科學實驗材料的選擇與優(yōu)化

［摘 要］實驗材料的選擇與優(yōu)化直接決定了科學實驗?zāi)芊耥樌_展，是影響小學科學課堂教學目標達成的重要因素。在小學科學實驗教學中，教師不僅要具備組織學生順利開展實驗活動的能力，還要注重對實驗材料的選擇，可以選擇一些具有趣味性、便捷性、生活性、結(jié)構(gòu)性的材料，以激發(fā)學生的探究興趣，幫助學生更好地開展實驗活動，促進科學素養(yǎng)的落地。

［關(guān)鍵詞］科學實驗；實驗材料；選擇；優(yōu)化

［中圖分類號］ G623.6 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1007-9068（2025）06-0090-03

《義務(wù)教育科學課程標準（2022年版）》明確提出：“科學課程旨在培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，為學生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。”科學實驗是學生在科學學習中感興趣的一種學習方式，也是學生獲得科學知識的主要途徑。它可以讓學生在動手操作的過程中獲得對科學知識的深刻認知，不斷提升學生的學習品質(zhì)。科學實驗的開展需要與之相匹配的實驗材料。在當下的科學實驗教學中，盡管實驗器材正在日趨完善，但由于實驗材料的選擇不當，仍然存在實驗操作難度大且脫離生活、學生遷移運用效果低下、無法讓學生直觀看到實驗現(xiàn)象、材料實用性不強及使用率低下等問題，不利于提升學生的科學學習質(zhì)量。

針對科學實驗材料出現(xiàn)的問題，要充分發(fā)揮科學實驗在科學教學中的育人價值，教師就要注重實驗材料的選擇及優(yōu)化，使得科學實驗?zāi)軌虮ＷC實驗過程的安全、有利于學生的動手操作及科學知識概念的建構(gòu)銜接等，真正為學生的科學學習助力。基于科學學科特點及學生實際情況，教師可以從以下方面入手選擇實驗材料。

一、選擇具有趣味性的材料

趣味性的實驗材料指的是能夠讓學生積極主動地參與實驗并樂于探究的材料。科學教學方法要富有情趣，符合兒童的認知規(guī)律。在小學科學實驗教學中，選擇的實驗材料要能激發(fā)學生參與實驗探究的興趣，為學生順利開展科學實驗奠定基礎(chǔ)。

如在教學教科版科學教材四年級上冊《食物中的營養(yǎng)》一課時，通過本課的學習，學生要明白人體所需的營養(yǎng)成分都是從食物中獲取的，了解食物為我們提供的營養(yǎng)成分有哪些，知道合理安排飲食的重要性。教學的重點是讓學生知道食物中含有哪些營養(yǎng)成分及其作用，并能夠用實驗的方法檢驗食物中是否含有脂肪或淀粉。在進行本次科學實驗前，教師可以讓學生準備土豆、花生、蘿卜等常見的食物。教師如果一開始就讓學生檢測這些食物中含有的營養(yǎng)成分，很難激起學生參與實驗的興趣。為了激發(fā)學生的實驗興趣，教師可以變身為“魔術(shù)師”，先展示一瓶棕紅色的液體，讓學生猜一猜這個瓶子里裝的是什么液體。在學生的好奇心被充分激發(fā)后，教師再拿出事先準備的土豆，并對學生說：“現(xiàn)在老師要變一個魔術(shù)，讓這個土豆變色。你們想知道土豆會變成什么顏色嗎？”在學生期待的目光中，教師用滴管將瓶子里的棕紅色液體滴在土豆上，學生會發(fā)現(xiàn)土豆馬上變成了藍色。當學生的好奇心越來越濃時，教師再揭示答案：“這種棕紅色液體是碘酒，是著名的‘變色大王’，只要遇到淀粉就會變成藍色?！弊詈螅處熞龑W生開展科學實驗：“怎樣才能快速判斷一種食物中是否含有淀粉呢？”學生的實踐探究興趣被充分激發(fā)，紛紛拿出碘酒對各種食物進行檢測，通過觀察食物的變色情況來得出結(jié)論。這樣的科學實驗既有趣，又好玩，可以促進學生學習質(zhì)量的提升。

在小學科學實驗教學中，教師選擇具有趣味性的實驗材料，可以有效激發(fā)學生參與實驗的積極主動性，使其積極主動地參與實驗，并在實驗探究中感受科學學習的樂趣，不斷培養(yǎng)學生的科學精神，落實科學核心素養(yǎng)。

二、選擇便捷易操作的材料

在小學科學教學中，組織學生進行科學實驗?zāi)軒椭鷮W生更好地進行科學探究、掌握科學知識、培養(yǎng)科學精神，但學習科學知識仍是課堂教學的首要目標。教師在組織學生進行科學實驗活動時，如果選擇的實驗材料過于復雜煩瑣，使得準備或使用材料的過程花費大量時間，就會嚴重影響學生進行科學探究的積極主動性。因此，教師要盡可能選擇簡便且易于操作的材料，以節(jié)約學生的實驗操作時間，讓學生有充足的時間進行科學探究與思考。

如教學教科版科學教材五年級下冊《熱在金屬中的傳遞》一課時，要讓學生知道熱有熱傳導、熱對流、熱輻射三種傳遞方式，明白熱可以在物體內(nèi)和物體間傳遞且熱量的傳遞具有一定的方向性，了解熱傳遞的規(guī)律。在日常生活中，學生對金屬物體中的熱傳遞雖然有一定的了解，但大都是學生在不小心碰到發(fā)熱的金屬物體時發(fā)現(xiàn)的，他們對熱傳遞的現(xiàn)象及規(guī)律的感受并不深刻。教材中呈現(xiàn)的實驗是把涂有蠟的金屬圓片固定在支架上，用酒精燈加熱，讓學生觀察蠟的變化。然而，利用教材中的實驗材料進行實驗，很容易出現(xiàn)蠟融化或凝固過快等不利于操作的現(xiàn)象。為了避免出現(xiàn)這種狀況，教師不妨對實驗材料進行改進，讓學生在金屬銅棒上涂一層感溫變色油墨。這樣學生只需要觀察加熱金屬銅棒時感溫變色油墨的顏色變化就可直觀地感受熱傳遞的過程。這樣的實驗材料易于操作，可以有效提升學生實驗操作的成功率。

煩瑣、不易操作的實驗材料會給學生的實驗操作帶來一定的難度，讓實驗過程變得復雜且耗時費力，影響學生的實驗體驗和效果。在小學科學實驗教學中，教師要依據(jù)實驗需求選擇一些便于操作的實驗材料。這樣不僅可以有效減少學生在實驗操作中可能出現(xiàn)的失誤，還可以使學生的實驗質(zhì)量得到明顯提升。

三、選擇生活化的材料

小學科學教材中的許多內(nèi)容都是基于學生的認知經(jīng)驗進行編排的，與學生的生活緊密相連。在科學實驗活動中，教師要善于選擇一些生活化的實驗材料，讓學生可以在生活觀察中揭開科學的神秘面紗、在科學實驗活動中體驗學習科學的樂趣，從而更加熱愛生活中的科學。

如教學教科版科學教材三年級上冊《水沸騰了》一課時，需要讓學生通過加熱水的探究實驗來觀察水的沸騰過程，在探究實驗中記錄水沸騰的相關(guān)證據(jù)，并與已有知識沖撞整合，以獲得深刻的學習體驗。學生在生活中雖然見過水的沸騰現(xiàn)象，但一般不會在意，只是有一些模糊印象，比如水沸騰時出現(xiàn)氣泡以及發(fā)出聲音等，缺乏對水沸騰過程的具體認知。學生通過本次實驗可以獲得對水沸騰現(xiàn)象的直觀感性認知。教材中要求學生用酒精燈加熱燒杯中的水并觀察水的沸騰現(xiàn)象。然而，用酒精燈加熱燒杯中的水至沸騰耗費時間長，許多學生由于操作速度慢等很難在規(guī)定時間內(nèi)完成實驗操作，導致學生的觀察興趣大大降低?；诖?，教師可以讓學生利用生活中的電陶爐對燒杯進行加熱，并用變形夾夾住溫度計，這樣可以讓學生在短時間內(nèi)直觀看到水在沸騰過程中溫度的變化及水達到100攝氏度以后溫度不再發(fā)生變化的現(xiàn)象，使學生對水沸騰現(xiàn)象的感受更加直觀，不斷提高學生的科學實驗質(zhì)量。

教師結(jié)合科學學習內(nèi)容特點，選擇貼近學生生活、常見的實驗材料，可以讓學生對科學實驗的感受更加直觀深刻。許多科學現(xiàn)象都來源于生活。在科學教學中，教師帶領(lǐng)學生探究科學現(xiàn)象時選擇學生熟悉的生活實驗材料，不僅可以增加學生對科學實驗的親切感，而且可以將學生所學的知識延伸到課外，幫助學生養(yǎng)成留心觀察生活的意識，并在生活中發(fā)現(xiàn)更多的科學知識。

四、選擇輕巧能自制的材料

比起實驗室中千篇一律的實驗材料，讓學生利用自制的材料進行科學實驗探究活動，更能激發(fā)學生探究學習的興趣，讓學生在實驗中感受自制材料的獨特魅力，不斷增強學生的學習自信、強化學生的學習效果。

如教學教科版科學教材四年級上冊《設(shè)計制作小車（一）》《設(shè)計制作小車（二）》時，通過單元前面幾課的學習，學生已經(jīng)知道了運動的小車與其受到的動力、摩擦力之間的關(guān)系，知道了如何根據(jù)需要增大或者減小摩擦力，并理解了運動的物體是具有能量的。本課的教學目標是讓學生能夠利用生活中的材料，自行設(shè)計并制作一輛具有動力的小車，使它能夠在5秒內(nèi)把兩塊橡皮運輸1米遠。教師需要準備的實驗材料有硬紙盒、安全剪刀、橡皮筋、輪子、連接軸、膠水、吸管、膠帶、氣球等。為了幫助學生更好地完成自制小車的學習任務(wù)，教師可以讓學生用廢舊的玩具汽車輪子代替小車的輪子。在準備好實驗材料后，教師需要明確本次活動要求：用橡皮筋或者氣球做動力；明確自己要制作什么樣的小車、用途是什么、具體要求是什么；在制作出小車后，需要對小車的性能進行測試，分析其可能存在的問題，并運用合適的材料對其進行改進。在學生完成自制小車之后，教師可以組織學生互相交流各自的設(shè)計方案、組裝過程等，使其從中收獲學習的快樂。

自制實驗材料可以幫助學生更好地發(fā)現(xiàn)實驗材料與實驗內(nèi)容之間的關(guān)系，為學生更好地利用實驗材料對研究對象進行探究提供條件。在小學科學實驗教學中，教師讓學生利用自制的材料開展實驗研究，并分析其中可能存在的問題，可以有效激發(fā)學生參與科學實驗的積極性，讓學生充分地動手動腦，并在科學實驗中感受到學習的快樂。

五、選擇整合結(jié)構(gòu)性的材料

整合結(jié)構(gòu)性實驗材料是對科學觀察類實驗探究的有效補充，它可以有效解決學生在科學實驗中因受實驗活動與課堂時間、空間等因素制約而產(chǎn)生的問題。在小學科學實驗教學中，一些實驗由于受到實驗條件的制約，不能起到應(yīng)有的教學效果?；诖耍處熞x擇一些具有整合性或者結(jié)構(gòu)化的實驗材料，以克服實驗活動開展的限制，提升科學實驗教學成效。

如教學教科版科學教材三年級上冊《觀測風》一課時，教學目標是讓學生知道風有方向和大小的不同，會制作簡單的風向標，會用簡易風向標和其他簡易方法來觀測風向，樂于在實驗探究中發(fā)現(xiàn)事物規(guī)律并堅持觀測、記錄。在生活中，學生對風并不陌生，也經(jīng)常在天氣預(yù)報中聽到風向、風力等詞語。怎樣才能讓學生借助小風旗和風向標來判斷不同位置的風速和風向呢？這就需要學生在實驗過程中運用已有經(jīng)驗，通過對照風級圖、制作風向標測量工具等進行科學觀察。但在實際的科學實驗活動中，經(jīng)常會出現(xiàn)無風或只有一部分學生能感受到風的情況，使得學生無法建構(gòu)完整的科學概念，有的學生甚至到課堂結(jié)束仍無法掌握判斷風速和風向的方法?；诖?，教師可以對實驗材料進行優(yōu)化重組，讓學生利用方位紙、手持風扇、小風旗、風向標模型等進行科學實驗。學生在進行科學實驗時，可以將小風旗或者風向標模型立于中央，用手持風扇從不同方向模擬風，這樣可以直觀感受到小風旗風向的變化，從而得出更加準確的科學數(shù)據(jù)。

在小學科學實驗教學中，教師依據(jù)實驗需要對實驗材料進行優(yōu)化重組，可以幫助學生形成對研究內(nèi)容系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的認知，不斷拓寬學生的知識面和眼界，提升學生的科學學習質(zhì)量。

綜上所述，在小學科學實驗教學中，實驗材料的選擇與優(yōu)化對學生來說具有重要的意義，直接影響著學生實驗探究的興趣和參與狀態(tài)。要讓科學實驗取得理想的教學效果，教師就要選擇具有趣味性、便捷性、生活性、結(jié)構(gòu)性等的實驗材料，幫助學生打開科學探究的窗戶，打造直觀、有趣、豐富的科學課堂，為培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)貢獻力量。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 余京華.小學科學實驗材料選擇與改進：以《溫度不同的物體相互接觸》一課為例[J].教學月刊小學版（綜合），2024（Z1）：61-63.

[2] 謝惠敏.基于核心素養(yǎng)的小學科學實驗教學探究[J].華夏教師，2024（13）：78-80.

[3] 宋博陽.核心素養(yǎng)下小學科學低成本材料實驗箱的開發(fā)[J].實驗教學與儀器，2024，41（7）：97-99.

（責編 廖婷婷 杜 華）