淺談小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)化處理

1、 淺談小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)化處理 石佛聯(lián)校王皋如小學(xué)小學(xué)李建明 親身經(jīng)歷以探究為主的學(xué)習(xí)活動(dòng)是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的主要途徑。如何成功地引導(dǎo)學(xué)生在短短四十分鐘內(nèi)“親歷科學(xué)、感悟科學(xué)、體驗(yàn)科學(xué)”，經(jīng)歷像科學(xué)家那樣的科學(xué)探究過程？如何讓學(xué)生在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)獲得更多有價(jià)值的收獲，并少走彎路？我認(rèn)為首先應(yīng)從優(yōu)化實(shí)驗(yàn)材料做起。 學(xué)生實(shí)驗(yàn)離不開可供操作的材料，“材料引起學(xué)習(xí)，材料引起活動(dòng)”，材料的選擇與組織是上好實(shí)驗(yàn)課的首要條件，組織不同的材料或?qū)ο嗤牟牧系牟煌M織，學(xué)生經(jīng)歷學(xué)習(xí)的過程就截然不同。在探究學(xué)習(xí)中，為學(xué)生提供合適的、有結(jié)構(gòu)的材料是學(xué)生進(jìn)行探究學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。學(xué)生只有通過對合適的材料的操作、擺弄和

2、思考，才能使學(xué)生從中感悟獲取科學(xué)知識的方法和過程，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)造性思維，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。 一、優(yōu)化材料的選擇，提高科學(xué)探究效率 （一）材料種類要有典型性 材料并不是越多越好，也不是越好玩越好，教師應(yīng)該從學(xué)生的角度來審視與設(shè)計(jì)每一件材料，盡量選用與學(xué)生生活密切相關(guān)的、有普遍意義的、典型的材料，既能夠使學(xué)生順利通過對材料的探索獲取對事物的正確認(rèn)識，又避免材料準(zhǔn)備工作的費(fèi)時(shí)費(fèi)力現(xiàn)象。 如聲音是怎樣產(chǎn)生的一課，我首先把容易準(zhǔn)備的材料布置給學(xué)生，鼓勵(lì)每個(gè)學(xué)生準(zhǔn)備一把鋼尺和一枚皮筋，然后準(zhǔn)備了音叉與水盆、鼓與小泡沫塊等組合材料，隨機(jī)發(fā)給各小組做“聲音是否由振動(dòng)產(chǎn)生的”這一實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中允許小組間

3、互相交換材料。這樣，各小組既可以通過這些典型的材料來設(shè)計(jì)不同實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)，又可以依據(jù)自己的想法和意愿去實(shí)驗(yàn)：撥動(dòng)鋼尺或皮筋，學(xué)生直接觀察到了它們的振動(dòng)；敲擊鼓面，學(xué)生通過觀察鼓上小泡沫塊的跳動(dòng)感覺到了鼓面的振動(dòng)；把振動(dòng)的音叉放入水盆，學(xué)生通過觀察水面的波紋感覺到了音叉的振動(dòng)學(xué)生的在積極的操作中驗(yàn)證了自己的假設(shè)，在探究與實(shí)踐中獲取知識并感受到了探究的快樂。 （二）材料設(shè)計(jì)要有科學(xué)性 科學(xué)實(shí)驗(yàn)作為一種探究活動(dòng)，其本質(zhì)之一就是“實(shí)證”?？茖W(xué)是要講證據(jù)的，實(shí)驗(yàn)中的事實(shí)、數(shù)據(jù)就是有力的證據(jù)。教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生通過定量觀察、測量、記錄搜集科學(xué)事實(shí)和可靠證據(jù)來驗(yàn)證對問題的假說，但是，由于一些實(shí)驗(yàn)材料缺乏

4、科學(xué)性的原因，無效探究的現(xiàn)象還經(jīng)常存在，成為困擾一線科學(xué)教師的問題之一。 比如五下熱起來了一課，里面有一個(gè)活動(dòng)“衣服能給身體增加熱量嗎？” 對于五年級的學(xué)生來說，用溫度計(jì)持續(xù)測得不同時(shí)間段衣服里面的溫度變化，這樣的活動(dòng)還是比較簡單的，筆者根據(jù)教材的設(shè)計(jì)組織學(xué)生進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，可是測出來的結(jié)果卻讓人大吃一驚，測出是恒溫的小組只是個(gè)別（正確的），很多小組測得結(jié)果是的是：溫度慢慢升高了，他們的研究結(jié)論是：衣服能增加身體熱量；衣服能給身體增加熱量，只不過速度很慢；衣服的溫度會(huì)隨著時(shí)間的增長而緩慢上升；等等。這些結(jié)論顯然是錯(cuò)誤的，但為什么會(huì)這樣呢？究其原因是材料選擇的不科學(xué)！因?yàn)榻滩闹泻鲆暳藢Ρ葘?shí)驗(yàn)中條件的

5、控制，當(dāng)學(xué)生用同一個(gè)溫度計(jì)先測量衣服外的溫度，再測量衣服內(nèi)的溫度時(shí)，外界的氣溫已經(jīng)有所變化，筆者上課時(shí)正值午后，正在上升的氣溫影響了實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。我后來就改用了兩只同樣的溫度計(jì)，同時(shí)測量衣服外的溫度和衣服內(nèi)的溫度，這樣，即使外界的氣溫有變化，兩只溫度計(jì)上的讀數(shù)就都會(huì)顯示出來，對比后不難發(fā)現(xiàn)：衣服是不會(huì)給身體增加熱量的。 又如六下在星空中（一）一課，里面有“建一個(gè)星座模型” 的活動(dòng)，教材這樣設(shè)計(jì)的：用正方形紙板模擬天空，在上面打7個(gè)小孔，分別懸掛7顆的橡皮泥小球模擬星星，然后用投影從側(cè)面照射小球，看其在屏幕上的影子，從而得到北斗七星的圖像。我發(fā)現(xiàn)這個(gè)設(shè)計(jì)中存在著一個(gè)很大的問題：實(shí)際的北斗七星是自己

6、發(fā)光的，教材中用橡皮泥小球來模擬星星，并用強(qiáng)光從側(cè)面照射看橡皮泥小球的影子來得到北斗七星的圖像，這是與實(shí)際情況不符的。因?yàn)槿藗兤綍r(shí)看星座時(shí)，其平面圖像是在星星的原位置上得到的，只不過因?yàn)檫@些星星離我們太遠(yuǎn)而沒有三維空間的感覺而已，教材上的這種用投影的方式來得到平面圖像的處理，是學(xué)生所不能不理解的。筆者對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了這樣的改進(jìn)：把模擬星星用的橡皮泥改成了小電燈（筆者用的是發(fā)光二極管燈），用長短不同的電線把這些燈并聯(lián)在電路中與兩節(jié)干電池相連接。實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生只要透過一張半透明的塑料片，從不同的角度觀察這些“星星”并在塑料片上描畫出看到的圖像，就很容易得到不同形狀的“北斗七星”平面圖像了。學(xué)生也很容易

7、從該活動(dòng)中明白：星座是一些距離各不相同、彼此沒有聯(lián)系的恒星在天穹上的排列圖像。材料的改進(jìn)很快拉近了模擬實(shí)驗(yàn)與實(shí)際現(xiàn)象的距離，也提高了科學(xué)探究的效率。 （三）材料組合要有的啟發(fā)性 不同的材料預(yù)示著不同的現(xiàn)象，優(yōu)化材料的組合就是要給學(xué)生創(chuàng)設(shè)提出科學(xué)問題的情境，在教材內(nèi)容和學(xué)生求知心理之間制造一種“不協(xié)調(diào)”，使學(xué)生原有認(rèn)知與眼前現(xiàn)象發(fā)生強(qiáng)烈的沖突，造成學(xué)生意識中的矛盾激化，從而引導(dǎo)學(xué)生自己提出科學(xué)問題并積極地開展探究。 比如五下擺的研究一課，要讓學(xué)生自己提出“擺的快慢與哪些因素有關(guān)”的科學(xué)問題并展開實(shí)驗(yàn)研究，得到“擺的擺動(dòng)快慢與擺繩的長度有關(guān)、與擺錘重量和擺幅大小無關(guān)”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。我就在課開始時(shí)，只

8、為每組隨機(jī)準(zhǔn)備了一個(gè)支架、一個(gè)不同材料制成的同體積的擺錘、一根不同長度的線。讓學(xué)生先觀察自己組上的材料后做一個(gè)擺，并讓這個(gè)擺自由擺動(dòng)15秒時(shí)間。當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)每個(gè)擺的次數(shù)是不一樣的這一現(xiàn)象時(shí)，自然就聯(lián)想到各組操作材料的不同，于是就在提出了“為什么有的擺要快有的擺要慢？”“擺的快慢與什么有關(guān)？”的科學(xué)問題后，很快提出“擺的快慢可能與擺錘重量有關(guān)?！薄皵[的快慢可能與擺繩長度有關(guān)”、“擺的快慢可能與擺幅大小有關(guān)”的猜測，并積極地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，從而發(fā)現(xiàn)“擺的快慢只與擺繩長短有關(guān)，與擺錘的重量和擺幅的大小都沒有關(guān)系?！?可見，針對性和啟發(fā)性強(qiáng)的材料能幫助學(xué)生提出合理的、高質(zhì)量的科學(xué)問題了，有利于使學(xué)生更

9、自然地提出假說，并在此基礎(chǔ)上形成科學(xué)合理的探究方案，使實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)更加明確，從而提高探究效率。 二、優(yōu)化材料的呈現(xiàn)，提高科學(xué)探究效率 （一）材料的呈現(xiàn)要有趣味性 興趣是探求新知時(shí)最重要的推動(dòng)力，是構(gòu)成自主探索的最活躍成分。美國心理學(xué)家布魯納說：“學(xué)習(xí)的最好刺激，乃是對所學(xué)材料的興趣，要使學(xué)生上好課，就得千方百計(jì)點(diǎn)燃學(xué)生心靈上的興趣之火?！蔽以诮虒W(xué)“觀察水的特點(diǎn)”這一內(nèi)容時(shí)，考慮到水是人們生活中常見的自然事物，如果教師直接把一杯水呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生運(yùn)用一定的科學(xué)觀察方法來概括出水的特征，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣肯定不濃，勢必會(huì)影響探究的效率。于是，我就根據(jù)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的年齡特點(diǎn)，精心設(shè)計(jì)了課的導(dǎo)入環(huán)節(jié)，適度

10、地設(shè)置了一點(diǎn)懸念：用干凈的深色瓶子把要觀察的水“包裝”了起來，讓學(xué)生對瓶中的液體感到神秘，激發(fā)他們的探究欲望。我的設(shè)計(jì)是：先依次出示酸奶、油、雪碧、可樂這些學(xué)生熟悉的液體，讓他們很容易根據(jù)包裝認(rèn)出來，然后出示裝在深色啤酒瓶里的純凈水（除去啤酒瓶的蓋子和商標(biāo)紙），這時(shí)有的學(xué)生說是啤酒，但馬上就引來了其他學(xué)生質(zhì)疑，是酒？是醋？是醬油？是油？是水？學(xué)生們爭論不休，注意力都集中在這一瓶不明物質(zhì)上。“瓶子里裝的到底是什么呢？”學(xué)生迫切地需要去研究它！這樣就很快激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，自然地“卷入”到了科學(xué)探究中。在研究方法的討論中，學(xué)生都認(rèn)為要通過看、聞、摸等觀察方法進(jìn)行研究。有的學(xué)生一說到要嘗一嘗，馬上

11、就引來大家的反對，理由是可能對身體有害，教師則適時(shí)強(qiáng)調(diào)了平時(shí)很容易被學(xué)生忽略的“不認(rèn)識的物體不能隨便嘗”這一實(shí)驗(yàn)常規(guī)。如果沒有進(jìn)行精心的“包裝“處理，這樣的教學(xué)效果是很難達(dá)到的。（二）材料的提供要注意有序性 如果在確定科學(xué)探究問題后就把所有的材料都整齊劃一地發(fā)放給學(xué)生，會(huì)很容易造成學(xué)生注意力的分散，從而降低實(shí)驗(yàn)的效率。因?yàn)榭茖W(xué)課中需要研究的問題一般大多有層次、逐步提出的，所以實(shí)驗(yàn)材料的提供時(shí)機(jī)應(yīng)該隨教學(xué)進(jìn)度依次出現(xiàn)，每組材料的呈現(xiàn)要有極強(qiáng)的先后邏輯順序。 如教學(xué)科學(xué)三下物體在水中是沉還是浮時(shí)，教材在編排上就存在著嚴(yán)密的邏輯關(guān)系，使學(xué)生從模模糊糊感覺到物體的沉浮與輕重、體積有關(guān)，在后續(xù)活動(dòng)中又感

12、覺到沉浮與輕重、體積無關(guān)，最后又感覺到與輕重、體積還是有一定聯(lián)系的，這一個(gè)從模糊到清晰，從肯定到否定又再次肯定的歷程，都依賴于有結(jié)構(gòu)的材料。這些“有結(jié)構(gòu)的材料”只有隨著學(xué)生思維的步步深入而依次提供才能引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)到科學(xué)探究的過程與樂趣，使探究活動(dòng)循序漸進(jìn)。如果一開始就全部呈現(xiàn)，不僅無益于學(xué)生的探究活動(dòng)，反而會(huì)因?yàn)閷W(xué)生隨意擺弄而影響教學(xué)活動(dòng)的開展。 如我在馬鈴薯在水中是沉還是浮一課的問題情境創(chuàng)設(shè)時(shí)，就只給學(xué)生準(zhǔn)備了一小杯（250毫升）的清水和一個(gè)小馬鈴薯，把一個(gè)大的馬鈴薯和一大杯（500毫升）調(diào)制好的鹽水放與講臺上，然后師生一起把馬鈴薯放入水中，當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的馬鈴薯是沉而老師的馬鈴薯是浮時(shí)，就很容易從這兩個(gè)完全不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中去發(fā)現(xiàn)與提出“馬鈴薯的沉浮與什么有關(guān)？”的問題，也很容易作出“可能與馬鈴薯的大小有關(guān)?！薄翱赡芘c馬鈴薯的輕重有關(guān)?！薄翱赡芘c水的多少有關(guān)?！薄翱赡芘c杯子的大小有關(guān)?！薄翱赡芘c水的不同有關(guān)?！钡燃僬f，科學(xué)探究的秩序井然。但如果把上述的教師操作材料也同時(shí)提供給學(xué)生的話，很多學(xué)生就會(huì)忍不住偷嘗鹽水了，從而影響全體學(xué)生的思維與探究進(jìn)程了。 分階段、適時(shí)提供有結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)材料，不僅能有效地激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究興趣，而且能循序漸進(jìn)地增加問題的復(fù)雜性，使學(xué)生在逐漸復(fù)雜的問題中，思維活動(dòng)步步深入，步步推進(jìn)，在潛移默化中增強(qiáng)學(xué)生的探究