□姚燕玉

小學(xué)科學(xué)教學(xué)的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，故特別倡導(dǎo)以探究性學(xué)習(xí)為主要學(xué)習(xí)方式。實(shí)驗(yàn)是幫助學(xué)生從現(xiàn)象觀察走向本質(zhì)理解的有效途徑。但在部分實(shí)驗(yàn)中，由于材料設(shè)置不到位，實(shí)驗(yàn)效果不明顯，實(shí)驗(yàn)原理無(wú)法清晰呈現(xiàn)。對(duì)此，教師應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行改進(jìn)，提升實(shí)驗(yàn)實(shí)效，幫助學(xué)生突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)，填充思維空白，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中收獲科學(xué)知識(shí)，提升科學(xué)素養(yǎng)。

一、改進(jìn)材料，提升實(shí)驗(yàn)實(shí)效

學(xué)生是課堂的主人。學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)、自主操作、自主分析等手段構(gòu)建科學(xué)概念，發(fā)展科學(xué)能力，提升核心素養(yǎng)。但在探究過(guò)程中，如果教材預(yù)設(shè)的實(shí)驗(yàn)材料不夠合理，或取材不太容易，就會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)效果不明顯、結(jié)論不科學(xué)等問(wèn)題，直接影響學(xué)習(xí)的深度和效果。對(duì)于不同類(lèi)型的問(wèn)題，教師應(yīng)嘗試不同的策略，提升實(shí)驗(yàn)實(shí)效。

（一）重設(shè)實(shí)驗(yàn)器材，使學(xué)生便于觀察

課堂是屬于每個(gè)學(xué)生的，但學(xué)生的個(gè)體差異性較大，學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手能力也不均衡。教師不能盲目指導(dǎo)，一概而論，應(yīng)該發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，化難為易，對(duì)學(xué)生進(jìn)行有效引導(dǎo)，幫助學(xué)生樹(shù)立信心。

學(xué)習(xí)教科版四年級(jí)下冊(cè)《比較不同的土壤》一課時(shí)，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程一般為先通過(guò)肉眼觀察，發(fā)現(xiàn)三種土壤的顆粒大小不同，再借助實(shí)驗(yàn)材料比較三種土壤的黏性、滲水性。然而，按教材中的實(shí)驗(yàn)材料要求，實(shí)驗(yàn)中的對(duì)比控制條件很難落實(shí)。學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)倒水位置控制不好，達(dá)不到同時(shí)倒水的要求，又或者濾紙的大小不合適，導(dǎo)致每次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果都不同等問(wèn)題。這讓學(xué)生很難通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較三種土壤的滲水性。

針對(duì)探究實(shí)驗(yàn)遇阻的問(wèn)題，教師可以自己設(shè)計(jì)一組易操作的材料，解決原有實(shí)驗(yàn)中存在的重要細(xì)節(jié)問(wèn)題。圖1是教師設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)材料。該實(shí)驗(yàn)材料用一根木條將三個(gè)接水的小燒杯固定連接起來(lái)，解決了前文提到的學(xué)生操作中遇到的問(wèn)題。首先，用一根木條固定連接三個(gè)倒水的小燒杯，這樣既能統(tǒng)一倒水的量，又能實(shí)現(xiàn)同時(shí)、同一位置、同一高度、同一速度倒水。其次，用絲襪代替濾紙，避免濾紙本身的滲水速度對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響。最后，增大出水孔的孔徑，讓學(xué)生的操作與觀察變得更加方便。學(xué)生利用改進(jìn)后的材料完成了實(shí)驗(yàn)，在觀察的基礎(chǔ)上對(duì)三種土壤的滲水性、保水性、透氣性等有了真切的體驗(yàn)與感受，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。

圖1

（二）補(bǔ)足實(shí)驗(yàn)材料，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)對(duì)比度

科學(xué)探究是學(xué)生通過(guò)收集分析歸納一個(gè)個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，走向科學(xué)本質(zhì)的必經(jīng)之路。小學(xué)生的歸納思維能力較弱，當(dāng)證據(jù)不足時(shí)，其學(xué)習(xí)就成了被動(dòng)學(xué)習(xí)。針對(duì)這一問(wèn)題，教師可創(chuàng)設(shè)豐富的實(shí)驗(yàn)情境，助力學(xué)生歸納總結(jié)，引領(lǐng)學(xué)生習(xí)得科學(xué)概念。

如教科版四年級(jí)下冊(cè)第二單元《電路中的開(kāi)關(guān)》一課，繼上一節(jié)課認(rèn)識(shí)導(dǎo)體和絕緣體的特征，本課繼續(xù)深化對(duì)導(dǎo)體和絕緣體的理解與運(yùn)用——設(shè)計(jì)制作開(kāi)關(guān)。教材安排的材料簡(jiǎn)單易取、代表性強(qiáng)，學(xué)生能很快地組裝簡(jiǎn)易開(kāi)關(guān)，但對(duì)于開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)的原理卻是模糊的。如開(kāi)關(guān)的哪個(gè)部件要用導(dǎo)體材料，哪個(gè)部件要用絕緣體材料，大多數(shù)學(xué)生只停留在一句口訣上：需要電流通過(guò)的地方用導(dǎo)體材料，不需要電流通過(guò)的地方用絕緣體材料。至于電流為什么會(huì)通過(guò)，如果把兩種材料換個(gè)位置組裝又會(huì)出現(xiàn)什么情況等問(wèn)題，學(xué)生較為模糊。學(xué)生對(duì)開(kāi)關(guān)的底座等材料的選擇同樣缺乏認(rèn)知，其思維是單一的、淺層的、混亂的。為解決上述問(wèn)題，教師引入了學(xué)生熟悉且容易判斷優(yōu)劣的材料，如紙板、錫紙、圖釘三種材料。學(xué)生任選材料進(jìn)行組裝，有的用紙板、圖釘組裝開(kāi)關(guān)，有的用圖釘、錫紙組裝開(kāi)關(guān)，有的用紙板、錫紙、圖釘三樣材料組裝開(kāi)關(guān)，組裝情況如圖2。當(dāng)把自制開(kāi)關(guān)一一連接到電路中進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，不同材料的組合產(chǎn)生了直觀鮮明的對(duì)比。如此，學(xué)生深入地理解了開(kāi)關(guān)材料組裝的要求與要領(lǐng)：手接觸的部位、開(kāi)關(guān)底座用絕緣體材料；開(kāi)關(guān)接柱、連接兩個(gè)接柱的部分用導(dǎo)體材料。

圖2

（三）利用視頻材料，放大實(shí)驗(yàn)效果

學(xué)生的認(rèn)知須經(jīng)歷從模糊到清晰的過(guò)程，實(shí)驗(yàn)?zāi)転檫@個(gè)過(guò)程助力。然而，部分實(shí)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)效果并不明顯，且實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行得較快，學(xué)生難以觀察到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。對(duì)此，教師可以利用多媒體技術(shù)，如拍照片、拍視頻等，記錄下實(shí)驗(yàn)過(guò)程，在課堂上回放，放大、放慢實(shí)驗(yàn)效果，幫助學(xué)生觀察科學(xué)效果。

教學(xué)教科版三年級(jí)下冊(cè)《直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)》一課時(shí)，學(xué)生要先借助直觀的直線(xiàn)軌道和曲線(xiàn)軌道，觀察小球的運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)，初步了解直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)與曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)兩種形式，再觀察分析小球在桌面滾動(dòng)至掉落的運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)以及小球沖出桌面后的運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)。教材的編寫(xiě)思路從扶到放，從直觀描述到抽象理解，完全符合學(xué)生的身心特點(diǎn)?？稍趯?shí)際的教學(xué)中，學(xué)生對(duì)小球滾落桌面的運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)與沖出桌面的運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)始終不明晰。經(jīng)過(guò)了解，教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)橫向有軌道運(yùn)動(dòng)的理解是建立在思維支架——運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)的基礎(chǔ)上的，因此能清晰辨認(rèn)，但對(duì)縱向運(yùn)動(dòng)且沒(méi)有軌道輔助時(shí)的路線(xiàn)始終不敢判斷。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，教師借助手機(jī)的延時(shí)攝像功能，拍攝了乒乓球運(yùn)動(dòng)過(guò)程，并將兩次視頻做成動(dòng)圖（如圖3），將一個(gè)力與多個(gè)力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)方式的影響效果放大。由此，學(xué)生明確了物體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，其認(rèn)知從模糊變得清晰。

圖3

二、改進(jìn)材料，突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)

每課內(nèi)容都有難點(diǎn)，教師應(yīng)緊扣教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合學(xué)情，合理設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生突破難點(diǎn)。但在實(shí)際教學(xué)中，會(huì)出現(xiàn)難點(diǎn)突破力度不夠，難點(diǎn)把握不準(zhǔn)等問(wèn)題，導(dǎo)致學(xué)生脫離學(xué)科本質(zhì)，錯(cuò)失靠近事實(shí)的機(jī)會(huì)。教師在深刻研讀教材與學(xué)情的前提下，可改進(jìn)實(shí)驗(yàn)材料，幫助學(xué)生突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)。

（一）化無(wú)為有，使學(xué)習(xí)過(guò)程形象化

大千世界，無(wú)奇不有。有的物質(zhì)能被看見(jiàn)，有的物質(zhì)卻不可見(jiàn)。且小學(xué)階段，學(xué)生的直觀形象思維能力較強(qiáng)，抽象邏輯思維能力薄弱。這為學(xué)生理解并建構(gòu)科學(xué)概念帶來(lái)了一定的難度。

教科版五年級(jí)上冊(cè)《光是怎樣傳播的》一課中，教材用三張帶孔卡紙、手電筒、燕尾夾來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生根據(jù)光斑到達(dá)的位置，明確光是沿直線(xiàn)傳播的。該實(shí)驗(yàn)看似合情合理，但學(xué)生的心中仍有一些懷疑。他們會(huì)固執(zhí)地認(rèn)為光是沿曲線(xiàn)傳播的，只是彎曲程度小，且恰好能通過(guò)卡紙上的孔洞。若想真正消除學(xué)生心中的疑問(wèn)，教師需要引入新的材料，讓光的傳播路徑變得清晰可見(jiàn)。比如教師為學(xué)生準(zhǔn)備了如下實(shí)驗(yàn)材料：果凍、肥皂水、噴霧器、激光筆等，引導(dǎo)學(xué)生觀察光在液體、氣體、固體中的傳播情況，或借助丁達(dá)爾效應(yīng)，讓光真正被看見(jiàn)。學(xué)生通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)與觀察，自主構(gòu)建起光是沿直線(xiàn)傳播的概念。

（二）放大器材，使科學(xué)原理具體化

學(xué)習(xí)教科版五年級(jí)上冊(cè)《制作一個(gè)潛望鏡》前，學(xué)生已經(jīng)通過(guò)第一單元的學(xué)習(xí)了解了有關(guān)光的知識(shí)，對(duì)光的傳播特點(diǎn)以及折射、反射等概念也有了一定的理解。在此基礎(chǔ)上，教材以設(shè)計(jì)制作潛望鏡來(lái)綜合考查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。教師帶領(lǐng)學(xué)生借助學(xué)具袋里的材料組裝潛望鏡，讓學(xué)生在組裝時(shí)認(rèn)識(shí)潛望鏡的構(gòu)造，在使用時(shí)學(xué)習(xí)潛望鏡的工作原理。然而，簡(jiǎn)易的半成品裝置并不能幫助學(xué)生深刻理解潛望鏡各部分設(shè)計(jì)的本質(zhì)原理。比如為什么要用兩塊平面鏡，為什么兩塊平面鏡的放置角度是45度，等等。而且利用學(xué)具制作的潛望鏡較小，觀察事物并不方便、清晰。

對(duì)此，教師可以組織學(xué)生設(shè)計(jì)制作可升可調(diào)的放大版潛望鏡，以項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的形式設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生在取材、選材的過(guò)程中，重新解讀潛望鏡的結(jié)構(gòu)；在制作的過(guò)程中，充分理解潛望鏡的鏡片要用平面鏡，而不用透鏡，也理解了兩片鏡片的放置位置以及傾斜角度為45度的原因——為了實(shí)現(xiàn)光的兩次反射。

三、改進(jìn)材料，填充思維空白

教材的設(shè)計(jì)具有科學(xué)性、普遍性、連續(xù)性，但學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備、理解能力各有差異。在探究過(guò)程中，部分學(xué)生的科學(xué)思維會(huì)出現(xiàn)斷層的情況，直接影響知識(shí)的構(gòu)建。教師要預(yù)測(cè)學(xué)生可能出現(xiàn)的思維空白，對(duì)癥下藥，為學(xué)生清除理解障礙。

（一）引入實(shí)驗(yàn)板貼，助力學(xué)生思維進(jìn)階

教科版三年級(jí)上冊(cè)的《加快溶解》一課設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生探究影響溶解的因素。教材提出了對(duì)比實(shí)驗(yàn)的要求，明確了對(duì)比實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持一致的條件與可以改變的條件。學(xué)生通過(guò)小組討論，先確定實(shí)驗(yàn)方案，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象，收集數(shù)據(jù)，最后分析得出結(jié)論。但在整個(gè)方案的設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生只是停留在記錄單的填寫(xiě)層面，至于為什么要改變某個(gè)條件，為什么要保持其他條件的一致性，學(xué)生并不理解。

對(duì)此，教師可利用實(shí)驗(yàn)板貼來(lái)解決問(wèn)題，把呆滯的文字換成一個(gè)個(gè)可移可換的實(shí)驗(yàn)板貼。學(xué)生通過(guò)小組討論，用擺、貼的方式直觀呈現(xiàn)各組的設(shè)計(jì)過(guò)程。整個(gè)活動(dòng)中，每個(gè)學(xué)生主動(dòng)參與，通過(guò)討論初步了解對(duì)比實(shí)驗(yàn)的要求。在實(shí)驗(yàn)板貼的幫助下，學(xué)生深入思考，思維不斷進(jìn)階。

（二）聚焦關(guān)鍵材料，促進(jìn)思維模型建構(gòu)

對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生探究哪個(gè)因素的改變導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的變化，為學(xué)生的深入學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

教科版五年級(jí)下冊(cè)《用沉的材料造船》一課中，教材安排學(xué)生分別用沉的材料，如橡皮泥、鋁箔來(lái)造船，改變它們?cè)谒械某粮顟B(tài)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)比較簡(jiǎn)單，學(xué)生一般都能輕松完成，但對(duì)于實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)——改變物體的形狀，可以改變物體在水中的沉浮狀態(tài)，也就是改變物體在水中受到的浮力大小，學(xué)生并不理解。且按教材的設(shè)計(jì)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)追求的是讓船多載幾個(gè)墊圈，至于為什么有的船載重量大，有的船載重量小，是什么因素影響船的載重量，學(xué)生容易忽視。實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生用同一份材料依次制作不同形狀的船，留下的往往只有數(shù)據(jù)，能助力數(shù)據(jù)分析和思維建模的材料容易被忽視。

針對(duì)這一思維空白，教師可以重設(shè)實(shí)驗(yàn)要求，完善細(xì)節(jié)，讓學(xué)生分別用大小相同的鋁箔紙做形狀不同的鋁箔船，再分別測(cè)出每艘船的載重量，使學(xué)生的注意力轉(zhuǎn)移到鋁箔紙這一材料上來(lái)。接著讓學(xué)生結(jié)合船的載重量，比較每艘船的造型，分析載重量不同的原因。此時(shí)，學(xué)生已初步建立船的形狀與載重量之間的關(guān)系模型。有了這樣的前提，學(xué)生的思維直接聚焦于船的底面積甚至是體積，為下節(jié)課分析影響船載重量的本質(zhì)因素打下基礎(chǔ)。

著名教育家蘇霍姆林斯基曾說(shuō)：“在人的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，那就是希望自己是一個(gè)發(fā)現(xiàn)者、研究者和探索者。而在兒童的精神世界中，這種需要?jiǎng)t特別強(qiáng)烈?！敝挥性谔剿骰顒?dòng)中幫助學(xué)生成為發(fā)現(xiàn)者，才能帶給學(xué)生學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。實(shí)驗(yàn)材料的重組方法多種多樣，科學(xué)教師要結(jié)合學(xué)生的特點(diǎn)，尋找最利于學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展、科學(xué)能力提高的方法，從無(wú)到有，化繁為簡(jiǎn)，變難為易，有效幫助學(xué)生突破學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，建構(gòu)科學(xué)概念，提升科學(xué)素養(yǎng)。