小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與改進(jìn) 小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)實(shí)例 新的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)“科學(xué)課學(xué)習(xí)要以探究為核心”,“讓探究成為科學(xué)課學(xué)習(xí)的主要方式”。無(wú)疑,實(shí)驗(yàn)是科學(xué)課學(xué)習(xí)的最有效的手段。筆者通過(guò)多年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生通過(guò)親自參與實(shí)驗(yàn)獲得知識(shí)是搞好科學(xué)教學(xué)的關(guān)鍵。但隨著小學(xué)科學(xué)課程改革的推進(jìn),科學(xué)課堂教學(xué)發(fā)生巨變的今天,在教學(xué)實(shí)踐中會(huì)發(fā)現(xiàn)有些實(shí)驗(yàn)存在一些不足,一些問(wèn)題也隨之出現(xiàn),如:實(shí)驗(yàn)材料選擇不當(dāng);學(xué)生配套實(shí)驗(yàn)包先天不足,不可操作;實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)復(fù)雜,難以實(shí)施;實(shí)驗(yàn)抽象不夠直觀。對(duì)于這些現(xiàn)象,需要一線教師因地制宜地適時(shí)改進(jìn)。 1 在課前實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備中及時(shí)調(diào)整實(shí)驗(yàn)材料存在的缺陷 課前準(zhǔn)備好合適的、有結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)材料是進(jìn)行有效探究學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵,直接影響實(shí)驗(yàn)的效果。一般來(lái)說(shuō),課前教師都要對(duì)課上要做的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行事先演示,從中發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)材料的缺陷,便于做好選擇和調(diào)整。如教學(xué)教科版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)“擺的研究”一課時(shí),根據(jù)書上插圖準(zhǔn)備材料是不理想的,鐵架臺(tái)上的橫桿太短,擺錘擺動(dòng)時(shí)很快就會(huì)碰上鐵架臺(tái)的豎桿。擺線如何固定才能既讓它自如地晃動(dòng)又便于調(diào)節(jié)長(zhǎng)短也是問(wèn)題。通過(guò)加長(zhǎng)橫桿,借助夾子,可以解決這些難題,增強(qiáng)教學(xué)效果。 再比如教科版小學(xué)科學(xué)三年級(jí)上冊(cè)“水和空氣”單元“空氣占據(jù)空間嗎”一課中,要求把一團(tuán)紙巾放在一個(gè)杯子的杯底,然后將杯子豎直倒扣入水中(圖1),預(yù)測(cè)紙巾是否會(huì)被浸濕?這是一個(gè)經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)。但在實(shí)驗(yàn)時(shí)總存在一些不完美的地方。簡(jiǎn)單分析,該實(shí)驗(yàn)存在較大的缺陷:一是紙巾容易浸濕,影響實(shí)驗(yàn)效果;二是后續(xù)實(shí)驗(yàn)即水進(jìn)來(lái)把空氣趕跑的現(xiàn)象不夠直觀,學(xué)生理解起來(lái)有困難。 筆者對(duì)此操作進(jìn)行改進(jìn),用大號(hào)漏斗和小塊塑料泡沫(涂上紅色)代替紙團(tuán)和杯子做實(shí)驗(yàn)(圖2)。實(shí)驗(yàn)時(shí),先用手按住漏斗上的小孔,再用漏斗把泡沫垂直扣入水中,泡沫球就停留在水底,表明空氣占據(jù)了漏斗的空間,水就進(jìn)不去了。然后放開按住漏斗的小孔,空氣從小孔中逃出,泡沫球就浮上來(lái),表明水進(jìn)來(lái)占據(jù)了原先空氣占據(jù)的空間。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)材料既可以重復(fù)使用,又克服了原先的缺陷,還使空氣占據(jù)空間與空間被水替換的現(xiàn)象更加明顯。 2 及時(shí)改進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)材料包中存在的不足 近幾年,小學(xué)科學(xué)教材都有了配套的學(xué)生實(shí)驗(yàn)材料包,但存在一些不足,學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)缺乏可操作性,結(jié)果就是浪費(fèi)教師、學(xué)生的精力和寶貴的時(shí)間,也挫傷學(xué)生的科學(xué)探究積極性。 再如教科版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)“熱”單元第6課“熱是怎樣傳遞的”一課的探究活動(dòng):熱在金屬條中的傳遞;熱在金屬片中的傳遞。通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生感知熱是怎樣傳遞的,明白熱總是從較熱的一端傳向較冷的一端。教材中的實(shí)驗(yàn)方法要求在一段鐵絲上每隔一定距離用蠟粘上一根火柴,將鐵絲固定在鐵架臺(tái)上,火柴都向下懸掛,用酒精燈給鐵絲的一段加熱,觀察哪端的火柴先掉下來(lái)?教材中要求是用蠟粘,課前筆者讓學(xué)生進(jìn)行嘗試。他們花了不少的時(shí)間,一上課就抱怨粘不牢,實(shí)驗(yàn)成功的寥寥無(wú)幾。那么簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)為什么會(huì)不成功呢?問(wèn)題究竟出在什么地方?通過(guò)了解又自己親身實(shí)驗(yàn),筆者終于明白了是怎么回事。由于是要蠟先熔化成液體,然后滴在鐵絲上,再往上粘火柴,而蠟的凝固時(shí)間快,且熔化后粘性不大,所以很難粘上去,當(dāng)然成功的不多。明白了其中的原理后,筆者建議學(xué)生改蠟為黃油,經(jīng)過(guò)一番忙碌,教室里響起陣陣歡呼聲。 3 實(shí)驗(yàn)操作既要尊重教材設(shè)計(jì)又要高于教材設(shè)計(jì),做到化繁為簡(jiǎn) 科學(xué)課的課堂教學(xué)40分鐘很寶貴,而科學(xué)探究活動(dòng)往往會(huì)占用多半的時(shí)間,因此,教師在課前要研究每個(gè)實(shí)驗(yàn)操作的可行性,并力求化繁為簡(jiǎn),達(dá)到事半功倍的實(shí)驗(yàn)效果。 教科版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)“沉和浮”單元“下沉的物體會(huì)受到水的浮力嗎”一課中,第一個(gè)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生設(shè)計(jì)下沉的物體受到水的浮力的大小。實(shí)驗(yàn)時(shí),學(xué)生習(xí)慣掛上一只鉤碼按記錄表要求分3次實(shí)驗(yàn),可問(wèn)題紛至沓來(lái),有的小組匯報(bào)說(shuō)“鉤碼怎樣算小部分浸入,大部分浸入”,有的小組問(wèn)“測(cè)力計(jì)的指針只上升了一點(diǎn)點(diǎn)怎樣讀數(shù)據(jù)”等問(wèn)題。究竟問(wèn)題出在什么地方呢?筆者經(jīng)過(guò)細(xì)想發(fā)現(xiàn),提供給學(xué)生的重物是鉤碼,一個(gè)鉤碼的質(zhì)量是50克,重量約是0.5牛頓,它在水中受到的浮力約是0.1牛頓,而圓筒測(cè)力計(jì)的最小刻度是0.1牛頓。由于鉤碼高度小,要使一個(gè)鉤碼在水中分幾個(gè)層次浸入,學(xué)生不易把握,且數(shù)據(jù)在測(cè)力計(jì)上也很難反映出來(lái),原因在于這個(gè)變化在最小刻度0.1牛頓以下。 因此,做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí),可化繁為簡(jiǎn)、因地制宜變更實(shí)驗(yàn)材料,就地取材,每組準(zhǔn)備1個(gè)剪去頂部的礦泉水瓶,1號(hào)干電池3個(gè)。把3個(gè)干電池用透明膠帶綁成條狀,讓學(xué)生把它們看做一個(gè)整體,使其浸入水中1個(gè)為“小部分浸入水中”,浸入水中2個(gè)為“大部分浸入水中”,浸入水中3個(gè)為“全部浸入水中”(圖3)。這樣,學(xué)生容易把握好浸入水中的干電池?cái)?shù),且每浸入水中1個(gè)干電池就有0.45牛頓的浮力變化,數(shù)據(jù)大,效果明顯。3次實(shí)驗(yàn)以后,學(xué)生通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的觀察與分析,很輕松地找出水中物體浮力大小的