劉 偉
在小學科學教育中,科學實驗可以增加學科趣味,激發(fā)學生學習熱情,培養(yǎng)學生動手能力,提升學生科學素養(yǎng)。但實驗也會帶來許多問題:實驗需要各種器材,準備起來比較麻煩;實驗過程可能因為操作不當,導致實驗結果偏離正確結論;會用到一些有危險性的器材,容易出現(xiàn)安全問題,等等。為此很多教師在科學課堂上逃避動手實驗,把教科書上提及的眾多實驗變成了教師的口頭描述或者學生的自學。小學生沒有足夠的生活經驗,很難接受這些實驗現(xiàn)象,內心也不信服。實驗過程及結果均源于教師的講解或教材的陳述,缺乏具體實物和過程作為佐證,無法培養(yǎng)學生的動手能力,更無法培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和科學探究精神。如何解決這一問題,筆者在教學中做了如下嘗試。
教材中提及了很多的小實驗,如果能帶領學生實際操作,可以很好地激發(fā)學生的學習興趣,提高他們的科學素養(yǎng),提升學生的動手能力[1]。這些實驗,教師不要簡單地讓學生閱讀教材,而要積極準備好相關器材,在課前進行多次模擬,在課上做好這些演示實驗。在給學生展示前,教師要撰寫實驗教案,確定操作流程,掌握操作要領,熟悉操作禁忌,保證在學生面前演示實驗時能夠得心應手,水到渠成。比如小學科學三年級上冊中提到了這樣的一個實驗,即用水沖擊水輪來轉動,以此得出水流有能量的結論。但是教材中提及該實驗時很簡單,想要做好這個實驗需要教師準備多個工具。首先要制作一個能夠順利旋轉的水輪。這個水輪可以用鐵片制作,可以用不透水的硬紙板制作,可以用易于定型的塑料片來做,也可以用廢舊電機拆卸下來的小風扇替代;第二步要準備可以盛水的水槽,大小應該保證能夠完成實驗又易于教師搬運;第三步要準備一個能裝足夠的水來沖擊水輪的水壺或燒杯,要保證單手可以持握,還要保證出水量足以完成實驗。
教師在向學生展示實驗或者讓學生操作實驗之前,自己要多做幾次嘗試性實驗,掌握好以不同高度傾倒時水輪的流速變化。實驗前,制作出實驗操作教案,預先設定好實驗所需的器材,寫清實驗中需要注意的事項,學生要觀察的細節(jié),做好實驗失敗后的備選方案等。實驗中,要注意指導學生做好觀察,寫出觀察記錄。要引導學生注意觀察不同流量下水輪的轉動速度變化,從不同高度下傾倒時水輪的轉動速度等。
網絡為我們提供了許多設備簡單、實驗效果明顯的小實驗,教師可以介紹給同學,組織大家動手實驗。小學生動手能力還很弱,所以在做這些小實驗時,往往需要教師和家長的指導。不要因為學生操作不好,教師和家長精力有限,就不組織學生進行嘗試實驗。只有在不斷地親自操作之后,學生的動手能力才能提高,科學素養(yǎng)才能逐漸形成。教師可以選擇一些材料易于尋找、過程比較簡單、操作中沒有危險的小實驗讓學生嘗試。
摩擦力實驗:用橡皮筋拉動木塊在不同材質上勻速移動,通過橡皮筋的拉伸長度變化,判斷不同物質摩擦力的大小。這個實驗中,橡皮筋比較常見,許多捆裝蔬菜的包裝用的就是橡皮筋。小木塊可以用其他重物替代,比如紙箱、厚書、水壺等。不同材質的平面可以選用地板、餐桌、瓷磚、床鋪等替代。
物體形狀與浮力關系實驗:把橡皮泥捏成不同的形狀,再把它們放在不同的液體中,比如水、鹽水、酒、橙汁等,查看橡皮泥的吃水線,從而分析浮力的大小和物體的形狀是否有關系,和漂浮中的液體是否有關系。
磁鐵吸引力實驗:找到兩塊磁鐵,讓它們與不同物質接觸,看看是否存在吸引力。把兩個磁鐵的同極接近,感受其間的排斥力,把磁鐵的異極接近,感受其間的吸引力,從而得出磁鐵具有吸引鐵、同極排斥,異極相吸等性質。磁鐵的尋找比較容易,可以通過拆卸小電機、舊收音機獲得,商店也能買到各種形狀的磁鐵。
這樣的小實驗有很多,教師選擇時要注意與教材內容相匹配,要尋找那些用料簡單、操作容易、結果明顯的小實驗讓同學動手操作。教師在讓同學動手操作之前自己要先做一下,以便在指導學生操作時能夠有的放矢。學生做實驗的過程中,讓同學或家長把實驗過程記錄下來,通過希沃授課助手投射到班級的大屏幕上,從而把學生的個人實驗變成一個公共實驗,讓更多的人觀察到實驗的全過程,讓更多都人了解實驗道理,學會實驗方法。
學生家庭、學校辦公室、科學實驗室、大自然等隨處可見“實驗器材”和開展實驗的環(huán)境,只要我們有心,可以隨時隨地做各種科學實驗[2]。
比如在沙灘嬉戲時,可以做太陽下竹竿的陰影長度實驗,分析太陽的斜度與陰影長度之間的關系;在農田引水灌溉時,觀察流量與水渠環(huán)境,分析流量大小、水渠寬度和上下落差間的關系;抬頭看天上的云朵,判斷未來的天氣變化;夜間觀察天上的星星,了解地球的氣候變化情況等。
不論是在田間地頭,還是在海邊樹林,都有我們可以實驗的器材和設備,只要我們做有心人,就可以就地取材、適時實驗,隨時驗證科學結論。這些實驗來自學生實際,來自真實生活,為學生所信服。在生活中隨處做實驗,也培養(yǎng)了學生熱愛生活、樂于實踐的習慣,培養(yǎng)了勤于觀察、樂于探究的科學精神。
互聯(lián)網上有很多實驗視頻。這些實驗內容豐富,說理清楚,非常適合學生觀看。讓學生觀看這些實驗視頻,可以開闊學生思路,增長學生見識。為了促使學生思考,可以刪去視頻中的總結文字或者消去視頻的講解聲音,讓同學看著這些視頻,自己配音,說出實驗過程,總結實驗結論。
比如視頻中的一個熱傳導實驗:把5 根火柴用凡士林粘在一根銅棒的不同位置上。用酒精燈加熱銅棒的一端,粘在銅棒上的火柴依次落下。把五根火柴粘在木棒上,用酒精燈加熱木棒的一端,木棒一端幾乎燃燒了,也不能讓所有火柴掉落。停止實驗視頻播放,讓學生嘗試總結:不同物質的熱傳導能力不同,同一物質的熱傳導與距離有關。
其實生活就是一個巨大的實驗場,隨時隨地在為我們做著各種實驗。只要我們善于觀察,樂于探究,就會發(fā)現(xiàn)很多科學道理,引發(fā)眾多人生感悟[3]。
早晨起來照鏡子時,看見一個一模一樣的自己,此時可以思考平面鏡的成像原理。倘若鏡子質量不好,或凹或凸,反射出的形象奇形怪狀,仿佛哈哈鏡。此時就可以思考平面鏡和哈哈鏡的區(qū)別及成像原理。走在街路上,看見樹葉飄落到地上,聯(lián)想到四季的變化,對大自然會有更深的感悟。也要思考,為什么有的植物葉子會落下?有的則不會落下?落葉和不落葉的植物有哪些區(qū)別?嘗試把耳朵貼近各種物體,去感受聲音的來源與大小,探究聲音在各種材質中的傳播規(guī)律。把書平放在桌子上,把書豎放在桌子上,把書展開側放在桌子上,不同的放置方法哪個更穩(wěn)定?為什么會出現(xiàn)這種不同?各種擺放方式,物品的中心點都在哪里?
這樣的實驗不勝枚舉,只要我們善于觀察,勤于探究,生活中的很多現(xiàn)象都會引發(fā)我們思考,促使我們探究。教師就要做學生思考的啟迪者,學生良好思考習慣的培養(yǎng)者。
綜上所述,小學科學教師要在課前認真準備實驗器材,帶領學生做好教材演示實驗;要提供充足的實驗素材,組織學生自己動手實驗;要提供大量的視頻資源,讓學生多觀察實驗;要善于利用周圍環(huán)境,帶領學生開展科學實驗;要引導學生從生活這個大實驗場中發(fā)現(xiàn)問題,思考科學原理。小學科學教師要充分發(fā)揮實驗對于學生科學素養(yǎng)的啟蒙作用,為優(yōu)秀科學人才的培養(yǎng)奠定思維和行動基礎。