創新實驗設計 教學事半功倍

張啟鈞

意大利作家瑪麗婭.蒙臺梭利在她的名著《童年的秘密》一書中說到：“我聽到了，但可能忘記了；我看見了，就可能記住了；我做過了，便真正理解了。”小學科學是以實驗為基礎的學科，精心設計實驗，讓學生通過親身實驗獲得知識是搞好小學科學實驗教學的關鍵。因此可操作的、成功的實驗是課堂教學的基石。但隨著小學科學課程改革的推進，科學課堂教學發生巨變的今天，科學課涉及到大量的實驗，根據小學生的認知水平，實驗課上的專用實驗器材遠遠不夠，一些問題也隨之出現，如學生配套實驗袋先天不足不可操作，實驗設計復雜難以實施，實驗抽象難以直觀等。對于這些現象，科學教師就須因地制宜適時改進。教學實踐證明，實驗設計的好壞直接關系到教學的成功與失敗。創新實驗設計，能使教學事半功倍。

先天不足，后天完善

一切科學都來自實踐，都是從科學實驗和生產實踐中總結發展起來的，小學科學也不例外。現如今配套的學生實驗材料袋卻存在著一些先天不足，學生實驗時缺乏可操作性，其結果就是浪費教師、學生的精力和寶貴的時間，更可怕的是它挫傷了學生的科學探究積極性，達不到實驗教學的目標。

在《熱》單元第6課《熱是怎樣傳遞的》中有兩個活動：熱在金屬條中的傳遞；熱在金屬片中的傳遞。通過實驗讓學生感知熱是怎樣傳遞的，明白熱總是從較熱的一端傳向較冷的一端。課文中的實驗要求在一段鐵絲上每隔一定距離用蠟粘上一根火柴，將鐵絲固定在鐵架臺上，火柴都向下懸掛，用酒精燈給鐵絲的一段加熱。觀察哪端的火柴先掉下來？課文的要求是用蠟粘，課前我讓學生進行嘗試，學生花了不少的時間，可一上課學生就向我抱怨，很多都說粘不牢，成功的寥寥無幾，上來展示時顫顫抖抖地又掉落了幾根。那么簡單的實驗為什么會不成功呢？問題究竟出在什么地方？

找問題：通過了解和自己親身實驗終于明白問題出在哪里。在日常生活中我們都知道蠟燭燃燒時流下的蠟會在桌上凝固。在本實驗中，蠟要先熔化成液體，然后滴在鐵絲上，再往上粘火柴，但蠟的凝固時間快，且熔化后粘性不大，所以很難粘上去，因此成功的不多。

創新：將蠟改為自行車用的彈珠潤滑油“黃油”。明白了其中的道理后，想了一想，什么東西粘性大呢？平時常能看見修自行車的師傅往軸承的彈珠上抹“黃油”，“黃油”能把鋼珠粘住！對，這東西可能行。教師分別創設了長條形金屬條、金屬圓環、正方形金屬片，交給學生去嘗試，經過一番忙碌，教室里響起了陣陣歡呼聲，實驗效果非常好。

在《沉和浮》單元第4課《空氣的熱脹冷縮》中，觀察空氣是否具有熱脹冷縮的現象。學生配套實驗袋中只有一個已黏連的小氣球，根本沒有課文插圖中的錐形燒瓶。如果瓶內的空氣體積膨脹，就會往外擠。

只要想辦法觀察到瓶內的空氣在往外跑，我們就知道瓶內的空氣在膨脹（課文中內容）。分析課文得知，氣球的脹與癟能反應出空氣的熱脹冷縮。而導致氣球脹與癟的是溫度的不同，因此不管是教師的演示實驗還是學生的分組實驗都需要準備熱水、常溫下的水、冰水，復雜異常。

找問題：問題是顯而易見的，按課文的實驗設計，需要一大堆的瓶瓶罐罐，以及不同溫度的三種水，同時還要保證氣球與錐形燒瓶接口的密封性，實驗效果還不具有震撼性，對學生的感官刺激不夠強烈，印象不深。總而言之，復雜有余，效果不足。

創新：實際上關于空氣的熱脹冷縮就已有成熟的經典實驗，我們采用平底燒瓶+橡膠塞+90度直角玻璃導管。實驗時用手掌捂、放燒瓶使燒瓶內的空氣熱脹冷縮來移動玻璃導管中的一段紅水。此實驗效果明顯，趣味性強，學生參與的積極性很高。教學中可利用教師的演示實驗來設計“比一比誰的熱量大的教學活動”吸引全班學生積極參與活動，達到教學的目的，克服了分組實驗需大量時間組裝的缺陷。

基于教材 創新設計

在《物體在水中是沉還是浮》一課中，實驗課要完成3個任務：

任務一：通過投放不同的物體，觀察物體是沉還是浮，依此引出學生自己判斷物體沉浮的標準。

任務二：通過學生投放身邊的更多物體，獲取更多“物體在水中沉浮”感性認知。由此引出實驗的目標“物體的沉浮與什么有關系”。10個學生會說出10個不同的答案。

任務三：通過實驗希望學生能總結出“物體的沉浮與物體的大小、輕重是否有關系”“是怎樣的關系”“還和哪些因素有關”等。

找問題：按照教材，教師這樣設計實驗：觀察木塊、石頭、小紙片、鐵蓋在水中的沉浮。一種方式是把這些物體放在水面；一種方式是把這些物體放在水底，觀察物體是沉還是浮。接著各小組把一些大小一樣、輕重不同，大小不同、輕重一樣，大小不同、輕重不同等一大堆材料放在一起，讓學生自行探究。結果學生實驗后一無所獲。學生無法從這些紛亂的實驗中得出正確結論，教學任務難以完成。

創新：教師對材料、實驗方式進行了大膽創新。首先教師用視屏呈現八種物體：小山芋、大山芋；小蠟燭、大蠟燭；玻璃片、玻璃瓶；回形針、鐵碗。讓學生預測這八種物體放入水中的沉浮現象。然后小組長每次拿出一組材料開展實驗并做好記載。

這個實驗，顛覆了同學們大腦中的固有思維：小的物體是下沉的，大的物體是上浮的的錯誤觀點。給同學們一個全新的觀念：同樣的物體，實心和空心，沉浮的現象是不一樣的，實驗任務得以順利完成。這樣的實驗更能激發學生的創新意識和動手做的能力。

只要科學教師常做有心人，肯沉下心去對實驗課進行分析、質疑、大膽改進創新，就一定能達到幫助學生解決疑惑、培養能力、提升素養的實驗教學功能。