開發和選用實驗器材助力學生科學探究

◇劉愛靜（山東：威海市普陀路小學）

《義務教育小學科學課程標準》指出：實驗教學是培養學生學習興趣、動手操作能力、觀察能力、思維能力和表達能力的重要途徑是培養和提高學生科學素養的重要載體。只有在實驗教學中，恰當地選擇、使用、開發實驗器材，才能有效激發學生學習的積極性，提高教學效率，豐厚學生的科學素養。為此，筆者進行了以下探索。

一、選用“常見”的實驗器材

“學起于思，思源于疑。”疑問是激發學生科學探索欲望的原始動力。一個人一旦對某件事情產生了興趣，就會主動去求知、探索和實踐，并在這個過程中始終保持愉悅的心情。所以，在實驗教學中，我們要充分利用學生身邊常見的實驗材料，呈現“迥異”的實驗現象，以有效引導學生在具體情境中發現感興趣的問題，真正激發學生的學習興趣。例如，青島版小學科學一年級上冊《走進科學課》一課的教學，導入部分我們可以這樣設計：

1.展示一個圓柱形的空玻璃杯，把杯子放在紙上的小魚前面，讓學生仔細觀察小魚有沒有發生變化。

2.往杯中加大半杯水，再次把杯子放在紙上的小魚前面，讓學生觀察小魚的變化（如圖1）。

圖1

3.在學生驚呼“小魚游動的方向變了！哇！太神奇了！”之后，教師為每一個小組提供同樣的實驗器材，讓學生近距離觀察體驗。通過親自動手實驗，學生會發現：當裝滿水的杯子貼近小魚時，小魚會被放大；在特定的距離和角度才能看到小魚發生方向的變化……

其實，學生對于“玻璃杯”和“水”都不陌生，但它們能讓小魚產生這么多的變化，這是許多學生都沒有想到的。這會讓學生感到不解，他們的問題層出不窮：“加入水的玻璃杯為什么能把小魚變大？”“為什么它還能改變小魚的游動方向？”……就這樣，“變化的小魚”成功地調動了學生的學習積極性，拉近了學生和科學課之間的距離，激發了他們參與科學探究的興趣。而對實驗原理的了解，則讓學生感覺到科學并不神秘，就在他們身邊。通過學習科學知識，還可以解釋生活中很多他們以前覺得很神奇的事情，讓學生意識到學習科學的重要性。

二、開發“顯性”的實驗器材

科學實驗的成功與否，直接關系到一節課實驗教學的效果，而實驗器材則是決定一個實驗成功與否的重要因素之一。例如，青島版小學科學四年級上冊《凝結》一課的教學，我在實驗環節用冰鎮可樂“替換”了常規的實驗儀器燒杯和玻璃片，借助“顯性”的實驗器材冰鎮可樂，幫助學生直觀感受“凝結”現象，讓學生在“會”學科學的過程中，體驗了科學來源于生活的樂趣，取得了意想不到的效果。

1.在兩個一模一樣的燒杯里，同時加入熱水。

2.取兩塊一樣的玻璃片，一塊放置在一邊，不做任何處理；另一塊用酒精燈均勻加熱，制造出熱玻璃片。

3.將這兩塊不同溫度的玻璃片，同時蓋在盛有熱水的燒杯上面。仔細觀察，學生會發現：水蒸氣遇到冷的物體（玻璃片）會形成小水珠。

1.給每一個小組發放一瓶冰鎮可樂，并提問：“仔細觀察這瓶冰鎮可樂，你發現了什么實驗現象？”“瓶子外面的這些小水珠是怎樣形成的？”學生會猜測：瓶蓋漏、瓶子外面有冰等等。

2.教師發放抹布，讓各小組擰緊瓶蓋、擦干瓶身，再次觀察并思考：“瓶子外面的這些小水珠究竟是怎樣形成的？”

3.最終，經過實驗觀察和交流，學生會發現：水蒸氣遇到冷的物體（冰鎮可樂）會形成小水珠。

相對于改進實驗來說，常規實驗不僅操作步驟煩瑣，而且實驗中經常會出現因加熱不均勻玻璃片破碎、因放置時間過長熱玻璃片上也會出現小水珠等意外狀況，影響整堂課的實驗效果。而在改進實驗中“替換”出現的冰鎮可樂，就有效地解決了這些問題。在分組實驗過程中，冰鎮可樂的瓶壁上出現的小水珠非常多，用抹布擦拭后，不一會兒小水珠又會出現了，“水蒸氣遇冷（冰鎮可樂）會凝結成小水珠”實驗現象明顯。這個“顯性”實驗器材的開發，不僅有效地幫助學生探究了凝結現象，解決了常規實驗儀器操作難的問題，而且在實驗探究的過程中，還發散了學生的探究思維，提升了他們“會”學科學的能力，幫助他們理解并掌握了相關的科學知識，一舉多得。

三、自制“實用”的實驗教具

探究式學習是學生學習科學的重要方式。在探究的過程中，學生可以親身感悟動手探究的快樂，體會快樂獲取知識的過程，從而激發學生學科學、愛科學的興趣。這就要求我們科學教師，開動腦筋，利用自制教具為學生親歷科學探究過程提供必要的材料支撐。例如，青島版小學科學三年級上冊《太陽和影子》一課的教學，為了探究“太陽位置變化和影子的關系”，我利用了KT 板、鋼尺、手電筒等材料，制作了“模擬天空”，有效地幫助學生認識到太陽與影子的變化規律，實驗效果凸顯。

1.一個學生利用手電筒，在模擬的早、中、晚三個時間點，照射桌面上豎直放置的物體（牙簽）。

2.小組的另一個學生在實驗記錄單上，分別畫出三個時間段影子的長短，以此來了解太陽位置變化和影子變化的關系。

實驗弊端：因為每個小組學生手持手電筒的高度不同，所以實驗記錄單上畫出的物體影子長短也不同，影響了實驗結論的順利得出。

實驗一：“一天中，太陽的位置變化和影子的關系”實驗

1.給每一個小組配備一個模擬天空，模擬太陽可以沿著軌道東升西落。

2.將模擬天空的方向和實際方向保持一致。

3.分別將模擬太陽移動到上午7：00、中午12:00、下午17:00 的位置。每移動一個位置，就在實驗記錄單上畫一次觀測物體的影子（如圖2）。

圖2

4.最后，取下實驗記錄單，觀察實驗記錄單上7：00，12:00，17:00 物體的影子，得出實驗結論：一天中，早晚影子長，中午影子短；太陽的位置和影子的方向相反。

實驗二：“一年中，四季太陽位置變化和影子的關系”實驗

以北緯40°地區“二分二至”日正午太陽下的物體影子為觀測對象（“二分二至”是指春分、秋分、夏至、冬至）。

1.實驗時，將模擬太陽移動至中午12:00的位置。分別將太陽高度直射角調整至：冬至26.5°、春分和秋分50°、夏至73.5°。每調整一次，就在實驗記錄單上畫一次觀測物體的影子（如圖3）。

圖3

2.實驗結束，取下實驗記錄單。觀察實驗記錄單上冬至、春分和秋分、夏至時物體的影子，得出實驗結論：一年中，同一地點物體的影子，冬至最長，夏至最短，春分和秋分影子長短居中。

就這樣，自制“模擬天空”實驗教具的開發，不僅幫助學生輕松地掌握了一天中、一年中太陽位置變化和影子變化的關系，而且還在小組合作的過程中培養了他們的合作意識，有助于學生形成尊重事實的科學態度，養成求實的科學精神。

總之，實驗是科學教學中必不可少的環節。在實驗教學過程中，我們要想辦法借助“常見”的、“顯性”的、“實用”的實驗器材，上好科學實驗課，重視實驗課上實驗器材的有效開發和高效利用，吸引學生主動地參與探究活動的全過程。學生的求知欲望強了，參與的積極性高了，他們的學習自主性才能得以真正體現，這樣的科學課堂才有利于學生科學素養的全面提升。