優化實驗，讓科學探究更有效

林宏文

科學是以實驗探究為基礎的課程，在以探究為核心的科學課堂上，實驗以它獨特的魅力，激發著學生的科學興趣，培養著學生的探究能力，吸引著學生走進奇妙的科學世界。如何在40鐘的課堂里，讓學生的實驗探究扎實有效，在有限的時空獲得豐富的體驗呢？這一切，取決于教師所準備的“優化實驗”。

科學課程標準倡導教師要根據學生認知特點、生活經驗和教學實際，創造性地使用教材，對教材中的實驗進行改進與創新，精心設計實驗，提高科學實驗的趣味性和探究性，引導學生主動探究，體驗科學的魅力。

一、改變實驗方式，讓科學活動更有趣

有趣的實驗能促進學生科學探究的激情。教學中，教師要根據學生的認知水平，對教材已有的實驗進行有效優化，將簡單的實驗變得有趣，讓學生投入實驗，詮釋科學原理，在快樂的實驗中探索神奇的科學世界。

在《聲音的變化》一課中，教材在探索“觀察比較聲音高低的變化”呈現了“四個裝有不同水量的玻璃杯、松緊橡皮筋、相同長度不同大小的金屬管、相同大小不同長度的塑料管”等，通過敲擊或撥彈比較音高的變化。實際教學中，這幾個實驗的體驗比較單一，缺乏趣味，而且聲音的變化不太明顯。

于是，教師對實驗進行如下改進：（1）呈現八杯水量從少到多的玻璃杯，學生通過敲擊感受空實引起的音高變化，然后請班上會樂器的學生上臺敲擊，試著敲奏出樂曲;（2）選用三根大號同批次橡皮圈（1 cm寬），按松、較緊、緊三種不同強度套在木板的釘子上，學生用相同的力撥彈，感受松緊帶來的音高變化;（3）將多根相同長度不同大小的金屬管和相同大小不同長度的塑料管分別并排串聯，并將每根管的一端堵住，學生按順序向管口里吹氣，感受長短和大小引起的音高變化，再嘗試用它們吹奏出樂曲。學生在一系列敲、撥、吹的實驗中發現實、短、細的物體發出的聲音高，而空、長、粗的物體發出的聲音低。教師通過改變實驗材料的體驗方式，將科學探究與音樂有機融合，實驗中感受趣味，娛樂中促進探究，讓學生體驗科學探究帶來的樂趣。

二、改進實驗材料，讓科學觀察更直觀

材料是進行實驗的基本載體，好的材料能讓實驗探究事半功倍。教材中呈現的實驗材料存在著一些不易操作、實驗現象不明顯等問題，影響了學生的科學探究。教學中，教師要充分考慮到這些因素，改進實驗材料，讓學生更直觀地觀察科學現象，深入科學原理的探究。

在《空氣占據空間嗎》一課中，“空氣占據空間嗎”的實驗在實際操作中存在著以下不足：（1）學生操作中容易造成橡皮泥堵塞吸管，擠出的水將橡皮泥弄濕，影響使用;（2）學生吹氣過程中會反復搖動吸管，影響密閉性;（3）一次性吸管學生反復吹不衛生。

針對實驗的不足，教師改進了實驗的器材：玻璃彎和直管、膠塞、注射器、塑料瓶、橡膠管。實驗時，將兩根玻璃管用膠塞固定至瓶口，彎管沒有接觸到水面，直管深入液面，用橡膠管連接玻璃彎管和注射器，通過推動注射器觀察玻璃直管的紅色液體的變化，來判斷空氣有無進入瓶內占據空間。改進實驗材料后，紅色液體更有助于學生視覺觀察，用注射器代替嘴吹氣，不僅衛生而且可以反復實驗。學生有更多的時間進行實驗、觀察和思考，從直觀的現象中掌握科學知識，理解科學原理，促進有效探究。

三、創新實驗內容，讓科學探究更豐富

實驗的設計是科學探究關鍵點，有深度的實驗不僅體現著教師的智慧，更體現了教師對科學的深層理解。教學中，教師要跳出思維限制，拓展思路，對實驗內容進行創新設計，在創新中豐富科學探究，促進科學概念的深度理解。

在《小蘇打和白醋的變化》一課中，教材中“比空氣重”的實驗是將混合產生的氣體傾斜倒在點燃的蠟燭火焰上。這個實驗存在“周圍的風和學生呼出的氣影響實驗，導致實現容易失誤和現象不明顯”的問題。于是，教師改成在燒杯里放置兩根高低不同的蠟燭，將混合產生的氣體傾斜靠在兩根點燃的蠟燭火苗杯口，觀察火苗從高到低熄滅。只是一個簡單的創新改進，不僅解決了實驗的不足，更讓實驗具有探究性——從一根蠟燭火焰熄滅到兩根蠟燭火焰從高到低的熄滅，學生更真切地體驗到這種氣體是下沉的，從感官和思維上理解“比空氣重”的概念，抽象變得直觀，體驗變得親切，探究變得豐富。

四、架設實驗場景，讓科學探究更深刻

學生親歷實驗的程度決定科學探究的深刻性。科學既充滿理論性又充滿實用性。教學中，教師要創造條件將課堂變成“大實驗區”，架設真實的實驗場景，將科學理論植入真實的生活場景中，讓學生在玩中學、做中思，真實地體驗到科學帶來的魅力。

在《滑輪組》一課中，探究“滑輪組的作用”時，課堂如果停留在教材提供的小滑輪實驗上，學生的探究還只是處于知識層面，沒有切身實際的體驗就少了一份“深刻”。教師從“加油向未來”科技節目受到啟發：如何將大實驗搬到課堂上？于是，教師在教室的橫梁上固定了幾個定滑輪，用繩子組合成一個大實驗“滑輪組”，繩子一端安裝踏板，另一端加裝電子測力計。課堂上，一個學生站在踏板上，先讓學生體驗只有一個定滑輪時拉力的大小，并從測力計上記錄力的大小;然后增加一個動滑輪，組成一個滑輪組，體驗力的大小;最后再同時增加一個定滑輪和動滑輪，組成兩重滑輪組，學生再次體驗，體驗力的大小。整個課堂，學生在“大實驗”的場景中進行“滑輪組”體驗，感受科技的魅力，科學探究的效果更加親切、深刻。

科學實驗的優化是激發學生科學興趣和提高學生探究能力的有效手段，是撬動有效科學課堂的“杠桿”。教師要以探究為核心，精心設計、改進和創新實驗，引導學生主動探究，體驗科學課堂的魅力，構建有趣、直觀、豐富、深刻的科學課堂。