精設(shè)計(jì)巧改進(jìn)

小學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的過程，常常是從觀察現(xiàn)象、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)出發(fā)，經(jīng)過形象思維和抽象思維形成概念、規(guī)律，然后再回到實(shí)踐中進(jìn)行檢驗(yàn)，是一個(gè)“實(shí)踐——認(rèn)識(shí)——再實(shí)踐——再認(rèn)識(shí)”的過程。一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能夠幫助學(xué)生直觀清晰地觀察到現(xiàn)象，揭示實(shí)驗(yàn)所蘊(yùn)含的科學(xué)道理，從而建立科學(xué)概念，提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γl(fā)展科學(xué)思維，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)。反之，一個(gè)不合理、不適切的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不僅不能發(fā)揮其應(yīng)有的作用，甚至?xí)o教學(xué)帶來負(fù)面影響。

在實(shí)際教學(xué)中，我們經(jīng)常會(huì)碰到許多尷尬的現(xiàn)象，甚至導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)無法順利進(jìn)行，如學(xué)生配套的實(shí)驗(yàn)包先天不足不可操作；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)復(fù)雜難以實(shí)施；實(shí)驗(yàn)抽象難以直觀等。面對這些問題，我們應(yīng)當(dāng)精心設(shè)計(jì)，巧妙地對實(shí)驗(yàn)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行改進(jìn)，以保證科學(xué)實(shí)驗(yàn)高效地開展。

一、化偶然為必然

教材中的一些實(shí)驗(yàn)，學(xué)生操作時(shí)成功率不高，使得實(shí)驗(yàn)的成功很大程度上具有一定的“偶然性”，往往浪費(fèi)了師生的精力和寶貴的時(shí)間，甚至?xí)靷麑W(xué)生科學(xué)探究的積極性，無法獲得可靠的事實(shí)與依據(jù)。

《熱是怎樣傳遞的》一課有兩個(gè)活動(dòng)：熱在金屬條中的傳遞和熱在金屬片中的傳遞。希望通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生感知熱是怎樣傳遞的，明白熱總是從物體較熱的一端傳向較冷的一端。

教材中的實(shí)驗(yàn)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(tái)上，火柴都向下懸掛，用酒精燈給鐵絲的一端加熱，觀察哪端的火柴先掉下來。

根據(jù)教材的要求，課前我和學(xué)生用蠟進(jìn)行了嘗試，花了不少時(shí)間才把火柴粘在鐵絲上。一上課學(xué)生就抱怨火柴粘不牢，成功的小組寥寥無幾。我把事先準(zhǔn)備好的器材拿到講臺(tái)上展示時(shí)，顫顫巍巍地又掉落了幾根，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象無法觀察。這么簡單的實(shí)驗(yàn)為什么會(huì)不成功呢？問題在哪？通過觀察，我發(fā)現(xiàn)是蠟油的原因。蠟先要熔化成液體，然后滴在鐵絲上，再往上粘火柴，但蠟的凝固時(shí)間快（上這一課時(shí)天氣較冷），熔化后粘性不大，所以很難粘上去。

在思考用什么來代替蠟油時(shí)，我無意中發(fā)現(xiàn)了燒菜用的豬油。豬油凝固后具有粘性，相比蠟油要先加熱變成液體凝固后再粘火柴棒更加簡便，而且豬油受熱熔化快，實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間短。后來我又將火柴棒改為乒乓球，粘貼在鐵條上，這樣接觸面大，比鐵絲更容易粘貼。實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生能親眼觀察到豬油受熱慢慢熔化，隨后乒乓球掉落的過程，現(xiàn)象非常明顯。改進(jìn)后，每個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)都取得了成功。后來，也有老師在教學(xué)中采用修自行車的黃油、凡士林等替代蠟油，都取得了好的效果。

對于一些只能偶然成功的實(shí)驗(yàn)，教師應(yīng)當(dāng)重新設(shè)計(jì)和改進(jìn)，化偶然為必然。

二、化復(fù)雜為簡單

為了追求最佳的教學(xué)效果，很多老師在實(shí)驗(yàn)中費(fèi)盡了心思，在材料上也是不斷地推陳出新，不斷地做著加法，以求最大的效益。如果我們在實(shí)驗(yàn)中適當(dāng)?shù)鼗胺薄睘椤昂啞保炊鴷?huì)取得意想不到的的效果。

《輪軸的秘密》一課，一般采用螺絲刀來做實(shí)驗(yàn)。為了研究輪越大是否越省力，有的老師自制了類似“喇叭”的教具（前端小、后端大，并且前端剛好能夠套住螺絲刀的刀柄），不僅準(zhǔn)備時(shí)不方便、花錢多，而且有一個(gè)重要的問題：由于這一材料前端的口徑是固定的，螺絲刀刀柄的大小必須統(tǒng)一，教師還要為學(xué)生準(zhǔn)備好配套的螺絲刀。另一位教師只是給學(xué)生準(zhǔn)備了一塊毛巾，讓學(xué)生把毛巾裹在螺絲刀的刀柄上，增加了輪的直徑，學(xué)生就在實(shí)驗(yàn)中感受到了“輪越大越省力”。

前一位教師對教學(xué)不可謂不用心，在材料的改進(jìn)上花費(fèi)了大心思，可是，這樣的效果只要一條普普通通的毛巾就能達(dá)到，何不化復(fù)雜為簡單呢？

同樣可以化復(fù)雜為簡單的還有《下沉的物體會(huì)受到水的浮力嗎》一課，本課第一個(gè)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生設(shè)計(jì)如何測量下沉的物體受到水的浮力的大小，實(shí)驗(yàn)記錄表如下：

實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生掛上一個(gè)重物，按記錄表要求分三次實(shí)驗(yàn)。可問題來了，有的小組問重物怎樣算小部分浸入，大部分浸入？有的小組問測力計(jì)的指針只上升了一點(diǎn)點(diǎn)怎樣讀數(shù)據(jù)？原因何在？因?yàn)槭欠纸M實(shí)驗(yàn)，我們一般提供的重物是鉤碼。實(shí)驗(yàn)用的鉤碼的質(zhì)量是50克，重量約是0.5牛頓，它在水中受到的浮力約是0.1牛頓，而學(xué)生用的測力計(jì)的最小刻度一般是0.1牛頓。由于鉤碼高度小，要使一個(gè)鉤碼在水中分幾個(gè)層次浸入，學(xué)生不易把握，且數(shù)據(jù)在測力計(jì)上也很難反映出來。

為了解決這些問題，我為每組準(zhǔn)備了3個(gè)1號(hào)干電池，把3個(gè)干電池用透明膠帶綁成條狀，讓學(xué)生把3個(gè)干電池看作是一個(gè)整體，1個(gè)浸入水中為“小部分浸入”，2個(gè)為“大部分浸人”，3個(gè)浸入水中為“全部浸入”。這樣，學(xué)生容易把握好浸入水中的干電池?cái)?shù)，且每浸入水中一個(gè)干電池就有了0.45牛頓的浮力變化，效果明顯。三次實(shí)驗(yàn)以后，學(xué)生對數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察與分析后，很輕松地找出了水中物體浮力大小變化的規(guī)律。

化“繁”為“簡”，把復(fù)雜的事情做簡單，是教師在準(zhǔn)確把握教材的基礎(chǔ)上追求“簡約”課堂的手段，更是教師智慧的體現(xiàn)。

三、化抽象為直觀

心理學(xué)家魯賓斯坦指出，任何思維，不論是多么抽象和多么理論的，都是從分析材料開始。教師可以放手讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)規(guī)律、總結(jié)法則，但在這個(gè)過程中必須提供豐富具體的物質(zhì)載體，作為學(xué)生分析、綜合、比較、抽象、概括的例證。小學(xué)生的思維正處于從具體形象思維向抽象邏輯思維的過渡中，但仍以具體形象思維為主。因此，在教學(xué)中，我們應(yīng)給學(xué)生提供足夠的有結(jié)構(gòu)的材料，讓他們進(jìn)行有效的科學(xué)探究。

《光是怎樣傳播的》一課中，教材設(shè)計(jì)的是用三張?jiān)谕晃恢么蚩椎募埰懦梢慌牛诤竺娣乓粡垱]有打孔的白紙做屏，用手電筒照射，觀察光的傳播路線。

實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生能看到三個(gè)小孔在一條直線上的紙屏上會(huì)出現(xiàn)光點(diǎn)，而沒有在一條直線上的紙屏上不會(huì)出現(xiàn)光點(diǎn)。由“光點(diǎn)”得出“直線”，僅憑這些現(xiàn)象就說“光是沿直線傳播的”，對學(xué)生來說比較抽象也比較牽強(qiáng)。

如何改進(jìn)？在一次教學(xué)展示課上，有位教師設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)有了重大突破。教師將打孔的紙片改為紗網(wǎng)，紙片只在最后的屏上留下光點(diǎn)，紗網(wǎng)則在每張上都留下了光點(diǎn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)這些光點(diǎn)似乎在同一條直線上。教師又給每個(gè)組增加了一些紗網(wǎng)，紗網(wǎng)之間的距離變近了，可以發(fā)現(xiàn)，更多更密集的光點(diǎn)幾乎都在一條直線上。最后，教師利用課件展示如果有更多的紗網(wǎng)和更多的光點(diǎn)，把它們連起來，就形成了一條直線，這樣，學(xué)生很直觀地看到“光是沿直線傳播的”。接著教師又提供了第二組材料——塑料水管，塑料水管可改變彎曲度，能任意將其變成直管或彎管。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)直管時(shí)光能通過管子照射到下面，變成彎管時(shí)則不能照射過去，從而進(jìn)一步深化了“光是沿直線傳播的”這一概念。

教師通過對實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，讓抽象的現(xiàn)象變得直觀，突破了教學(xué)難點(diǎn)，幫助學(xué)生從簡明具體的現(xiàn)象與事實(shí)中清晰地建構(gòu)了科學(xué)概念。

四、化隱性為顯性

在教學(xué)中，有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯或變化不大，學(xué)生在觀察時(shí)很容易忽視，如何將隱性的現(xiàn)象轉(zhuǎn)變?yōu)轱@性的現(xiàn)象就顯得尤為重要。

如《金屬熱脹冷縮嗎》一課，要觀察鋼條受熱后的變化。我做下水實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)這一實(shí)驗(yàn)存在這樣一些問題：

30厘米長的鋼條加熱后變長變粗所需的時(shí)間很長，課堂40分鐘有限；

在鋼條未加熱一端釘上大頭針，鋼條受熱膨脹后將大頭針擠歪，效果不明顯，大頭針太緊擠不動(dòng)，太松容易歪。

針對這些問題，我們對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)：用鋁片代替鋼條，把兩塊鋁片連接進(jìn)電路，鋁片之間留有一條縫隙。給鋁片加熱時(shí)，鋁片受熱后向四周膨脹，縫隙消失，接通電路，燈泡亮；加熱停止后，鋁片遇冷收縮，縫隙出現(xiàn)，電路斷開，燈泡滅。因?yàn)殇X片的傳熱比鋼條快，既節(jié)省了時(shí)間，也讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯。

五、化分散為集中

學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究需要有足夠的時(shí)間，但教材中有的一課時(shí)內(nèi)容要進(jìn)行好幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，不利于他們進(jìn)行有效的探究。這時(shí)教師可以根據(jù)內(nèi)容化分散為集中，適當(dāng)整合實(shí)驗(yàn)，保證探究的時(shí)間和探究中學(xué)生思維的延續(xù)性，提高探究的效率。

《溶解》單元第一課要求過濾食鹽、沙、面粉三種液體。如果每個(gè)小組都進(jìn)行過濾的話時(shí)間來不及，器材一大堆，又擔(dān)心材料過多反而影響了學(xué)生的探究；如果每個(gè)組只對一種溶液進(jìn)行過濾，他們不能觀察到三種溶液過濾后的現(xiàn)象，不利于“溶解”概念的建構(gòu)。

實(shí)際教學(xué)中，我把三個(gè)過濾漏斗組裝在一個(gè)鐵架臺(tái)上，每個(gè)學(xué)生都能親手進(jìn)行過濾實(shí)驗(yàn)的操作，同時(shí)對三種液體進(jìn)行過濾，節(jié)省了時(shí)間。學(xué)生在過濾結(jié)束后，觀察三張濾紙，就能很明確地認(rèn)識(shí)到面粉像沙子一樣被留在了濾紙上，不能溶解在水中，進(jìn)一步完善了“溶解”的概念。

再如，《怎樣得到更多的光和熱》一課，教材安排的實(shí)驗(yàn)是要分別對不同顏色的紙袋測量溫度，還要對不同擺放方式的紙袋測量溫度，從而得出：深色物體吸熱快，淺色物體吸熱慢；與陽光垂直的擺放方式吸熱快。

在實(shí)際教學(xué)中，因?yàn)闇y量溫度需要用的時(shí)間較長，學(xué)生維持同一個(gè)角度難度較大，還有陽光等原因?qū)嶒?yàn)效果不明顯。為此，我們對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，將兩個(gè)實(shí)驗(yàn)整合成一個(gè)實(shí)驗(yàn)（如下圖）：在一個(gè)環(huán)形的架子上掛上溫度計(jì)，分別測試不同顏色紙袋的溫度。架子的底部安裝了一個(gè)強(qiáng)光源（浴霸的取暖燈）保證光的強(qiáng)度，在架子上用幾個(gè)鐵絲搭成與光垂直、與光平行、與光豎直等不同角度，可以同時(shí)測量紙袋擺放角度與吸熱的關(guān)系。

某些實(shí)驗(yàn)的集中與整合，不僅使實(shí)驗(yàn)的過程簡約了，而且讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的思路清晰了，能更好地培養(yǎng)他們的科學(xué)思維能力。

浙江省金華市金師附小教育集團(tuán)艾青小學(xué)（321000）