低成本 高價值

在當(dāng)前科學(xué)課程教學(xué)改革中，倡導(dǎo)利用身邊隨手可得的材料進(jìn)行科學(xué)探究活動，如用手摸木尺和剪刀，感受熱的良導(dǎo)體和不良導(dǎo)體；用摩擦過的梳子引起爆米花的亂撞亂跳來演示摩擦生電；用盛水的玻璃杯和白紙來觀察太陽光的顏色；用拉不動重疊書頁的兩本書來研究摩擦力等等。

1 科學(xué)課程低成本實(shí)驗(yàn)的教育價值

1.1 激發(fā)探究興趣

對于實(shí)驗(yàn)，學(xué)生大都具有強(qiáng)烈的操作興趣，希望能親自動手。科學(xué)課程低成本實(shí)驗(yàn)，成本低廉，操作簡便，現(xiàn)象新奇，效果明顯，能滿足不同程度、不同個性、不同興趣的學(xué)生的探究需求，激發(fā)學(xué)生探究科學(xué)的興趣，深受學(xué)生的喜愛。

如教學(xué)《常見的動物》時，一些學(xué)生提出要研究蜘蛛，一些學(xué)生提出要研究青蛙。師生一道操作了“給青蛙催眠”和“蜘蛛上當(dāng)”2個實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解了青蛙和蜘蛛的一些生活習(xí)性，激發(fā)了研究動物的濃烈興趣。

“給青蛙催眠”實(shí)驗(yàn)：用手抓住青蛙，將它翻過身放在桌上，用手輕輕敲打它的肚皮，青蛙開始時掙扎幾下，隨后就不動了；過一會兒，將青蛙翻轉(zhuǎn)過來，輕輕敲擊它的頭部幾下，青蛙就蘇醒了。由此，學(xué)生知道了青蛙的催眠是一種自我保護(hù)的方式。

“蜘蛛上當(dāng)”實(shí)驗(yàn)：先將頻率為每秒鐘200次的音叉在墻上或硬物上碰撞一下，再將嗡嗡作響的音叉接觸蜘蛛網(wǎng)，可看到蜘蛛急不可耐地向音叉跑過來。在實(shí)驗(yàn)中積極討論，既知道了“蜘蛛織好網(wǎng)后，會耐心地等待昆蟲的到來，一旦有昆蟲落網(wǎng)，蜘蛛就會通過網(wǎng)上傳來的振動，來判斷是什么昆蟲“的科學(xué)道理，也了解了“蒼蠅翅膀的振動頻率為每秒鐘200次，是蜘蛛的美食”的生活常識。

1.2 理解科學(xué)知識

科學(xué)低成本實(shí)驗(yàn)雖在選題、取材、時空上都比課堂教學(xué)有更大的靈活性，但它始終是課堂教學(xué)的延伸和補(bǔ)充。只有緊密結(jié)合教材的內(nèi)容而精心設(shè)計和操作一些低成本實(shí)驗(yàn)，才能讓學(xué)生將所學(xué)的知識真正整合為個體的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，才能使課本知識得到進(jìn)一步的鞏固和提高。

如在教學(xué)《電和我們的生活》時，學(xué)生們提出了很多問題：電看得見嗎？能不能用口嘗？能不能用手摸……教師引導(dǎo)學(xué)生積極探索，共同設(shè)計和操作如下2個實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生深刻地理解電的科學(xué)知識。

“品嘗電的味道”實(shí)驗(yàn)：將一塊鋁箔和一塊銀片重疊在一起，用舌尖舔舔它們重疊的地方，舌頭會感到微麻，同時也嘗到了一絲濃濃的香味。原來是把自己的舌頭變成了一塊電池，電子從鋁箔經(jīng)唾液到達(dá)銀片，然后從銀片與鋁箔接觸的地方直接返回鋁箔。當(dāng)電子經(jīng)過舌頭時，它們會刺激味蕾中的神經(jīng)細(xì)胞，這樣就嘗到了電的味道。

“觸電的感覺”實(shí)驗(yàn)：先用鐵釘在鐵片的中心打一小孔，用絲線穿過把它拴住；然后用毛皮用力摩擦塑料盤的內(nèi)側(cè)，用手提著絲線的一端，把鐵片放入塑料盤內(nèi)，用手指去接觸鐵片。當(dāng)用手指靠近鐵片時，會有微麻的感覺，同時可看到電火花，并聽見放電的聲音。原來是因?yàn)殍F片放進(jìn)塑料盤內(nèi)時，塑料盤上的電荷就會聚集到鐵片上，因而手指靠近鐵片時，就會有微麻的感覺，也能看見電火花，聽到放電聲。

1.3 提供探究空間

科學(xué)的本質(zhì)是探究，是不斷地追求真理和修正錯誤，是不斷地創(chuàng)新。低成本實(shí)驗(yàn)的材料雖然簡易，但要把事物的現(xiàn)象說明白卻不那么容易。而且，越是簡單有趣的現(xiàn)象，有時解釋起來越是費(fèi)事。所以說，通過低成本實(shí)驗(yàn)，將科學(xué)探究引到學(xué)生身邊，為學(xué)生提供廣闊的探究空間，能使學(xué)生通過類似科學(xué)家的探究活動，來理解科學(xué)概念和科學(xué)探究的本質(zhì)。

如“蜜蜂的數(shù)學(xué)才能”實(shí)驗(yàn)：將濃白糖水倒一些在小瓷盤里，第一天，把糖水盤子放在離蜂巢約5米遠(yuǎn)的地方；第二天，把糖水盤子移動到比原來遠(yuǎn)1米的地方；第三天，在第二天的基礎(chǔ)上，將盤子再移遠(yuǎn)1米的距離……這樣依此類推，蜜蜂就會在應(yīng)該放置糖水的新位置處等候。又如“倒翻陀螺”實(shí)驗(yàn)：在剖成半球形的乒乓球的剖面中間澆上一些蠟油，粘上一根火柴，火柴梗的露出端不能太長，制成“倒翻陀螺”；將“倒翻陀螺”的圓底著地，快速旋轉(zhuǎn)起來，當(dāng)陀螺圓底著地轉(zhuǎn)到快結(jié)束時，陀螺突然自動翻個筋斗，作轉(zhuǎn)柄在下、圓底在上的旋轉(zhuǎn)。這樣的實(shí)驗(yàn)怎么解釋呢？學(xué)生查資料、問老師、找家長，好像都不能圓滿回答，更加激勵他們認(rèn)真學(xué)習(xí)，深入探究。

1.4 培養(yǎng)科學(xué)品質(zhì)

有些科學(xué)實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生進(jìn)行較長時間的觀察、對比和研究，對于培養(yǎng)學(xué)生的耐心、毅力等科學(xué)精神很有作用。如“塑料袋內(nèi)掛滿水珠”實(shí)驗(yàn)：先用塑料袋把一株花盆里的植物從莖的基部以上全部包起來，用膠帶扎緊，不要漏氣；然后將包好的植物放在陽光下曬4—5個小時，仔細(xì)觀察會發(fā)現(xiàn)塑料袋內(nèi)掛滿水珠。學(xué)生在長時間的觀察和實(shí)驗(yàn)中，知道了植物根吸收的水分除一小部分被植物利用外，大部分由于蒸騰作用，從葉表面的氣孔排出體外，粘附在塑料袋上。

有些實(shí)驗(yàn)不會一帆風(fēng)順，當(dāng)實(shí)驗(yàn)不成功時，需要學(xué)生自己去分析失敗的原因，改進(jìn)方法，重新實(shí)驗(yàn)，直至成功，學(xué)生應(yīng)在一次次的失敗與改進(jìn)中，培養(yǎng)一絲不茍、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、追求真理、敢于創(chuàng)新的科學(xué)品質(zhì)。如“瓶子里的幽靈”實(shí)驗(yàn)：在玻璃瓶里倒入滾燙的熱水，3分鐘后，將瓶里的熱水倒掉，把氣球迅速地套在瓶頸上，將冷水澆在瓶腹上，發(fā)現(xiàn)氣球被一只看不見的魔手“抓”進(jìn)了瓶子里。在設(shè)計這個實(shí)驗(yàn)時，學(xué)生一般要試做多次，才會獲得成功。一些學(xué)生在選擇倒在玻璃瓶的水時，剛開始用冷水，不成功；又選用一般的熱水，還是不容易成功；最后選用滾燙的熱水，才獲得成功。對于選擇多長時間將瓶里的熱水倒掉，他們也經(jīng)過多次的試驗(yàn)，才確定“3分鐘”比較適宜。這樣，學(xué)生優(yōu)秀的科學(xué)品質(zhì)就在一次次的試驗(yàn)和改進(jìn)中得到培養(yǎng)。

1.5 培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力

1.5.1 觀察能力

觀察是實(shí)驗(yàn)的開始，是學(xué)生獲得感性認(rèn)識的源泉，是掌握科學(xué)方法的基礎(chǔ)。學(xué)生要對事物發(fā)展變化進(jìn)行觀察，如觀察“晾干衣物”實(shí)驗(yàn)：在有風(fēng)的天氣，將2塊濕毛巾分別放在晾衣繩和塑料桶里，可發(fā)現(xiàn)“有風(fēng)、顯露的面積大”能加快蒸發(fā)的速度。也可以對自然現(xiàn)象進(jìn)行觀察，如用放大鏡觀察雪花，可發(fā)現(xiàn)雪花是由許多單個的雪晶體構(gòu)成的。在實(shí)驗(yàn)和觀察活動中，學(xué)生的觀察能力得到很好的培養(yǎng)。

1.5.2 動手能力

勤于動手、擅長動手是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。學(xué)生在尋找材料、繪制設(shè)計圖、操作實(shí)驗(yàn)過程、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)中無不要手腦并用。同時，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中既要學(xué)會操作，更要大膽操作和創(chuàng)新性的試驗(yàn)，其動手能力才能得到明顯的提高。如學(xué)生在玩“甩漂漂石”的游戲中發(fā)現(xiàn)扁平、光滑的石塊作快速的水平運(yùn)動時能漂在水面上，垂直落下則沉于水底。這種現(xiàn)象使學(xué)生聯(lián)想到：塑料盤子平放在水面能漂浮在水面上，如果將塑料盤子豎直地放進(jìn)水里會怎么樣呢？于是馬上動手試驗(yàn)，以證實(shí)自己的想法，還用浮力產(chǎn)生的原因解釋這個現(xiàn)象，學(xué)生的動手操作能力得到很好的培養(yǎng)。

1.5.3 創(chuàng)新能力

培養(yǎng)有創(chuàng)新能力的學(xué)生是每個教育工作者義不容辭的責(zé)任。開展科學(xué)課程低成本實(shí)驗(yàn)，首先，必須利用生活中的常見物品來代替實(shí)驗(yàn)室中的儀器，這就要求學(xué)生充分發(fā)揮自己的創(chuàng)新思維，尋找可以替換的器材。例如“筷子提米”實(shí)驗(yàn)中，用普通的水杯很難成功，學(xué)生想到了用塑料杯來做這個實(shí)驗(yàn)。

其次，有了器材還要動腦精心設(shè)計，用簡單的實(shí)驗(yàn)來揭示科學(xué)原理，這需要學(xué)生具有創(chuàng)新能力。如學(xué)生有幾枚硬幣，銀行的工作人員卻說有2枚硬幣是假的，怎樣用實(shí)驗(yàn)來鑒別呢？在知道了假硬幣是鐵做的時，想到了用磁鐵來做這個實(shí)驗(yàn)：將2本書疊在一起放在桌子上，把第3本書靠在2本書上，形成一個斜面；把條形磁鐵放在這個斜面的中間，讓硬幣沿著磁鐵滑下“斜面”，滑到“斜面”下方的是真硬幣，被吸在了磁鐵上面的是假硬幣。

再次，需要學(xué)生主動地思考實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，促使學(xué)生逐步養(yǎng)成能思善想的探究習(xí)慣。如一位學(xué)生在家里打開果醬瓶蓋時，家長讓他將果醬瓶放在熱水龍頭下，用熱水沖果醬瓶的蓋子30秒鐘，然后打開。經(jīng)過試驗(yàn)，果然可以不費(fèi)力地打開果醬瓶的蓋子。這是什么原因呢？家人無法解釋，這位學(xué)生自己到學(xué)校圖書室去查閱資料，知道了果醬裝瓶的過程，結(jié)合學(xué)習(xí)過的熱脹冷縮的知識，理解了這個實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。

2 科學(xué)課程低成本實(shí)驗(yàn)的教學(xué)應(yīng)用策略

2.1 結(jié)合教材，隨堂實(shí)驗(yàn)

光靠教材中介紹的實(shí)驗(yàn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足教學(xué)需要，特別是在一些教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)上，沒有實(shí)驗(yàn)，光靠教師在課堂上反復(fù)講解，往往很難達(dá)到滿意的教學(xué)效果。此時，教師如果能根據(jù)需要，巧用學(xué)生所熟悉的材料，操作一些使學(xué)生有親切感、新奇感的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識，學(xué)生就很容易理解接受，難點(diǎn)就能迎刃而解。如教學(xué)《磁鐵的磁性》時，學(xué)生對磁鐵周圍存在著磁場很難理解，這時學(xué)生自己操作“看得見的磁場”實(shí)驗(yàn)：把磁鐵放在桌上，將塑料盤子放在磁鐵上面，再把鐵屑適量地撒在塑料盤子里，并不斷地用手敲擊塑料盤，可看到塑料盤上的鐵屑形成了一個圍繞著磁鐵向外散開的圖形，磁場的分布情況就形象地展示在學(xué)生面前，這同時也就攻克了教學(xué)難點(diǎn)。

2.2 配合練習(xí)，同步實(shí)驗(yàn)

一道好的習(xí)題，其本身就是一個科學(xué)問題，是人們根據(jù)實(shí)踐或?qū)嶒?yàn)編制出來的。如果在遇到一些較抽象的難解習(xí)題時，適當(dāng)配合同步的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，將習(xí)題所依托的問題情景再現(xiàn)出來，使學(xué)生身臨其境，動腦動手，觀察思考，就能幫助學(xué)生做好習(xí)題。如有一道這樣的習(xí)題：將鐵釘刺進(jìn)汽車輪胎，輪胎會爆裂嗎？學(xué)生由于沒有這方面的生活體驗(yàn)，根本無從答題。師生共同設(shè)計、操作了“刺不爆的氣球”實(shí)驗(yàn)：將氣球吹大，用細(xì)線扎緊氣球口，并在氣球表面上貼上一小片透明膠帶；用針從透明膠帶上刺穿氣球，發(fā)現(xiàn)氣球里的空氣慢慢地從針孔里漏了出來，沒有發(fā)出“砰”的響聲。這是由于透明膠帶比較結(jié)實(shí)，能抵抗壓縮空氣的力量，所以空氣是慢慢地漏出來。這樣，學(xué)生就很容易知道上面這道習(xí)題的答案了。

2.3 科技活動，課外實(shí)驗(yàn)

課內(nèi)教學(xué)內(nèi)容畢竟要受到教學(xué)大綱的限制，而課外科技活動無論在內(nèi)容的深度、廣度上，還是在活動的方式、方法上都有較大的靈活性，能夠搞得豐富多彩，更大限度地發(fā)展學(xué)生的興趣和調(diào)動他們的學(xué)習(xí)主動性。教師要引導(dǎo)學(xué)生充分利用課外時間，巧用身邊隨手可得的物品，因地制宜地開展豐富多彩的課外科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動，使實(shí)驗(yàn)向課堂外、向家庭、向更大范圍擴(kuò)展，讓學(xué)生學(xué)得主動，學(xué)得扎實(shí)，學(xué)得靈活，學(xué)得愉快。如學(xué)生在“冰的探索”的科技活動中，學(xué)生開展冰的探索，設(shè)計和操作有關(guān)冰的實(shí)驗(yàn)。

“結(jié)實(shí)的冰球”實(shí)驗(yàn)：把雪捏成一個堅(jiān)硬結(jié)實(shí)的小球，然后把它放在冰柜里半個小時，取出時雪球變成一個小冰球。“水在冰柜里膨脹”實(shí)驗(yàn)：裝滿水的塑料瓶，放到冰柜里，半天后取出，塑料瓶里的水結(jié)成了冰塊，膨脹到了瓶口外。“冰塊溶化”實(shí)驗(yàn)：在托盤上放置一個杯子并放入一塊冰，然后往杯中倒?jié)M水（冰塊的一大部分會高出水面），等待冰塊溶化；當(dāng)冰塊融化后，水不會溢出杯子。通過一系列對冰的探索活動，學(xué)生不但可以了解冰的特性，還可以在活動中培養(yǎng)科學(xué)的態(tài)度和創(chuàng)新的能力。

2.4 節(jié)假日期間自主實(shí)驗(yàn)

節(jié)假日期間有比較充裕的時間，這正是學(xué)生開展低成本科學(xué)實(shí)驗(yàn)的好機(jī)會。在教師和家長的鼓勵下，學(xué)生可以利用身邊物品和廢舊材料，自主設(shè)計、制作出很多妙趣橫生的實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)奇思妙想的樂趣。如利用水和家里常見的物品，自己創(chuàng)作和操作很多有關(guān)水的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，如巧換魚缸水、渾水自動變清、會“爬”的水、水變“膠水”、水拱成“山”、用水吸水、不漏的水等70余個有關(guān)水的實(shí)驗(yàn)，由此認(rèn)識水的好多作用。

科學(xué)課程低成本實(shí)驗(yàn)的形式靈活多樣，內(nèi)容豐富多彩，材料隨手可得，類型和層次千差萬別，能滿足各種不同學(xué)生的需要和愛好，非常適合學(xué)生自主開發(fā)和動手操作，發(fā)展學(xué)生的個性特長，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力。因此，開發(fā)和應(yīng)用低成本、高價值的實(shí)驗(yàn)并應(yīng)用于科學(xué)教育，是科學(xué)教師進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要探索的新的思路和方法。