浅谈科学课程实验材料的选择与优化

来源:用户上传      作者:陆海兵

　　［摘 要］科学实验是科学课程的重要组成部分，是学生学习科学知识的重要途径。科学实验离不开实验材料，实验材料的选择和使用对实验能否顺利进行具有重大影响。教师应当基于实验内容和实验目的，有意识地对实验材料进行选择和优化，帮助学生更好地开展实验活动，有效地促进学生科学素养的提高。
　　［关键词］科学课程；实验材料；选择与优化
　　［中图分类号］ G623.6 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1007-9068（2023）03-0083-03
　　科学实验是科学课程的重要组成部分，也是学生学习科学知识的重要途径。要想顺利地引导学生在课堂上亲历科学、体验科学、感悟科学，就要为学生创设真实的实验环境，让学生亲自动手进行实验操作，亲历科学探究的具体过程。
　　开展科学实验需要配套的实验材料。配置合理的实验材料能够帮助学生顺利地开展实验活动，有助于获得正确的实验成果，从而激发学生学习科学的兴趣，提高科学课堂的学习效率。为此，笔者在对实验材料的选择与优化方面进行了积极探索。
　　一、实验材料的提供要有顺序性
　　一堂科学课往往需要学生掌握若干知识点，这些知识点一般按照由易到难、由初步了解到深入研究的规律逐步展开。如果教师在课堂伊始就将本节课所有的实验材料一股脑儿地全都发放给学生，学生在短时间内就要接受大量新鲜事物，这样很容易导致学生注意力的分散，使他们的专注度降低，从而影响实验效果和学习成效。因此，在进行科学实验教学时，教师应按照实验的顺序，依次向学生提供实验材料，让学生逐渐熟悉实验材料，从而更好地体会整个实验过程。
　　如苏教版科学教材三年级上册《空气占据空间吗》一课的教学目标是让学生明白空气也会占据一定的空间。教材中列出的相关实验材料有很多，如小口瓶、漏斗、注射器、橡皮等。部分教师为了节省课堂时间，在课始就把这些材料发给学生。这看似节约了发放实验材料的时间，实则会导致学生的注意力被大量的材料分散，且学生不知道该从何处下手。因此，笔者在指导学生进行实验时，会根据实验内容，按顺序发放实验材料。例如，做“挤压注射器里的空气”这个实验时，需要的材料只有注射器和橡皮。笔者先让学生把先前使用过的实验材料全回收到实验盒里，然后让每个学习小组派一个代表上前领取新的实验材料并带回各组。这样，学生的实验台上就只有注射器和橡皮，学生的注意力就集中到这两个材料上了。这一实验主要是通过挤压注射器里的空气，观察活塞位置的变化和手的感觉来学习空气在密闭的容器里是可以被压缩的、压缩空气具有弹性等知识。在实验开始之前，笔者先向W生提出本次实验的任务：挤压注射器里的空气，说说你的新发现；然后向学生介绍注射器的组成以及筒身上的刻度，让学生自由地推拉注射器的活塞，并提示学生在拉动注射器的活塞时不能用力过猛，以免把活塞拔出来。在学生掌握了注射器的特性以后，笔者组织学生设计实验步骤：把活塞拉开一段距离后，将针筒口顶住橡皮，记下此时活塞所处的位置，然后将活塞推进去直到推不动为止，再次记下活塞的位置。在学生依据所设计的实验步骤进行实验操作的过程中，笔者适时提示学生要始终将针筒口顶住橡皮，并及时记录实验结果。
　　科学课程中需要探究的问题具有层次性。因此，在科学实验中，每组实验材料的提供应随教学进度依次呈现。只有这样，才能排除其他实验材料的干扰，学生在实验时才能做到心无旁鹜、专心致志，从而获取正确的实验信息，在探究与实践中习得知识并感受到探究的快乐。
　　二、实验材料的出示要有趣味性
　　部分三年级学生的学习专注度不高。在科学实验教学中，倘若教师能通过富有趣味性的方式出示实验材料，则能够更好地激发学生的学习兴趣，促使学生探求新知。
　　例如，苏教版科学教材三年级上册《食物与营养》一课，要求学生通过实验检测食物的营养成分，了解哪些食物中含有淀粉。学生喜爱吃的食物多种多样，如面包、牛奶、猪肉、鱼等。课前笔者让学生准备一些自己生活中常吃的、便于携带的食物带到课堂作为实验材料。笔者则准备了土豆、萝卜、红薯等蔬菜，并将它们放在一个纸箱里。这些蔬菜都是学生在生活中常见的食物，如果笔者在课堂上直接把这些实验材料呈现在学生面前，则难以激发学生的学习兴趣。于是，笔者变身为“魔术师”，在课堂上“变魔术”。笔者先出示一瓶红棕色液体，让学生猜一猜这个瓶子里装的是什么。学生的好奇心一下子就被调动起来，有的学生猜测它是可乐，有的学生猜测它是红墨水，有的学生猜测它是红茶……笔者打开瓶盖，让坐在前排的学生闻一闻，马上就有学生闻到了酒精味，猜测瓶子里装的是红酒。“到底是什么呢？”笔者故意卖关子，“等一会儿我们要通过实验来认识它。”接着，笔者晃动纸箱，让学生猜测纸箱里装的是什么。学生听到纸箱里传来咚咚响的声音，就猜测里面是硬糖、饼干之类的食物。在学生的期待中，笔者从纸箱里拿出半个土豆，神秘地说：“今天老师要变一个魔术，要让这个黄色的小家伙变颜色，你们相信吗？”这激起了学生强烈的学习兴趣。在学生的注视下，笔者用滴管取了一点瓶子里的红棕色液体，滴在土豆上，顿时出现了“奇迹”：土豆变成了蓝色。学生都瞪大了眼睛：“这是怎么回事呢？”于是，笔者向学生介绍，红棕色的液体名叫碘酒，是著名的“变色大王”，只要遇到淀粉，它就会变成蓝色。学生一听就明白了，原来土豆里含有淀粉，所以碘酒滴在土豆上就变成了蓝色。随后学生提出猜想：“是不是用碘酒就可以测出食物里是否含有淀粉呢？”接下来，笔者让学生把自己带的食物拿出来，再把碘酒和萝卜片、红薯片等实验材料分发给学生。学生都兴致勃勃地展开了探究。
　　在上述实验中，出示实验材料时，笔者用一个小小的讲授技巧给碘酒戴上了神秘的“面纱”，成功地将学生的注意力都集中在这一瓶不明液体上。学生对它究竟是什么物质产生了好奇，对它为什么能使土豆变色产生了学习兴趣。在知道碘酒的特性以后，学生由此及彼，通过实验去验证所学知识，在不知不觉中“卷入”科学探究中。

　　三、实验材料的选择要有生活性
　　实验材料是学生掌握科学知识、探究科学问题的重要载体。许多科学现象都来源于实际生活，与学生的生活密切相关。因此，实验材料的选择应该具有生活性，最好是随时可见、随处可得的材料，这样能够帮助学生纠正实验材料是高不可攀的错误认知，对科学实验产生亲切感。学生在课堂内获取实验经验以后，能够将学到的知识延伸到课外，在日常生活中自主进行实验操作，进而发现更多的科学小知识。
　　如苏教版科学教材三年级上册《认识液w》一课设计了“寻找辨认生活中的液体”这一活动，要求学生列举出生活中各种各样的液体，说出它们属于液体的理由，并归纳出液体的共同性质。上课时，笔者拿出一瓶矿泉水，打开盖子后把里面的水分别倒在量杯里和水瓶的盖子里，让学生说说水的特性。师生共同探讨出液体的特征：水有一定的质量、没有固定的形状、可以装在容器里。随后，笔者让学生找一找教室里还有哪些物质属于液体。学生通过观察发现，饮水机中的水、酒精灯里的酒精是液体。笔者进行追问：“那么家里有哪些物质是液体呢？”随后用多媒体出示厨房的图片，学生发现酱油、醋等常见的调味料也是液体。为了打开学生的思路，笔者又出示卫生间的图片，让学生找一找卫生间环境中存在的液体。学生很快就提出洗发水、沐浴露等都是软软的、能流动的、没有固定形状的物质，但又心存疑惑：“这些洗涤用品质地较厚，和水的模样很不相同，到底是不是液体呢？”这时，笔者引导学生将这些洗涤用品与水进行对比，发现它们都是会流动的，只不过它们的黏稠度比水大了许多，所以学生判断这些洗涤用品也属于液体。针对学生容易依靠“会流动”这个特征来判断某一物质是否属于液体，笔者又出示了沙漏，让学生观看沙漏中沙子的运动状况，并判断“流动的沙子”是否属于液体。通过观察，学生发现沙漏里流动的沙子是细小的颗粒，从而明确了流动的沙子不是液体。由此，学生又提出疑问：“飘动的烟雾是不是液体？”学生的思维在生活性实验材料的运用中得以激活，把课堂探究引向了深处。
　　在科学实验中选用贴近生活的、常见的实验材料，让学生认识到生活中到处都有科学，明白科学实验并不只是在课堂上才能进行，在潜移默化中帮助学生形成了良好的科学实验意识。只要做一个有心人，在生活中到处都能学到科学知识。
　　四、实验材料要具有操作便捷性
　　不同于其他的基础类学科，小学科学课的课时较为有限，所以在有限的科学课堂上让学生又好又快地学习到知识是教师的目标。在现阶段的小学科学课堂中，往往存在着实验器材组装困难且烦琐、操作难度高等问题。这些问题会导致实验环节占据大量的课堂时间，进而压缩了之后对实验结果进行观察、分析和总结的时间，不利于学生更好地去理解实验原理、概括实验结论。因此，寻找措施去提高科学课堂教学效率便成了当务之急。教师应该从问题的根源出发，采取简化实验材料的方式，以使实验操作更具简便性，让学生能有充足的时间去探索实验原理和结论。
　　例如，青岛版科学教材三年级下册《玩滑梯的启示》一课中，要求学生通过实验探究摩擦力的大小和什么因素有关。按照教材的要求，教师在课前准备了长木板、毛巾、橡皮筋以及被拉动的物体等相关实验材料。实验的第一步是用橡皮筋去拉动一个物体，使它在光滑的木板上匀速移动，并观察橡皮筋的长度变化。部分教师选用的实验材料难以用橡皮筋固定，无形中浪费了实验时间。对此，教师可以准备一些带钩子的物体，以便更好地将橡皮筋固定在该物体上。实验的第二步是在铺上毛巾的木板上，再次用橡皮筋去拉动该物体。但在实际操作过程中，由于木板过于光滑，铺在木板上的毛巾会被物体带着走，从而不利于实验的顺利完成。根据上述情况，教师可以选择同样具有较大摩擦效果的砂纸，并用双面胶将其固定在木板上，以保证砂纸不会被轻易移动。实验的第三步是在光滑的木板上，用橡皮筋去拉动不同重量的物体，此时教师若选用各种重量不同的物体进行实验，往往会产生实验材料不易寻找以及物体重量难以合理控制等问题，进而加大实验的难度。因此，教师可以选择用钩码盒代替被拉动的物体，当需要改变物体重量时，只需要改变盒内的钩码数即可。通过对实验材料的优化，学生最终顺利地在实验中得出了摩擦力的大小与物体表面光滑程度以及物体重量有关的结论。
　　教师通过优化每一个实验环节的材料，使得实验操作更具操作便捷性，在保证实验结果科学性的同时，大大缩短了实验操作的时间，让学生有了更加充足的时间去思考，从而在简单易懂的科学实验中习得并内化科学知识。
　　五、实验材料的准备要有科学性
　　部分三年级学生的实验经验不足，在进行实验时，往往会因为没能较好地把握各个实验环节而造成实验材料的浪费。因此，教师要善于从学生的角度来准备实验材料，尽量安排符合学生实际操作能力的实验材料。这样既能帮助学生顺利开展实验，又能避免实验材料的浪费。
　　如苏教版科学教材三年级上册《把盐放到水里》一课主要探究盐在水中的溶解情况。在开展“100毫升水能溶解多少克盐”这个主题的实验时，笔者先提出实验中常见的问题，让学生设计实验方案，如“怎样放盐？”“每次放多少盐？”“什么时候停止放盐？”“怎么记录？”等，然后引导学生对照教材中的实验步骤完善自己的实验方案。这时，学生产生了疑问：怎么做到每次加相同质量的盐？“相同质量”具体是多少克？基于此，笔者事先把盐按5克一份进行分装，每组发10份分装好的盐，并分配给每组一个量勺，量勺的容量为1克。这样学生在进行实验的时候就可以逐份、等量地加入盐。当盐溶解得很慢时，就用量勺一点一点地加盐；当盐无法再溶解时，就停止加盐。通过实验，学生总结出在20摄氏度的100毫升水中大约可以溶解36克盐的结论。
　　对实验材料进行科学地细分，极大便利了学生的实验操作，并有助于学生把各项实验数据记录清楚，确保实验结果的准确性。这样的方式不仅有利于科学实验井然有序地开展，而且有效地避免了学生在实验时随意操作造成的浪费，既提高了实验质量，又节约了实验成本。
　　总之，对科学课堂中的实验材料进行选择与优化大有讲究。根据不同的实验内容选择相应的实验材料，优化出示实验材料的顺序、方式、组合等，可以提高实验的趣味性和有效性，确保实验的顺利进行，从而更好地培养学生的科学素养，提升学生的综合能力。
　　［ 参 考 文 献 ］
　　[1] 吴军.材料成就实验 实验成就课堂：例谈小学科学实验材料的优化[J].新教育时代电子杂志（教师版），2018（46）：24.
　　[2] 周伟军.刍议科学实验材料的优化[J].教学月刊小学版（综合），2015（Z1）：43-45.
　　（责编 韦於坊 杜 华）


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