例談實(shí)驗(yàn)材料的選擇及創(chuàng)新利用

理查德·萊文曾經(jīng)說過，教育的目的不是學(xué)會知識，而是習(xí)得一種思維方式。科學(xué)課尤其要在激發(fā)學(xué)生好奇心、想象力和探求欲的同時(shí)，培養(yǎng)他們的科學(xué)思維和探究精神，這是科學(xué)教師不可推卸的責(zé)任。實(shí)驗(yàn)是科學(xué)課的標(biāo)配，材料又是實(shí)驗(yàn)成功的保障。然而，有的學(xué)校由于多種客觀原因?qū)е聦?shí)驗(yàn)材料不配套，降低了科學(xué)教學(xué)質(zhì)量。科學(xué)教師要因地制宜地利用、調(diào)整、充實(shí)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)材料，促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)。

一、選擇與教材完全一致的材料

大部分科學(xué)教師選擇與教材完全一致的器材做實(shí)驗(yàn)，但在實(shí)驗(yàn)中巧設(shè)問題來促進(jìn)學(xué)生思維進(jìn)階。不妨對思維進(jìn)階作一個(gè)通俗的理解：閱讀時(shí)我們看到文字，這是一種知識性的低階思維表現(xiàn)形式，如果我們總是停留在只見文字不動腦子的階段，漸漸地就提不起繼續(xù)閱讀的興趣；如果看到文字后馬上可以聯(lián)想到一些與文字相關(guān)聯(lián)的事物或場景，并用自己喜歡的方式表詞達(dá)意，那么思維觸角將蔓延到知識云海的下一個(gè)角落。思維火花一經(jīng)點(diǎn)燃，真正的進(jìn)階便開始了，隨之人的認(rèn)知觀念也發(fā)生改變，科學(xué)課便產(chǎn)生了神奇的效果。

“火山噴發(fā)的成因”實(shí)驗(yàn)中，教師可按照教材上的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下問題：

地球內(nèi)部處于什么狀態(tài)？（高溫高壓，產(chǎn)生熾熱的巖漿）

巖漿噴發(fā)的動力來自哪里？（地殼運(yùn)動）

巖漿更容易從地表什么地方噴出？（地殼中薄弱的地帶）

思考用什么材料模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，以下問題又給學(xué)生提供了思維的支架，讓思維看得見：

地殼用什么模擬？（土豆泥）

巖漿用什么模擬？（番茄醬）

如何模擬高溫高壓的狀態(tài)？（用酒精燈加熱模擬地殼深處高溫的狀態(tài)）

當(dāng)學(xué)生從不同的角度分析火山噴發(fā)的原因時(shí)，動手模擬、觀察現(xiàn)象、描述實(shí)驗(yàn)結(jié)果甚至圖文并茂地描述都不再是難事。

選擇與教材完全一致的材料是不是只能產(chǎn)生一種相同的教學(xué)效果呢？答案是否定的。材料相同時(shí)，教師可以從實(shí)驗(yàn)原型中發(fā)現(xiàn)不利于學(xué)生觀察的點(diǎn)，然后改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，同樣可以起到很好的教學(xué)效果。例如，“空氣占據(jù)空間”內(nèi)容有一個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，需要的材料是很常見的水槽、塑料杯、吸水紙。教師可以按照教材上的步驟操作：先將吸水紙團(tuán)粘在塑料杯內(nèi)底部，然后將杯子慢慢豎直倒扣在水里，拿出來觀察紙團(tuán)有沒有濕（沒有涉及水面的高度）；在杯底扎一個(gè)小孔，再次將杯子壓入水中，拿出來觀察紙團(tuán)有沒有濕（依然沒有涉及水面的高度）。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)教材的意圖是，空氣從小孔被“擠”出去，水就占據(jù)了杯子的整個(gè)空間，紙團(tuán)也就濕了。由于空氣看不見，擅長形象思維的學(xué)生有時(shí)很難找到兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)。教師可以將實(shí)驗(yàn)稍做改進(jìn)，讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯且具有趣味性：

教師強(qiáng)調(diào)水槽中水的高度要超過杯子的高度，并且在水中加入紅墨水便于觀察水面的高低，學(xué)生可以清楚地看到杯內(nèi)有部分不是紅色的，被空氣占據(jù)著，所以紙團(tuán)沒有濕。

在杯底扎一個(gè)小孔，再次倒扣塑料杯時(shí)，學(xué)生清楚地看到從小孔中冒出很多氣泡，杯內(nèi)的空氣“跑”出去了，杯內(nèi)的水面在上升，紙團(tuán)濕了。

二、選擇與教材部分一致的材料

要借助實(shí)驗(yàn)材料將探究活動與學(xué)生的思維搭建起來并不是一件容易的事情。實(shí)踐中，有的課堂上學(xué)生為了實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)，整節(jié)課動手有余、動腦不夠，小組合作匯報(bào)交流流于形式，甚至信息捕捉含有“表演”成分。教師不妨利用已有的材料為學(xué)生搭建思維“腳手架”。

例如，模擬鼓膜的作用時(shí)，教師可以將教材上的橡皮膜改成乳膠膜，其厚薄程度、彈性及韌性更接近于真實(shí)的鼓膜。學(xué)生發(fā)現(xiàn)，乳膠膜正常發(fā)聲時(shí)米粒會跳動。當(dāng)乳膠膜被牙簽刺穿一個(gè)小眼，再次試圖制造聲音，米粒不跳動。學(xué)生的思維隨即被激活：這是為什么呢？他們很快意識到：米粒不跳動與乳膠膜穿孔有關(guān)，并由此推論：完好的耳膜能將聲波轉(zhuǎn)化為鼓膜的振動，而穿孔的耳膜會失去振動功能，聲波從中耳傳到鼓膜后，鼓膜能感受到聲波卻引不起振動，信號就此中斷，聽小骨、耳蝸及聽覺神經(jīng)感知不到振動，聽力消失。

又如，執(zhí)教“電路”內(nèi)容時(shí)，教師讓學(xué)生上臺將一根導(dǎo)線、一節(jié)電池和一個(gè)小燈泡連接起來，可無論怎么連接，小燈泡都沒有被點(diǎn)亮。臺下有的學(xué)生沉不住氣了，問題一個(gè)接一個(gè)：是不是電池沒電了？小燈泡不會是壞的吧？這時(shí)，教師不動聲色地將小燈泡和電池都裝到手電筒內(nèi)，一推按鈕，小燈泡就亮了，證明小燈泡和電池沒有壞。這時(shí)，學(xué)生將注意力轉(zhuǎn)移到導(dǎo)線的連接方式上，當(dāng)觀察不到內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí)，怎樣連接小燈泡才會亮？此時(shí)，教師出示一個(gè)自制的燈泡模型，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能一目了然。這一與教材略微不同的教具，牢牢地鎖住學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)，教學(xué)效果不言而喻。

三、選擇與教材完全不一致的材料

小學(xué)生的思維方式以具體形象為主，抽象思維能力的培養(yǎng)是建立在所見所聞所觸、所思所想所悟基礎(chǔ)上的。科學(xué)教師要善于發(fā)現(xiàn)身邊的“寶藏”，發(fā)揮身邊材料得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。

研究土壤顆粒的分類時(shí)，僅僅利用牙簽將土壤顆粒分開，再用放大鏡觀察，并描述現(xiàn)象，這樣的活動無法促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展。這時(shí)，我想到基建隊(duì)篩沙子，何不也做一個(gè)這樣的篩沙器呢？我根據(jù)沙礫、沙、粉沙和黏土的大小設(shè)計(jì)相應(yīng)的尺寸——確定篩孔的直徑，請木工和網(wǎng)紗師傅幫忙制作了一個(gè)篩沙器（如圖1）。這個(gè)工具可以按教學(xué)需要將土壤分類，使得原本抽象的實(shí)驗(yàn)變成了具體的活動。課堂上，學(xué)生在觀察土壤的結(jié)構(gòu)后，我引入篩沙器，引導(dǎo)他們根據(jù)其特征推測其用途，這既調(diào)動了他們的積極性，又有效滲透了結(jié)構(gòu)與功能的概念，進(jìn)階式拓展他們的科學(xué)思維。

“食物鏈和食物網(wǎng)”內(nèi)容，教材利用套筒游戲讓學(xué)生理解食物鏈，這種設(shè)計(jì)不僅不夠形象，也不利于變“鏈”成“網(wǎng)”。于是，我對這一活動的實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行了改良，利用硬質(zhì)卡片和帶回形針的票夾（形似動物張開的嘴）作為實(shí)驗(yàn)材料。我給每個(gè)小組準(zhǔn)備了3個(gè)信封，分別為①號（綠豆苗、蚜蟲、瓢蟲、蜘蛛卡片和3個(gè)票夾）、②號（小草、落葉、蚯蚓、蝸牛、青蛙、老鼠卡片和2個(gè)票夾）、③號（小鳥、蛇、老鷹卡片和5個(gè)票夾）。這樣設(shè)計(jì)的意圖是：串好①號信封中的卡片得出食物鏈的概念，重在突破箭頭的方向這個(gè)重點(diǎn)；組合②號信封中的卡片得到多條食物鏈，初搭食物鏈的框架；將③號信封中的卡片串入之前的食物鏈中，建構(gòu)食物關(guān)系網(wǎng)狀模型。

（作者單位：湖南省瀏陽市瀏陽河小學(xué)）