“下水實驗”：小學科學有效備課的必要環節

高燕紅

摘要：在科學課中，教師在教學開展前親自設計并進行嘗試實驗，獲得第一手資料，從而有效指導學生科學探究的行為稱之為“下水實驗”。教師若不能扎實地開展“下水實驗”，必將大大降低課堂效率，“下水實驗”應成為科學教師有效備課的必要環節。教師通過對“下水實驗”的不斷重視和研究，可以彌補科學實驗材料的不足、改進實驗方法、關注細節問題、優化小組合作等，從而不斷提高課堂效率。

關鍵詞：小學科學;下水實驗;備課

中圖分類號：G623.9 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094（2015）01-0073-04

實驗是學生科學探究的重要手段，是培養學生探究能力和操作能力的重要途徑，也是當代小學科學學習的重要方式。作為小學科學教師，只有在課前積極開展扎實的“下水實驗”，才能有效指導學生在課堂上開展實驗探究，提高學生的實驗能力。教師“下水實驗”的實質就是一種實驗操作上的備課，是上課之前必不可少的環節，它可以避免教師在課堂教學中走彎路，可以從學生的角度去思考問題，發現問題，感受學生在實際實驗操作中會遇到的困難，幫助學生想一些應付困難的對策，并在課上及時做出針對性的調整，讓學生有效參與體驗探究活動。[1]如果教師沒有養成在每節課之前做“下水實驗”的習慣，很容易出現課堂上的一些尷尬。如筆者在執教《巖石會改變模樣嗎》這一課時，其中有一個內容是讓學生來模擬自然界中冷熱溫度的變化對巖石的影響。由于那天上課比較匆忙，筆者就沒有提前去做實驗，在課堂上直接將自己在野外撿拾的一些小石塊分發給學生來做，學生們異常興奮，紛紛用鑷子夾起小石塊在酒精燈上烤起來，然后放入冷水中，可是學生反復了好多次，都沒有發現預期的實驗現象：即小石塊開裂或者在冷水的杯中能看到一些碎屑。這時筆者心里有點急了，只能說大家再多反復幾次，耐心地看一下效果，可是做了很久還是沒有看到現象，這時筆者不知道該怎么向學生解釋了，頓時感覺課堂上很尷尬。最后筆者只好播放了一段相關的視頻才草草的將結論硬塞給了學生：巖石在冷熱交替變化的環境中會發生破裂，從而改變模樣。課后筆者請教了其他有經驗的科學老師，他們說做這個實驗前必須要對石塊有所挑選，必須選擇那些薄的、質地比較脆的石塊，這樣才能做出效果來。那次課堂上的尷尬給了筆者一個深深的教訓，那就是：在學生做實驗前，教師一定要對實驗所用的材料，實驗的操作方法，實驗的儀器設備等做充分的準備，也就是教師要做好“下水實驗”，保證學生在課堂上出現較理想的實驗現象，從而幫助他們得出正確的科學結論。

根據近幾年教學的經驗，筆者深深地認識到“下水實驗”的重要性，下面來具體分析一下，教師做“下水實驗”，可以解決教學中的哪些問題。

一、“下水實驗”有助于檢驗材料是否有缺陷

科學課上學生開展實驗是獲得知識、習得能力的重要途徑，同時科學實驗也是學生在科學課堂中最感興趣、最喜歡的一個活動，而實驗材料是學生進行實驗活動的必要條件。“材料引起學習，材料引起活動”，在探究學習中，教師為學生提供合適的、有結構的材料是學生進行探究學習的基礎和關鍵。學生通過對材料的操作、使用和思考，才能建構科學立體的概念，從中感悟獲取科學知識的方法和過程，培養他們科學的創造性思維，提升他們的科學素養。[2]因此，教師在開展教學前必須進行“下水實驗”，才能及時發現實驗材料的缺陷和不足，想辦法更換或改進實驗材料，使實驗呈現出最佳的現象，有效地幫助孩子們形成科學觀念。

如筆者在教學《米飯、淀粉和碘酒的變化》這一課時，為了給學生創設一個引人入勝的學習環境，決定采用這樣的導入方式來展開教學：課前先將淀粉溶解在水中，攪拌均勻，然后用毛筆蘸上淀粉溶液在白紙上寫上幾個字，提前寫好后曬干，曬干后白紙上就看不到任何東西了，然后將稀釋的碘酒噴到白紙上，淀粉遇碘變藍色，因此白紙上的字也就顯現出來了，學生會感覺老師像在變魔術似的，可以激發孩子們學習科學的熱情。這是書本上介紹的實驗方法，為了確保上課時能順利開展這個導入實驗，筆者抱著試試看的態度先進行了一番嘗試，選用了一般的A4紙按照上述方法進行操作，可是筆者發現實際現象并非如想象中那么美好，紙上并沒有出現清晰字跡，而是出現了一團藍色的模糊的字跡，實驗效果是很差的，學生肯定不會覺得這個實驗很神奇。筆者心想：怎么會這樣呢？這些字怎么會這么模糊呢？后來仔細琢磨了一下原因，猜想會不會是紙張的問題呢。筆者找來了各種各樣的紙，進行了不斷的嘗試，最終發現那種像書的封面比較硬的、光滑的、吸水性較差的紙才真正適合做這個實驗，用這樣的紙顯現出來的字是比較清晰的，實驗效果是非常好的。幸虧筆者提前做了“下水實驗”，發現了實驗材料的缺陷，及時地找到了最佳的材料，否則課堂上又會出現比較尷尬的情形了，會影響學生的學習興趣和學習效果。

上述案例讓我們不難看出教師“下水實驗”的重要性，它能使我們教師盡早發現材料的缺陷等問題，優化實驗器材。在平時的教學中筆者通過“下水實驗”還發現了很多有問題的實驗材料，如示數不夠精確的溫度計，不適合做驅動小車實驗的橡皮筋，以及南北方向標示錯誤的指南針等。

二、“下水實驗”有助于檢驗實驗方法是否得當

課堂上正確的操作方法可以幫助學生觀察到理想的實驗結果，是學生獲得正確結論的保障。教材上的實驗方法基本上是專業的研究人員的研究成果，在一定程度上是值得我們一線的教師信任的，但是影響實驗成功的因素有很多，專家在指導實驗方法時也偶爾會有一些因素考慮得不夠周全，這就要求我們教師作為教材的開發者之一，敢于挑戰權威，去嘗試和探索更好的方法。[3]有些實驗如果教師不提前嘗試一下，直接“照本宣科”地讓學生按照書本上的方法來進行實驗的話，很容易導致實驗的失敗，從而大大降低課堂的效率。

如筆者在教學《浮力》一課時，其中有一個實驗是測量泡沫塑料塊的浮力。教科書在第13頁提供了測量泡沫塑料塊浮力的方法（見圖1）：先用測力計測出泡沫塑料的重力，然后在杯底裝上一個小滑輪或者一個小鉤子，再利用細線繞過鉤子，一端系住泡沫塑料塊，一端掛在彈簧秤的鉤子上，測出這時測力計的拉力，然后根據公式F浮=G+F拉算出泡沫塑料的浮力。

圖1

按照這個測量方法筆者在課前也進行了操作，發現這個實驗操作起來是不方便的：1.因為在實驗過程中要求學生觀察泡沫塑料排開的水量與浮力大小的關系。可是若用水槽來做這個實驗時學生很難發現排水量的變化，因此很難幫助學生找到兩者的關系。2.實驗中用的滑輪會使細線在提拉過程中不小心滑出輪外，影響實驗效果，并且摩擦力較大，小滑輪下面是一個吸盤，太用力拉的時候，吸盤容易被吸起來，實驗就失敗了。當筆者在課前的“下水實驗”中發現了這些問題后，最后采用了如圖2的實驗方法：先用測力計測出泡沫塑料的重力，然后用500毫升的量筒代替水槽，這樣就可以很方便地測出泡沫塑料排開水的體積了，然后用三個鉤碼代替下面的吸盤，防止了吸盤因受拉力而脫落，然后讓帶有泡沫塑料的線穿過鉤碼，在線的一端用測力計來拉，自由地控制泡沫塑料塊的沉浮。根據公式F浮=G+F拉，很容易就測出了泡沫塑料所受的浮力，同時學生也能很方便地研究出物體排開水的體積和浮力大小的關系，即：物體所受的浮力越大，它排開水的體積越大;物體所受的浮力越小，它排開水的體積越小。

圖2

改進實驗方法可以幫助學生更好地完成研究任務，教師若不提前進行“下水實驗”，而讓學生直接按照書本上的方法來開展實驗，學生在操作時可能出現各種各樣的問題，不能很好地測出浮力，了解物體的浮力和排水量之間的關系。教師課前的“下水實驗”是非常必要的，它可以幫助教師及時發現實驗方法的正確與否，當實驗方法確實有問題時，教師應重新設計更加合理的實驗方法，避免課堂上因為實驗方法的不恰當而導致實驗的失敗。

三、“下水實驗”有助于教師提前預知實驗中的細節問題

正所謂“細節決定成敗”，實驗過程是一個復雜的過程，在實驗過程中經常會出現一些細節性的問題，如果教師不提前做一做“下水實驗”，這些細節問題可能會導致整個實驗的失敗或者無法讓學生得出科學的結論。因此我們要通過“下水實驗”盡可能地發現各種細節問題，這樣在課堂上遇到問題時，我們就可以游刃有余地解決了。

如筆者在教學《蚯蚓的選擇》這一課時，要求學生通過自主設計實驗，開展實驗來探究蚯蚓喜歡生活在什么樣的環境中。在課前筆者也親自抓了一些蚯蚓來試一試，在研究蚯蚓喜歡干燥的土壤還是潮濕的土壤這個問題時，筆者在一個盒子的兩邊分別裝上干燥的土壤和潮濕的土壤，然后在盒子的中央放上了幾條大小不一的蚯蚓，蓋上鞋盒蓋，過了幾分鐘，筆者打開鞋盒蓋發現：大多數蚯蚓都往潮濕的土壤中爬了，可是有一條蚯蚓在原地不動，一條蚯蚓竟然跑到了干燥的土壤中，這時筆者有點意外，蚯蚓不是都喜歡潮濕的環境嗎？為什么這兩條蚯蚓會出現這樣的情況呢？如果課堂上學生們也做出了這樣的實驗情況，該怎么向他們解釋呢。隨后筆者再仔細地觀察了這兩條“特殊”的蚯蚓，發現那條在原地不動的蚯蚓很細小，猜想對于比較幼小的蚯蚓，它的感覺器官可能還不是很靈敏或者活動能力太弱了，所以它才會出現在原地不動的情況。筆者到網上查找了相關的資料，猜想得到了證實。對于那條鉆進干燥的土壤中的蚯蚓，筆者也對它進行了一番觀察，發現它在放入盒中之前身上已經裹上了一些干土，也許正是這樣，蚯蚓皮膚表面的感覺器官受到了影響，因此不能做出正確的選擇。在正式上課時，有些小組也出現了類似的實驗情況，筆者引導他們對這些特殊的蚯蚓進行觀察，他們因此也能做出一些合理的解釋，從而幫助他們建立了科學概念：一般情況下，蚯蚓喜歡生活在濕潤的土壤中。

正因為筆者提前做了實驗，才發現了實驗中的這些細節問題，使筆者對課堂教學有了一個良好的預設，對學生可能會出現的一些情況了然于心，從而可以更好地幫助學生樹立正確的科學概念。

四、“下水實驗”有助于優化小組合作

義務教育小學科學課程標準指出：“培養學生對科學的興趣和求知欲，引領他們學習與周圍世界有關的科學知識，幫助他們體驗科學活動的過程和方法，使他們了解科學、技術與社會的關系，樂于與人合作，與環境和諧相處。”[4]這就要求我們的學生在探究科學的同時更要學會與人合作，與環境和諧相處。因此在科學課堂中我們主張“小組合作學習”，“小組合作學習”的特性是以學生為主體，采用自主、合作、探究的學習方式，培養學生自主學習意識和與人交流合作的能力。但是如何讓小組合作發揮最大的價值是我們教師一直在思考的問題。小組合作時經常會出現這樣的情況，即小組成員因為不能很好地配合，從而導致實驗數據出現較大的差錯或者不能獲得理想的實驗效果。因此教師在課前先來試著做一做實驗，這樣就可以關注到一些小組配合方面的問題，從而幫助學生實現小組合作的最優化，使學生獲得最理想的實驗數據，從而獲得科學的實驗結論。

如筆者在執教五年級上冊《我們的小纜車》這一課時，要求學生探究小纜車所受拉力的大小和小車運動快慢之間的關系。筆者在課前先做了一下實驗，發現要想測準每次小車運動所用的時間，必須做到小組成員之間親密配合，如果操作小車的同學和計時員之間不能很好配合的話，測出來的時間是不準確的。通過“下水實驗”，筆者發現如果在課堂上單靠教師語言講解實驗方法，是很難讓學生理解如何親密地配合開展實驗操作的，因此在上課前筆者先請幾個同學來演示這個實驗的過程，并錄像。這樣上課時，當學生還不明白如何協作配合時，筆者出示這段視頻，學生很快就掌握了實驗的具體操作方法，領悟了小組成員之間如何配合。教師通過“下水實驗”制作的這一段錄像，有效避免了學生因為小組的配合不恰當而浪費實驗的時間，得不到正確的數據，從而影響實驗結論的得出。

“下水實驗”可以讓教師想學生之想，幫助小組成員更加合理地分工與合作，從而在無形中幫助學生突破了實驗的難點，避免了一些學生容易犯的錯誤，真正幫助學生實現了小組合作的最優化，提高了課堂教學的效率。

科學課上課之前的“下水實驗”促使教師抓住教學的重難點，從思考“教師的教”轉為思考“學生的學”，從學生學的實際出發，思考如何讓學生探究得主動，探究得精彩，探究得有效。因此，科學課中“下水實驗”應該成為我們科學教師的職業習慣，成為我們科學教師備課的一種常用方式。在教學生之前自己先站在學生的角度去思考一下，嘗試一下，這樣我們就能和學生的心貼得更近，更能和學生產生思想上的共鳴。相信教師在課前沉下心來的思考和研究，會讓我們的科學課堂更加合理有效，讓孩子們在科學課堂中真正享受探究的樂趣。

參考文獻：

[1]王興林，蓋玲.讓“下水實驗”成為實驗教學的前奏[J].小學時代（教育研究），2011（1）.

[2]任存寶.合理選擇材料，提高實驗的有效性[J].科學課，2010（7）.

[3]陳紅芬.注重下水實驗[J].科學課，2010（9）.

[4]全日制義務教育科學（7—9年級）課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2007：2.

責任編輯：石萍

“Teachers Own Pre-class Experiment” and Effective Preparation for Primary School Science Classroom Teaching

GAO Yan-hong

（Taicang Mingde Primary School， Suzhou 215400， China）

Abstract： “Teachers own pre-class experiment” indicates that， before Science classroom teaching， teachers themselves design and carry out pilot experiment and obtain the first-hand data so that they could effectively guide students actions of scientific exploration. But if teachers can not do so， classroom teaching will definitely be less efficient， so this kind of teachers experiment should be the necessary step for their effective preparations for classroom teaching. Teachers constant emphasis and research could make up for lack of scientific experimental materials， improve the approaches， focus on the detailed questions and optimize group cooperation for a continuous improvement in classroom teaching efficiency.

Key words： Primary School Science; teachers own pre-class experiment; preparation for classroom teaching