農(nóng)村小學科學課實驗教學由定性向定量的進階

饒廣榮

【摘 要】隨著科學新教材的推出，以及實驗儀器和實驗室的現(xiàn)代化升級，農(nóng)村的科學實驗教學也在發(fā)生了一些新的變化。農(nóng)村小學實驗教學應當立足于激發(fā)學生好奇心和求知欲，提高學生實驗探究的參與度，促進學生對科學概念的建構(gòu)和完善，為學生的課外探究活動提供有效指導，通過定性向定量實驗的適當轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)農(nóng)村小學科學課實驗教學的進階。

【關(guān)鍵詞】小學科學 實驗教學 定量實驗 教學策略

一、實驗教學在科學教學中的重要性

小學科學實驗中，定性實驗和定量實驗是兩種最常見的類型。就一般意義而言，定性實驗是測定物質(zhì)的性質(zhì)，即有或沒有，存在或不存在，是對實驗對象的性質(zhì)進行描述。而定量實驗是測定物質(zhì)的性質(zhì)大小，即有多少，有多強，是對實驗對象數(shù)據(jù)方面的量化研究。

在科學實驗教學中，做定性實驗和定量實驗，對于學生科學概念的生成具有重要的作用。實驗教學不僅能調(diào)動學生的學習興趣，提升學生學習的積極性，而且作為探究性學習中的重要一環(huán)，學生可以在對定性實驗的現(xiàn)象或定量實驗數(shù)據(jù)的分析中，收集驗證猜想的證據(jù)，對科學概念進行自主建構(gòu)和理解，從而促進學生實驗探究能力和科學思維能力的有效發(fā)展。

二、農(nóng)村實驗教學中的新變化

（一）實驗室硬件的改善與更新

近些年，科技在民族復興中的作用日益凸顯。各級地方政府對農(nóng)村小學科學教學的重視程度與日俱增，農(nóng)村小學科學實驗儀器更新速度也越來越快。農(nóng)村老舊實驗室逐漸被改造成了極富現(xiàn)代特色的數(shù)字化實驗室，配置了許多數(shù)字化實驗儀器，如電子天平、紅外線溫度計、帶探頭的電子溫濕度計等。與此同時，也增加了很多的數(shù)字傳感器，以及與之相配套的平板或筆記本電腦，如力學傳感器、二氧化碳濃度傳感器、pH值傳感器、心電圖傳感器，等等，這些數(shù)字化設(shè)備為農(nóng)村實驗教學進階提供了硬件基礎(chǔ)，為科學教學中定性實驗和定量實驗的展開提供了載體，轉(zhuǎn)變了實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)方式和形式，使學生的科學學習更為直觀。

（二）新教材中實驗教學設(shè)計的新思路

近年來，新儀器和新設(shè)備在科學實驗教學中得到了廣泛的運用。新教材對傳統(tǒng)實驗教學的活動設(shè)計改進，充分體現(xiàn)了由定性向定量實驗適當轉(zhuǎn)變的新思路，為農(nóng)村小學科學課實驗教學進階指出了一條新路，為基礎(chǔ)改革的發(fā)展提供了可能。

例如，在教學三年級上冊“空氣有質(zhì)量嗎”一課時，學生先用手感覺癟的保鮮袋和裝滿空氣的保鮮袋的質(zhì)量差異，通過實驗，學生發(fā)現(xiàn)兩者前后的質(zhì)量根本沒有什么變化，這便引發(fā)學生對空氣有無質(zhì)量的猜想。接著借助一些材料，引導學生設(shè)計一個簡易天平，將兩只充了氣的氣球放置在用細線吊起的細桿兩端，并使之平衡。然后將其中一只氣球的氣放掉，比較放氣前后細桿平衡情況的變化，從而得出空氣是有質(zhì)量的這一結(jié)論。這是一個典型的定性實驗，在以往的教材中這個實驗探究就到此為止了，但學生的好奇心并未得到滿足，他們還想知道空氣的質(zhì)量到底是多少，能不能稱量出來？基于此，新教材對定性向定量作出了轉(zhuǎn)變與調(diào)整，教材中指導學生學習電子天平的使用方法，并稱量記錄幾個常見物品的質(zhì)量，其數(shù)據(jù)可精確到小數(shù)點后兩位。接著，教師出示癟的皮球提問：它的質(zhì)量是多少？如果往皮球里打15下氣，質(zhì)量會變成多少？如果再打25下、35下質(zhì)量又分別變成多少？讓學生在小組中稱量并記錄每次的數(shù)據(jù)，最后利用數(shù)據(jù)計算出打入不同次數(shù)空氣的質(zhì)量，并與先前所測身邊物品的質(zhì)量相比較，通過數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)空氣其實是一種質(zhì)量很輕的物質(zhì)，見下頁圖1。

這又是一個典型的定量實驗，使學生在建構(gòu)空氣有質(zhì)量這一概念時，不僅依托定性實驗中的現(xiàn)象分析，而且還可以與定量實驗中的精確數(shù)據(jù)建立起聯(lián)系，體現(xiàn)了由定性實驗向定量實驗的適當轉(zhuǎn)變。

三、對農(nóng)村實驗教學進階的新探索

筆者基于教學實踐，以及對新教材先行課的學習體會，認為定性向定量實驗適當?shù)霓D(zhuǎn)變，實現(xiàn)了農(nóng)村實驗教學進階的新探索。

（一）利用定性向定量實驗的適當轉(zhuǎn)變，激發(fā)學生的學習興趣

小學生對周圍世界具有強烈的好奇心和求知欲，這種好奇心和求知欲是推動學生科學學習的內(nèi)在動力。利用定性向定量實驗的適當轉(zhuǎn)變，去激發(fā)學生的好奇心和求知欲，可以更好地激發(fā)學生的學習興趣，引導學生主動探究。

例如，在五年級上冊先行課“熱對流”的教學中，教師先出示一套裝置，一根裝有大半管水的試管被固定在鐵架臺上，在試管中部偏下的位置有一盞酒精燈。接著，教師用幻燈標注水里離加熱點距離差不多的A、B兩點，讓學生猜想加熱一會兒之后，兩點溫度會怎樣，很多學生依據(jù)上節(jié)課學到的熱傳導知識，判斷兩點溫度會升到差不多高。然后教師讓兩個學生用紅外線溫度計測了加熱前A、B兩點的水溫，隨后點燃酒精燈加熱了一會兒，在熄滅酒精燈后，又同時測了加熱后兩點的水溫，并將兩次數(shù)據(jù)都用希沃展示在大屏上。通過所測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)A點溫度從25℃上升到34℃ ，而B點的水溫幾乎沒變，如圖2。

與傳統(tǒng)的將試管上部的水燒沸，讓學生摸試管底部的水溫的定性實驗不同，這樣的實驗設(shè)計更能引起認知沖突，點燃更學生的好奇心和求知欲，使他們能積極主動地投入后續(xù)的探究活動中。

（二）利用定性向定量實驗的適當轉(zhuǎn)變，提高學生的參與度

俗話說：“聽，會忘記；看，能記?。蛔觯拍芾斫狻！毙W科學作為一門實踐性課程，讓更多的學生通過親歷實驗，獲得真實的實驗數(shù)據(jù)，并以此作為最有力的證據(jù)，獲得自己的科學發(fā)現(xiàn)，切身感受科學探究的樂趣，這將是學生在課堂上最大的成功與收獲。同時，也體現(xiàn)出面向全體學生，突出學生主體地位的教學理念。

例如，在五年級上冊“物體的傳熱本領(lǐng)”的教學中，有比較不同材料傳熱快慢的實驗探究活動，教材中提供的實驗方法是先用凡士林分別在5種材料棒上粘一顆珠子，再把它們放入盛有熱水的燒杯中，接著觀察材料棒上珠子脫落的先后順序，這是一個由現(xiàn)象到結(jié)論的定性實驗。但先行課的教師卻大膽創(chuàng)新，先出示不同材料制成的小棒，引導學生設(shè)計如何相對公平地通過實驗比較它們傳熱的快慢，學生通過討論，只是提出用手感覺小棒頂端熱度的不同來作為判斷的依據(jù)。教師又出示了一個帶探頭的電子溫度計，并將探頭用膠帶固定在不同小棒頂端的相同位置，提示學生實驗時先讀出放入熱水前的溫度，再同時往燒杯中倒入熱水，倒計時兩分鐘后讀出不同材料在小棒上的溫度。

這樣就將定性實驗轉(zhuǎn)變成可以獲取準確溫度變化的定量實驗。既降低了教師課前實驗準備的難度，又為更多學生提供了動腦動手做實驗的機會，使每一組學生都能獲取不同材料傳熱時溫度變化的數(shù)據(jù)，有效提升了學生的實驗探究能力。

（三）利用定性向定量實驗的適當轉(zhuǎn)變，促進學生對科學概念的建構(gòu)和完善

現(xiàn)代學習理論認為，學生是知識的建構(gòu)者，他們只能理解和運用依據(jù)自己已有的知識建構(gòu)的概念。利用定性向定量實驗的適當轉(zhuǎn)變，可以促進學生對科學概念的建構(gòu)和完善。

例如，在上文提到的“物體的傳熱本領(lǐng)”一課的教學中，學生通過展示各組記錄的溫度數(shù)據(jù)，對不同材料的傳熱快慢進行排序，然后將傳熱快的材料分為一類，傳熱慢的分為另一類，使學生能自主建構(gòu)熱的良導體和熱的不良導體的概念。

再如，在教學三年級上冊“人的呼吸”一課時，在比較我們吸進的空氣和呼出的氣體有什么不同的實驗探究活動中，教師引導學生用注射器分別往裝有空氣和呼出氣體的保鮮袋里注入10毫升澄清的石灰水，再用力晃一晃，發(fā)現(xiàn)呼出氣體的袋子內(nèi)石灰水變渾濁了，說明呼出的氣體中二氧化碳變多了。通過這個定性實驗，學生雖能建構(gòu)起空氣中的氧氣和體內(nèi)的二氧化碳在肺部交換的概念，但很多學生會產(chǎn)生空氣中的氧氣全部被體內(nèi)的二氧化碳替換掉的錯誤認識。

鑒于此，筆者增設(shè)了一個測定教室中空氣和呼出氣體中二氧化碳濃度的定量實驗，利用二氧化碳濃度傳感器連接到筆記本電腦，通過特定的測量軟件很快測量出兩種氣體中的二氧化碳濃度數(shù)值，通過數(shù)據(jù)的比較，使學生之前建構(gòu)的概念得以修正完善。

（四）借助定性向定量實驗轉(zhuǎn)變的新思路，為學生的課外探究活動提供有效指導

小學科學課程注重學生探究能力的培養(yǎng)，探究活動不僅在課堂，更要延伸到課外，要善于發(fā)現(xiàn)和提出與生活息息相關(guān)的科學問題，并嘗試用科學方法和科學知識來解決。借助定性向定量實驗轉(zhuǎn)變的新思路，可以為學生的課外探究活動提供有效指導。

例如，學生發(fā)現(xiàn)很多教師喜歡帶著“小蜜蜂”上課，有的音量還調(diào)得很大，連隔壁班的學生都能聽到，這樣對學生的聽力是否會產(chǎn)生影響，有幾個學生準備對這一情況作調(diào)查研究。

他們除了通過調(diào)查問卷了解情況，還在教師的指導下借助音量傳感器設(shè)計定量實驗，測量用“小蜜蜂”上課時在教室的不同位置音量大小的數(shù)值，發(fā)現(xiàn)當“小蜜蜂”擴音器的音量調(diào)到較大時，面向小音箱方向較近的位置音量數(shù)值大，會特別吵，并依據(jù)調(diào)查和實驗數(shù)據(jù)對“小蜜蜂”的使用提出了合理的建議。

【參考文獻】

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[2]曾寶俊， 王天峰.小學科學教師入門十課[M].北京：化學工業(yè)出版社.2019.