要考虑实验效果，还要考虑学生的安全问题。经过“下水实验”的精心设计，上课的时候，学生按照教师的预设进行实验和记录，课堂的教学效果也不错。

教师在教小学科学课的时候，不仅要考虑教学设计的过程，还要考虑实验设计的过程，组织好材料的结构，安排好实验材料出场的时间和顺序。这样，经过细致推敲，有了精巧的预设，才会有精彩的生成。

四、正确指导实验操作

教师指导实验操作时要把握好时间和程度，这两点很难拿捏。教师对学生要进行适时指导、适度指导。指导的时间不能太晚，指导的程度不能太过，不指导的情况更不应该出现。

在“水能溶解多少物质”的“下水实验”中，教师先做食盐溶解实验。在做食盐溶解实验的时候，教师发现经过玻璃棒的搅拌，未完全溶解的食盐会使水变得混浊，有点像雾状，杯子底部没有食盐，学生很可能因为看不到杯底的食盐就以为食盐全部溶解了。如果教师预期的情况发生，学生的实验就会出现很大的偏差。如果不对学生进行指导，实验就失败了。因此，在上课的时候，教师对学生进行指导时可以增加一条说明：“搅拌到溶液变得澄清。”并且，用演示实验告诉他们什么叫溶液变得澄清。经过指导，学生就很清楚了，避免了实验偏差情况的发生。

在实际教学过程中，难免会碰到有的小组实验失败的情况。如果在教学过程中遇到了实验失败的情况，教师应该适时结束实验，让学生自己找出实验失败的原因。可以从以下方面找原因：实验的设计有没有问题？实验材料有没有发生什么变化？实验过程的变量控制有没有问题？将各种因素一一对照，直到找出原因为止。这样尽管实验失败了，学生依然会对科学实验探究充满兴趣，因为他们经历了像科学家一样的探究过程。

同一个班级里学生情况各不相同，分组实验的时候，组与组之间也存在差异，有的小组实验做得比较成功，有的小组比较落后。教师要根据学生的学情进行指导，要考虑各方面的因素，要在小组之间巡视指导，有的时候还要进行个别指导。

五、合理分配实验时间

《“浙江省中小学学科教学建议”案例解读——小学科学》中提到：“在以观察、实验为主的课堂教学中，一般师生占用时间分配大约为1∶1，即学生自主的活动时间在20分钟左右。”小学科学课一般一节课40分钟，如何合理分配时间，达到最有效的教学效果，成为每个科学教师面临的挑战。学生自主探究时间如果不足，教学效果也会大打折扣；如果时间太长，缺少教师指导时间和研讨时间，教学效果也不会好。因此，必须合理分配实验时间。

在教学中，教师碰到的情况往往是很多因素混合在一起的。比如，教师往往会碰到这种情况：实验时间20分钟过去了，有的小组实验完成并做好记录，有的小组实验还没有完成。这个时候，教师如果停止实验，那没有完成实验的学生就无法参与实验数据分析和结论的讨论；如果继续进行实验，那就把研讨的时间占据了，就没有时间研讨总结了。因此，教师在上课之前一定要做好“下水实验”，以免出现大多数学生实验时间不够的情况。

在“加快溶解”的“下水实验”中，教师在做用热水加快溶解的实验时，将实验条件控制为两杯都不搅拌，等了30分钟，热水中的食盐还是没有完全溶解，所以，这个实验条件的控制是无法在一堂课内完成实验的。于是，教师想到了改变实验条件，一杯热水、一杯冷水这个条件是无法改变的，其他相同条件也很难改变，所以能改变的是把两杯都不搅拌这个实验条件改成两杯都搅拌。于是，教师重新进行实验，结果在8分钟内热水中的食盐就溶解了，而冷水中的食盐没有溶解完，实验非常成功。

六、做好预设，为生成做好准备

小学科学课的上课难点是有太多突发性情况发生，小学科学教师上课出彩的地方也是教师对突发性事件的处理表现。科学课堂看似模式很固定，每节课似乎都是“聚焦—探索—研讨—拓展”四个板块，但是真正上课的时候，每节课都是独一无二的新课。因此，教师要对每堂课进行预设，不能打“无准备之仗”。只有进行充分的预设，才会有精彩的生成。

在教“我们来做‘热气球’”时，教师也按照教材方法先做“下水实验”。准备好一个较大的塑料袋、一个纸筒、一支蜡烛和火柴。教师先用火柴点燃小蜡烛，套上纸筒，再把塑料袋套在纸筒上，等待塑料袋膨胀起飞。可是随着时间的流逝，始终不见塑料袋膨胀。教师认为可能是小蜡烛太小了，火力不够，所以就想到了酒精灯，于是改用酒精灯，结果因为酒精灯火力大把纸筒引燃了。看来酒精灯和纸筒都得换，于是，教师找来了大蜡烛代替酒精灯，PVC（聚氯乙烯）管截短代替纸筒，PVC管下面开一个小孔用来为蜡烛燃烧提供氧气支持。“下水实验”到此基本完成，但是课前的预设还没有完成。教师仔细一想：把整个“下水实验”的实验过程让学生经历一遍难道不是一个很好的预设吗？这有利于课堂更好地生成。于是，上课的时候，教师把一个大塑料袋、一个纸筒、一根小蜡烛、一根大蜡烛、一个PVC管全部发给学生，让学生自己选择用什么材料。学生看到实验材料之后，已经明白了八成。大多数小组都选择了PVC管和大蜡烛来做实验。虽然只有个别小组用小蜡烛和纸筒做实验，但是经过大蜡烛和小蜡烛、PVC管和纸筒的对比，不难看出塑料袋要飞起来需要什么条件、有哪些影响因素。因此，学生在研讨生成的时候分析得更加透彻，课堂的生成取得了意想不到的好效果。

有些教师在上课的时候为了追求意想不到的效果，不对课堂流程进行精心的设计，这是非常危险的做法。如果在教“我们来做‘热气球’”时，教师没有做“下水实验”，直接拿着实验材料去上课，实验就会面临失败，那就谈不上生成了。因此，教师要想在课堂上有精彩的生成，必须在课前认真备课，做好“下水实验”，做好实验设计，仔细推敲，做好预设，为课堂生成做充足的准备。

因为教师在小学科学课堂实验教学过程中碰到的情况是各种因素综合作用的结果，“下水实验”能让所有问题暴露出来，教师通过“下水实验”对问题进行全面、细致的分析，一一解决，有助于提高小学科学课堂效率。