創新實驗教學 鼓勵學生主動探究

呂梅

接到優質課比賽的通知后，我心里既激動又有點不安。早就盼著優質課比賽，與教學精英們一決高低，又擔心自己被淘汰。從校級比賽到鎮級比賽到片級比賽，一路走來，沒有多少負擔，決不能在縣級比賽中輸掉。

比賽的內容是五年級下冊第一單元的《浮力》一課。我仔細解讀了教材。學生通過前面幾課的探究已經了解了構成物體的材料、重量、體積大小對沉浮的影響。實際上學生在探索過程中，已經感受到浮力的存在，本課要讓學生進一步感受浮力的存在，并通過實驗探究物體受到浮力的大小與其浸入水里的體積大小有關。這一課主要通過三個實驗的探究來完成學習任務：實驗一感受浮力;實驗二泡沫塑料塊在水中受到的浮力測量;實驗三測量大小不同的泡沫塑料塊在水中受到的浮力。我仔細分析研究了教材的實驗材料和效果，創造性地對實驗器具、材料做了改進，自制了刻度精密的測量杯、特殊的泡沫塑料塊、優化了實驗記錄表。降低了難度，便于學生主動探究完成教學和學習的任務。為此，我設計了如下的教學過程。

一、故事導入感受浮力

首先，講故事《死海不死》激發學生探究欲望。讓學生猜一猜：泡沫塑料塊放入水中是沉還是浮？老師松開手為什么泡沫塊向下落？學生明確受到重力作用，方向向下。這時還受到什么力？方向向哪里？想感受一下嗎？各小組把乒乓球放入量杯中，學生輪流輕輕向下按，感受浮力。指名說說感受到了什么。隨機板書課題（出示示意圖）?，知道此時泡沫塑料塊在水中受到的浮力和重力相等。為了讓學生更直觀地看到泡沫塑料塊受到的浮力和排開水的體積有關，我把量杯內的水添滿，把泡沫塑料塊放入，水溢出，再測量流出的水是多少。

二、測量泡沫塑料塊受到的浮力

主要開展以下兩個實驗探究活動：利用自制的較精密的測量儀測量同一泡沫塊受到的浮力（出示圖）和測量大小不同的泡沫塊受到的浮力（出示圖）。

這兩個測量浮力的實驗，課本上是這樣做的：用橡皮泥將一個定滑輪或鉤碼固定在杯子底部，然后把一端連有泡沫塊的細線穿過定滑輪或掛在鉤碼上，最后用彈簧測力計讀出讀數。我反復實驗，感覺這種方法有一些不足：橡皮泥經水浸泡極易被拉起來，讀數不準確，排開的水量不能準確測出，浸入水中的大小也不好把握;實驗室彈簧測力計的最小刻度是0.1N，泡沫塑料塊較輕，不易測出其重力。針對這些問題，我對實驗器材進行了改進和創新，設計了刻度較精密的測量儀（出示創新學具圖）;用雙面膠把鉤碼在精密刻度杯底部粘牢，使力的方向保持向下，方便學生對受力示意圖的理解;用墊圈增加泡沫塑料塊的自身重量;將泡沫塑料塊三等分，便于學生觀察小部分（1/3）、大部分（2/3）、全部浸入水中的明顯對比。

經過創新后的實驗更加簡便、實用，讀數也更加精確，體現出學具的形象化、具體化、科學化（出示實驗記錄圖）。同時，我還對實驗記錄表進行了調整，增加了自重欄，排開的水量也增加了原來刻度和現在刻度，易于算出排開水量和浮力。

教學時，老師先演示規范的測量方法（出示圖），學生合作討論測量時的注意事項：彈簧測力計的使用方法;泡沫未放入水時先測出重力;小組分工合作觀察記錄、分析數據。引導學生思考此時泡沫塑料塊受到哪些力，出示示意圖，分析得出此時浮力等于重力加拉力。

學生分組測量觀察記錄，分析數據，得出結論。匯報交流數據，分析得出結論：排開的水量（即浸入水中的體積）大，受到的浮力就大。學生用同樣的方法再次測量大小不同的泡沫塑料塊完全進入水中受到的浮力，再次驗證結論。學生經歷了由扶到放的探究活動，自己積極參與，小組合作，動手操作，討論交流，在感知體驗的基礎上形成了探究的能力。

通過以上兩個實驗的創新，很好地突出了本節課的重點：使用較精密的刻度測量杯來測量排開的水量和浮力，感受浮力和排開水量的關系，并且通過在該實驗過程中使用對比實驗的方法和整理數據的方法，使學生通過實驗，整理、分析數據，發現規律，從而實現了培養學生探究精神和創新意識的目標。

三、運用浮力知識解釋生活現象

科學就是透過現象剖析本質的過程，因此我設計了這樣一個拓展活動（出示書上圖）：老師將手松開，泡沫塊會怎樣呢？為什么會上浮呢？學生有了上面的基礎，就能深刻地理解浮力大于重力，物體就會上浮。該活動的設計有效地突破了本課的難點：運用浮力和重力的概念，解釋物體在水中的沉浮。

四、教學思考

課后用這節課學的知識解釋《曹沖稱象》故事所蘊含的科學道理。對這節科學實驗課，我進行了思考。

（一）探究活動必不可少

《義務教育科學課程標準》指出：“科學學習要以探究為核心。探究既是科學學習目標又是科學學習方式。親身經歷以探究為主的學習活動，是學生學習科學的主要途徑。科學課的課程改革要以培養小學生科學素養為宗旨，積極倡導讓學生親身經歷以探究為主的學習活動，培養他們的好奇心和探究欲，發展他們對科學本質的理解，使他們學會探究解決問題的策略，為他們終身學習和生活打好基礎。”在科學課程中加強探究教學，有利于改變單一的學習方式。學生通過小組合作學習，以合作的形式開展探究活動，能取得較好的課堂教學效果。探究式教學有利于提升學生的學習興趣，有利于引導學生主動建構知識，有利于培養學生解決問題的能力，有利于提高學生和他人溝通的技能。因此，在科學教學中，我讓學生放開手腳去探究，還學生學習主人的身份。在教學《怎樣放得更大》一課時，學生通過前一課的學習已經知道了放大鏡能把物體的圖像放大，但怎樣才能把物體的圖像放得更大呢？學生思考討論，有的學生拿起一個放大鏡觀察圖畫、文字，有的拿起兩個放大鏡比畫。突然一個學生驚喜地喊道：“兩個放大鏡可以放得更大！”我認可地點點頭。“真的嗎？”其他組學生也紛紛拿起兩個放大鏡嘗試。“真的！”通過探究自己發現是多么令人高興啊！學生的獲得感、成就感溢于言表。如果我一開始就告訴他們用兩個放大鏡可以放得更大，何來的驚喜與滿足？“其實這就是顯微鏡，”我滿意地告訴他們，“怎樣制作簡易的顯微鏡呢？需要哪些材料？請各組討論一下。”在剛才嘗試的基礎上，一些學生上下調整了兩個放大鏡之間的距離。怎樣才能固定住呢？“用紙筒裹。”“用膠帶固定。”各組學生在組長的帶領下都制作成了簡易的顯微鏡。

（二）創造性地開展教學活動

開拓創新是科學精神的本質。在我們的實驗室內，好多實驗器材與教材不配套，需要我們自制、創新。教學《斜面》一課時，為了讓學生感受斜面的作用，體會古代勞動人民的聰明、智慧，讓他們分組用竹筒搭一個斜面。我們實驗室里有以前舊教材做實驗使用的平直光滑的斜面，可以拿過來直接用。但新教材目的是讓學生感受，從古至今人們在利用和改造自然的過程中發明和運用了許多工具和技術，并且一直沿用至今，斜面就是一個例子。學生要模擬古人搬運物品，使用舊的器材顯然不合適。我買來了專門用來排水的VC管道，花了近兩節課的時間截成幾節。盡管忙碌勞累，但看著學生成功模擬古人用竹筒運輸物品的高興勁兒，我感到很滿足。為了在學生心中播下科學的種子，付出再多也是值得的。

再如，教學《小蘇打和白醋的變化》一課時，將小蘇打和白醋混合后溫度的變化，學生用手摸變化不大，用溫度傳感器觀察溫度的變化比較直觀。我用來混合小蘇打和白醋的瓶子比較特殊，也是反復試驗才確定的。驗證二氧化碳氣體比空氣重，看似簡單，實則費了很大的勁兒。按教材上說的一匙小蘇打三匙白醋混合，產生的二氧化碳氣體太少，加之學生操作不當，很難倒在燃著的蠟燭上，將火焰熄滅。實際上，即使不熄滅，只要發現火變小了或火苗有所傾斜都能說明有氣體倒出來，只是不太明顯而已。給學生足量的小蘇打和白醋讓他們自己調試吧，又怕他們小蘇打多了加白醋，白醋多了加小蘇打，課堂失控。一開始我選擇實驗室里較大燒杯，用天平反復稱量小蘇打和白醋的量（自己試驗了好幾次），給學生稱好一份小蘇打，讓他們實驗時量三份醋就行，結果還是不成功，并且限制了學生的自主操作。最后轉了幾家商場、超市，發現鴨嘴水瓶很合適傾倒液體或氣體，又配了一把大勺子，就是感覺有點浪費材料了。幾次試驗，超市買的幾元一瓶的白醋浪費得自己都心疼，去批發市場買10元一大桶的白醋來試驗。果然效果明顯，學生看到了小蘇打和白醋發生變化時產生的現象，并驗證了產生的二氧化碳氣體的特點。

（三）引導學生自主學習

“課堂，是讓學生忙，不是老師忙。”這是李玉貴的經典語音。“教，重要的在于聽;學，重要的在于說。”美國的德·鮑拉也曾經說過。自主學習是現代學習的核心特征。只通過老師的力量來教學是不夠的，要通過學生“講出來”進行學習者之間的對話。實驗課的教學更是如此，把主動權、探究權交給學生。在引導學生測量時，需要注意什么，我并不是直接告訴學生，而是讓學生討論，自己得出測量的注意事項。教學《發現變化中的新物質》時，用燃燒的蠟燭加熱白糖，分組實驗前，我讓學生討論實驗時需注意什么。通過討論，他們提出：“要用蠟燭的外焰加熱。”“加熱時要離自己或他人遠一點，小心液體濺到燙傷。”“加熱后的勺子要放到盤子里冷卻，不要直接放在課桌上。”

（四）實驗操作要規范

實驗操作時要適時收發材料，不能影響學生的思維，不給學生隨意操作提供方便。實驗中，我把實驗材料都發給了學生，在探究同一泡沫塑料塊浸入水中受到的浮力時，我發現有一個小組把大小不同的泡沫塑料塊放入水中，造成了不必要的干擾。

科學以培養學生科學素養為宗旨。在測量大小不同的泡沫塑料塊受到的浮力時，因為泡沫塑料塊本身較輕，實驗室中的彈簧測力計的最小刻度是0.1N，難以測量出浮力的大小。我自作聰明地在每塊泡沫塑料塊中加了4個墊圈，并用膠帶纏上。實驗中，有一個學生對我自制的“特殊泡沫”質疑：“老師，這不完全是泡沫塑料塊受到的浮力，還含有鐵。”

科學源于生活，服務于生活。小學科學的許多內容都與生活密切相關，學生通過探究了解科學現象，用所學知識來解釋生活現象，用于生活實踐，提高他們創新意識和能力。科學課堂不局限于課內，還要延伸至課外。所以在作業設計環節，我讓他們用學過的知識解釋《曹沖稱象》故事中所蘊含的科學現象。

科學是四位一體的科學，要培養學生科學知識、科學思想、科學方法和科學精神。培養學生積極主動的探究意識和創新精神。靈活分析處理教材，創造性地使用實驗器材，是一堂好的科學實驗課必備的，也是科學老師必備的素養。