利用预实验，提升实验教学的实效性

陈佩斯

【摘   要】预实验，指的是在实验教学开始之前，教师先进行的“试水实验”。教师通过预实验，能对实验器材、实验步骤、实验现象和实验条件进行预测，并作出一定的调整。利用预实验，能使教师在指导学生开展实验时更具方向性，帮助学生经历探究和实践的过程，推动学生进行深度学习。

【关键词】预实验；小学科学；实验教学

实验是科学学习的重要方式。为了提升实验效果，提前了解实验中可能出现的问题，教师须进行“预实验”。预实验，指的是在实验教学开始之前，教师先进行的“试水实验”。教师通过预实验，能对实验器材、实验步骤、实验现象和实验条件进行预测，并作出一定的调整。利用预实验，能使教师在指导学生开展实验时更具方向性，帮助学生经历探究和实践的过程，推动学生进行深度学习。

一、解构：梳理实验教学问题

开展教学前，教师必须梳理实验教学中可能出现的问题，做到有的放矢，提高教学实效性。

（一）供给器材：缺乏筛选与设计

工欲善其事，必先利其器。合适的器材是开展科学实验、提高实验效率的必要条件和重要保证。教材提供的实验器材是原生的，缺乏筛选与设计，且这些器材是否适合学生操作，是否存在缺陷均不明确。对此，教师需要通过预实验，找到最佳的实验器材，或对原有的器材进行改进，或根据实验要求制作具有操作性、综合性的实验器材，为实验教学提供物质保障。

（二）设计步骤：缺乏铺垫与整合

难度较大的实验如果缺乏必要的铺垫，会使学生难以下手。对于中、低年级的学生来说，过于复杂的操作过程不仅会降低他们参与实验的积极性，还会使实验难以开展，导致实验教学事倍功半。且受时间、器材等的限制，一个完整的实验容易被分割成多个独立的实验，导致学生的实验体验大打折扣。在单元整体教学理念的指导下，教师可通过预实验将多个独立实验有机整合起来，使学生在课堂上获得连贯性的体验。此外，教师还需要根据学生的年龄特点，在操作规范的前提下对实验过程进行调整。

（三）观察结果：缺乏支架与呈现

课堂上，学生完成了操作活动却没有观察到明显实验现象或观察不到实验现象的情况时常出现，导致无法得出准确的实验结果。对此，教师可根据预实验，增加辅助支架，凸显实验现象，方便学生观察，帮助学生得出准确的实验结果。

（四）分析条件：缺乏预估与设计

由于缺乏对学生实验情况的预估和对实验活动的设计，课堂实验容易出现失控的情况。如何根据学生特点对实验的难易程度进行调整？预留多少时间给学生进行实验操作？如何把控实验节奏？这些问题需要教师根据预实验进行分析，确保课堂实验的顺利开展。

二、重构：提升实验教学效果

科学教学以学生为主体，学生在一节课中收获的多少是衡量这节课成效高低的一个重要标准。在小学科学实验教学中，学生的收获很大程度上源于实验操作过程、观察分析过程。因此，在课前，教师要通过预实验，明确实验所需的器材，规划实验步骤，选择凸显实验现象的支架，提供分析实验的条件，使学生在课堂实验中获得成功，提升实验教学的效果。以教科版《科学》为例，具体如下。

（一）甄选器材，优化操作

合理选择实验器材是实验成功的关键之一。教材部分内容没有标注实验所需的仪器的规格，教师要在预实验中对不同规格的仪器进行试验，寻求最佳的搭配。部分实验器材存在整合性较差的问题，导致学生在研究某一对象的多种性质时需要不断更换器材，不利于学生的操作和理解。在预实验中，教师需要根据研究对象的特点对实验器材进行整合、改进，使学生既方便操作，又易于得出结果。

◆案例1 四年级上册《运动与摩擦力》

在研究影响摩擦力大小因素的系列实验中，学生需要探索摩擦力大小与接触面、物体重量及物体运动方式之间的关系。教材要求学生准备无盖纸盒、木板、泡沫板、毛巾、钩码、弹簧测力计、可以放下纸盒的小车、胶带等器材。这些器材不仅样数多，使用起來也比较麻烦。教师通过预实验对器材进行改进，设计了研究影响摩擦力大小因素的实验套装（如图1）。

改进后的这组实验器材能够达到改变探究因素的目的。学生可以通过实验器材研究摩擦力大小与接触面、物体重量及物体运动方式三者之间的关系（如图2）。

教师通过预实验对实验器材进行改进，达到了操作性强、功能多样、操作用时短、自由度高的效果。这样，学生在实验过程中既能保质保量地完成任务，又能进一步拓展其他材料展开探究。

（二）规范步骤，简化操作

在预实验中，如果教师发现实验的难度较大，就需要对实验步骤进行细化，降低操作难度。尤其是在学生未建构相关前概念的情况下，更需要提前进行铺垫。对于需要学生寻找规律的实验活动，教师要引导学生从知识经验出发，发挥学生的主观能动性，让学生经历探究过程，得出科学规律。

◆案例2 三年级下册《月相变化的规律》

本节课的探索环节是让学生观察月相图片，并试着对不同的月相图片进行排序。学生虽然在二年级时已经对月相有了一些了解，但让他们在三年级时直接对月相图片进行排序，难度较大，容易导致活动时间过长，教学效果不明显。教师通过预实验，根据三年级学生的年龄特征进行调整，为学生提供了“观察月相”的卡片（如图3），让学生先进行为期一个多月的实际观察，并对应日期记录月相，再在课堂中让学生将本人的观察结果与月相卡片进行匹配，从而帮助学生认识各种不同的月相以及它们在一个农历月中出现的先后顺序。

增加观察月相的任务，不仅规范了实验流程，还降低了实验难度。经过这样的学习，学生对月相的变化规律有了较深的认识与理解。

（三）放大现象，易于观察

1.搭配素材，放大实验细节

进行预实验时，教师要关注实验现象不明显的情况，并通过改进器材、调整操作步骤等方法重新设计实验，放大实验细节，便于学生观察。

◆案例3 四年级上册《声音是怎样产生的》

本课教材的探索活动要求学生通过弹拨橡皮筋、拨动钢尺、击鼓、敲击音叉等方式，认识到这些器材是通过振动发出声音的，并尝试用手轻轻触摸还在发声的物体来感受振动。通过预实验，教师发现通过观察和触摸这些发声物体确实能够感受到它们的振动，但效果并不明显。如何凸显发声物体振动的现象？在设计实验时，教师考虑增加一些材料，如在鼓面上撒一些碎纸屑，在音响正前方摆放一排点燃的蜡烛。碎纸屑和蜡烛的运动分别由鼓面和音响的振动造成，在它们的辅助下，实验现象更为明显。

这样，学生不仅能达到本课的基本要求，还能在放大的现象中观察到原本不易察觉的其他细节，他们对事物的规律也有了更深的认识。

2.设计材料，外显隐匿现象

科学实验中，有一些现象是不可见的，如三年级上册《空气能占据空间吗》《风的成因》、五年级下册《热在金属中的传递》《热在水中的传递》等课的实验。对此，教师要在预实验中找到能凸显这些不可见现象的方法，便于学生观察。

◆案例4 五年级下册《热在金属中的传递》

“热在金属中的传递”的现象是不可见的。教材选择了涂蜡或涂感温油墨的方式，让学生通过观察蜡的状态或感温油墨的颜色变化情况，来推测热在金属中的传递。在预实验中，教师发现利用蜡或感温油墨确实能达到呈现热传递方向的效果，于是考虑能否将热传递情况通过数字进行量化。因此，教师在实验中准备了多支有金属感温头的电子温度计，将感温头按一定间隔距离固定在金属棒上。当金属棒一端开始加热后，学生就能通过电子温度计上的读数来确定热传递的方向，并比较不同部位的升温速度，为后续学习打下基础。

3.多维展示，呈现立体动画

科学课堂中，有一部分内容是以模拟实验的形式进行教学的，如“宇宙”专题。通过预实验，教师尝试调整模拟实验的材料、操作活动及研究形式，利用现代信息技术，帮助学生认识天体运行系统。

◆案例5 六年级上册《地球的公转与四季变化》

“宇宙”专题对学生来说，是非常抽象的。以《地球的公转与四季变化》一课为例，对于什么是公转，地球的公转与四季变化有什么关系等问题，仅通过教材中的“地球公转示意图”，学生难以得出答案。因此，教师运用现代信息技术，利用动画动态演示地球在自转的同时围绕太阳进行公转，并加上太阳直射点变化的动画，深化学生的认识。在动画的演示过程中，地球表面的明暗变化、极昼极夜的现象都清晰可见。

（四）估测条件，便于实施

1.调整实验难度

教材中的个别实验对学生来说难度很大，如果以教材安排的材料及步骤进行实验，大部分学生很难完成。对此，教师要在确保达成本节课教学目标的前提下，根据预实验的实际情况，适当调整实验难度，确保学生顺利開展实验。

◆案例6 六年级下册《设计塔台模型》

本课中，教材提供的材料是70根20厘米长的吸管，要求学生通过胶带进行固定。教师在预实验中发现，想要达到评价表中的塔台高度要求——达到60厘米的高度，必须保证吸管与吸管之间互不重叠，完全靠胶带固定。但这样的固定方式会导致塔台无法具备良好的承重、抗风、抗震能力。也就是说，塔台的高度要求与塔台的各项能力要求无法同时达到。因此在实验教学中，教师将塔台高度要求从60厘米改为55厘米，留出5厘米的长度让学生在吸管接口处进行自由发挥。经过这样的调整，学生制作出了兼顾高度、承重、抗风、抗震能力要求的塔台模型。

2.实验环节把控

在高年级的实验教学中，经常会出现一节课包含多个连贯性实验的情况，实验与实验之间存在递进关系，对教师的引导和调控能力提出了较高的要求。预实验可以帮助教师合理分配各实验环节的时间，保证连环实验能够在规定时间内完成。

◆案例7 六年级上册《电和磁》

本课中含有三个实验，旨在让学生理解电生磁的现象和原理。三个实验的时间该如何分配？教师可以根据预实验的情况进行安排。学生在四年级时学过简单电路，到六年级时对该知识已经有些模糊。实验一要求学生通过组装一个简单电路来观察指南针的变化，需要给予一定的时间。实验二要求学生将简单电路转换为短路状态，操作起来相对简单，时间可以短一些；实验三要求学生做一个线圈，在短路的状态下给线圈通上电，并尝试在不同的位置放置线圈，观察怎样能让指南针偏转角度最大，也需要较多的时间。具体时间分配如图4所示。

通过预实验，教师能更合理地分配正式实验中各环节的时间，让学生在课堂上经历由易到难的学习过程。每个环节中，学生都能进行充分的探究，且各环节紧密关联，使知识的学习有序推进。

通过预实验，教师对后续教学中的各项活动和实验设计有了较为准确的参考依据，能够合理安排教学环节，甄选器材，规范操作，放大实验现象，把控实验难度，提高学生的学习效率。

参考文献：

［1］蒲长宇.小学科学教师预做实验的作用［J］. 小学科学（教师版），2016（12）：34.

［2］薛梦.预见不再错过：浅谈科学实验教学中预实验的重要作用［J］.小学科学（教师版），2013（3）：61.

［3］陈秀玉. 宜未雨而绸缪   毋临渴而掘井：小学科学预实验教学案例集［J］.名师在线， 2016（2）：61-63.

［4］龚子东，李晓燕.论预实验在实验教学中的作用［J］.实验教学与仪器，2006（6）：14.

（浙江省温岭市锦园小学）