陸海兵
[摘 要]科學(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)課程的重要組成部分,是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的重要途徑。科學(xué)實(shí)驗(yàn)離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)材料,實(shí)驗(yàn)材料的選擇和使用對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊耥樌M(jìn)行具有重大影響。教師應(yīng)當(dāng)基于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,有意識(shí)地對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行選擇和優(yōu)化,幫助學(xué)生更好地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng),有效地促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高。
[關(guān)鍵詞]科學(xué)課程;實(shí)驗(yàn)材料;選擇與優(yōu)化
[中圖分類號(hào)] G623.6 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1007-9068(2023)03-0083-03
科學(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)課程的重要組成部分,也是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的重要途徑。要想順利地引導(dǎo)學(xué)生在課堂上親歷科學(xué)、體驗(yàn)科學(xué)、感悟科學(xué),就要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,讓學(xué)生親自動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,親歷科學(xué)探究的具體過(guò)程。
開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)需要配套的實(shí)驗(yàn)材料。配置合理的實(shí)驗(yàn)材料能夠幫助學(xué)生順利地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng),有助于獲得正確的實(shí)驗(yàn)成果,從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣,提高科學(xué)課堂的學(xué)習(xí)效率。為此,筆者在對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的選擇與優(yōu)化方面進(jìn)行了積極探索。
一、實(shí)驗(yàn)材料的提供要有順序性
一堂科學(xué)課往往需要學(xué)生掌握若干知識(shí)點(diǎn),這些知識(shí)點(diǎn)一般按照由易到難、由初步了解到深入研究的規(guī)律逐步展開(kāi)。如果教師在課堂伊始就將本節(jié)課所有的實(shí)驗(yàn)材料一股腦兒地全都發(fā)放給學(xué)生,學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)就要接受大量新鮮事物,這樣很容易導(dǎo)致學(xué)生注意力的分散,使他們的專注度降低,從而影響實(shí)驗(yàn)效果和學(xué)習(xí)成效。因此,在進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),教師應(yīng)按照實(shí)驗(yàn)的順序,依次向?qū)W生提供實(shí)驗(yàn)材料,讓學(xué)生逐漸熟悉實(shí)驗(yàn)材料,從而更好地體會(huì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。
如蘇教版科學(xué)教材三年級(jí)上冊(cè)《空氣占據(jù)空間嗎》一課的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生明白空氣也會(huì)占據(jù)一定的空間。教材中列出的相關(guān)實(shí)驗(yàn)材料有很多,如小口瓶、漏斗、注射器、橡皮等。部分教師為了節(jié)省課堂時(shí)間,在課始就把這些材料發(fā)給學(xué)生。這看似節(jié)約了發(fā)放實(shí)驗(yàn)材料的時(shí)間,實(shí)則會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的注意力被大量的材料分散,且學(xué)生不知道該從何處下手。因此,筆者在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,按順序發(fā)放實(shí)驗(yàn)材料。例如,做“擠壓注射器里的空氣”這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí),需要的材料只有注射器和橡皮。筆者先讓學(xué)生把先前使用過(guò)的實(shí)驗(yàn)材料全回收到實(shí)驗(yàn)盒里,然后讓每個(gè)學(xué)習(xí)小組派一個(gè)代表上前領(lǐng)取新的實(shí)驗(yàn)材料并帶回各組。這樣,學(xué)生的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上就只有注射器和橡皮,學(xué)生的注意力就集中到這兩個(gè)材料上了。這一實(shí)驗(yàn)主要是通過(guò)擠壓注射器里的空氣,觀察活塞位置的變化和手的感覺(jué)來(lái)學(xué)習(xí)空氣在密閉的容器里是可以被壓縮的、壓縮空氣具有彈性等知識(shí)。在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前,筆者先向?qū)W生提出本次實(shí)驗(yàn)的任務(wù):擠壓注射器里的空氣,說(shuō)說(shuō)你的新發(fā)現(xiàn);然后向?qū)W生介紹注射器的組成以及筒身上的刻度,讓學(xué)生自由地推拉注射器的活塞,并提示學(xué)生在拉動(dòng)注射器的活塞時(shí)不能用力過(guò)猛,以免把活塞拔出來(lái)。在學(xué)生掌握了注射器的特性以后,筆者組織學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟:把活塞拉開(kāi)一段距離后,將針筒口頂住橡皮,記下此時(shí)活塞所處的位置,然后將活塞推進(jìn)去直到推不動(dòng)為止,再次記下活塞的位置。在學(xué)生依據(jù)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程中,筆者適時(shí)提示學(xué)生要始終將針筒口頂住橡皮,并及時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
科學(xué)課程中需要探究的問(wèn)題具有層次性。因此,在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中,每組實(shí)驗(yàn)材料的提供應(yīng)隨教學(xué)進(jìn)度依次呈現(xiàn)。只有這樣,才能排除其他實(shí)驗(yàn)材料的干擾,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)才能做到心無(wú)旁鶩、專心致志,從而獲取正確的實(shí)驗(yàn)信息,在探究與實(shí)踐中習(xí)得知識(shí)并感受到探究的快樂(lè)。
二、實(shí)驗(yàn)材料的出示要有趣味性
部分三年級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)專注度不高。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,倘若教師能通過(guò)富有趣味性的方式出示實(shí)驗(yàn)材料,則能夠更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,促使學(xué)生探求新知。
例如,蘇教版科學(xué)教材三年級(jí)上冊(cè)《食物與營(yíng)養(yǎng)》一課,要求學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)食物的營(yíng)養(yǎng)成分,了解哪些食物中含有淀粉。學(xué)生喜愛(ài)吃的食物多種多樣,如面包、牛奶、豬肉、魚等。課前筆者讓學(xué)生準(zhǔn)備一些自己生活中常吃的、便于攜帶的食物帶到課堂作為實(shí)驗(yàn)材料。筆者則準(zhǔn)備了土豆、蘿卜、紅薯等蔬菜,并將它們放在一個(gè)紙箱里。這些蔬菜都是學(xué)生在生活中常見(jiàn)的食物,如果筆者在課堂上直接把這些實(shí)驗(yàn)材料呈現(xiàn)在學(xué)生面前,則難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。于是,筆者變身為“魔術(shù)師”,在課堂上“變魔術(shù)”。筆者先出示一瓶紅棕色液體,讓學(xué)生猜一猜這個(gè)瓶子里裝的是什么。學(xué)生的好奇心一下子就被調(diào)動(dòng)起來(lái),有的學(xué)生猜測(cè)它是可樂(lè),有的學(xué)生猜測(cè)它是紅墨水,有的學(xué)生猜測(cè)它是紅茶……筆者打開(kāi)瓶蓋,讓坐在前排的學(xué)生聞一聞,馬上就有學(xué)生聞到了酒精味,猜測(cè)瓶子里裝的是紅酒?!暗降资鞘裁茨??”筆者故意賣關(guān)子,“等一會(huì)兒我們要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)認(rèn)識(shí)它?!苯又?,筆者晃動(dòng)紙箱,讓學(xué)生猜測(cè)紙箱里裝的是什么。學(xué)生聽(tīng)到紙箱里傳來(lái)咚咚響的聲音,就猜測(cè)里面是硬糖、餅干之類的食物。在學(xué)生的期待中,筆者從紙箱里拿出半個(gè)土豆,神秘地說(shuō):“今天老師要變一個(gè)魔術(shù),要讓這個(gè)黃色的小家伙變顏色,你們相信嗎?”這激起了學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣。在學(xué)生的注視下,筆者用滴管取了一點(diǎn)瓶子里的紅棕色液體,滴在土豆上,頓時(shí)出現(xiàn)了“奇跡”:土豆變成了藍(lán)色。學(xué)生都瞪大了眼睛:“這是怎么回事呢?”于是,筆者向?qū)W生介紹,紅棕色的液體名叫碘酒,是著名的“變色大王”,只要遇到淀粉,它就會(huì)變成藍(lán)色。學(xué)生一聽(tīng)就明白了,原來(lái)土豆里含有淀粉,所以碘酒滴在土豆上就變成了藍(lán)色。隨后學(xué)生提出猜想:“是不是用碘酒就可以測(cè)出食物里是否含有淀粉呢?”接下來(lái),筆者讓學(xué)生把自己帶的食物拿出來(lái),再把碘酒和蘿卜片、紅薯片等實(shí)驗(yàn)材料分發(fā)給學(xué)生。學(xué)生都興致勃勃地展開(kāi)了探究。
在上述實(shí)驗(yàn)中,出示實(shí)驗(yàn)材料時(shí),筆者用一個(gè)小小的講授技巧給碘酒戴上了神秘的“面紗”,成功地將學(xué)生的注意力都集中在這一瓶不明液體上。學(xué)生對(duì)它究竟是什么物質(zhì)產(chǎn)生了好奇,對(duì)它為什么能使土豆變色產(chǎn)生了學(xué)習(xí)興趣。在知道碘酒的特性以后,學(xué)生由此及彼,通過(guò)實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證所學(xué)知識(shí),在不知不覺(jué)中“卷入”科學(xué)探究中。
三、實(shí)驗(yàn)材料的選擇要有生活性
實(shí)驗(yàn)材料是學(xué)生掌握科學(xué)知識(shí)、探究科學(xué)問(wèn)題的重要載體。許多科學(xué)現(xiàn)象都來(lái)源于實(shí)際生活,與學(xué)生的生活密切相關(guān)。因此,實(shí)驗(yàn)材料的選擇應(yīng)該具有生活性,最好是隨時(shí)可見(jiàn)、隨處可得的材料,這樣能夠幫助學(xué)生糾正實(shí)驗(yàn)材料是高不可攀的錯(cuò)誤認(rèn)知,對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生親切感。學(xué)生在課堂內(nèi)獲取實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)以后,能夠?qū)W(xué)到的知識(shí)延伸到課外,在日常生活中自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,進(jìn)而發(fā)現(xiàn)更多的科學(xué)小知識(shí)。
如蘇教版科學(xué)教材三年級(jí)上冊(cè)《認(rèn)識(shí)液體》一課設(shè)計(jì)了“尋找辨認(rèn)生活中的液體”這一活動(dòng),要求學(xué)生列舉出生活中各種各樣的液體,說(shuō)出它們屬于液體的理由,并歸納出液體的共同性質(zhì)。上課時(shí),筆者拿出一瓶礦泉水,打開(kāi)蓋子后把里面的水分別倒在量杯里和水瓶的蓋子里,讓學(xué)生說(shuō)說(shuō)水的特性。師生共同探討出液體的特征:水有一定的質(zhì)量、沒(méi)有固定的形狀、可以裝在容器里。隨后,筆者讓學(xué)生找一找教室里還有哪些物質(zhì)屬于液體。學(xué)生通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn),飲水機(jī)中的水、酒精燈里的酒精是液體。筆者進(jìn)行追問(wèn):“那么家里有哪些物質(zhì)是液體呢?”隨后用多媒體出示廚房的圖片,學(xué)生發(fā)現(xiàn)醬油、醋等常見(jiàn)的調(diào)味料也是液體。為了打開(kāi)學(xué)生的思路,筆者又出示衛(wèi)生間的圖片,讓學(xué)生找一找衛(wèi)生間環(huán)境中存在的液體。學(xué)生很快就提出洗發(fā)水、沐浴露等都是軟軟的、能流動(dòng)的、沒(méi)有固定形狀的物質(zhì),但又心存疑惑:“這些洗滌用品質(zhì)地較厚,和水的模樣很不相同,到底是不是液體呢?”這時(shí),筆者引導(dǎo)學(xué)生將這些洗滌用品與水進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)它們都是會(huì)流動(dòng)的,只不過(guò)它們的黏稠度比水大了許多,所以學(xué)生判斷這些洗滌用品也屬于液體。針對(duì)學(xué)生容易依靠“會(huì)流動(dòng)”這個(gè)特征來(lái)判斷某一物質(zhì)是否屬于液體,筆者又出示了沙漏,讓學(xué)生觀看沙漏中沙子的運(yùn)動(dòng)狀況,并判斷“流動(dòng)的沙子”是否屬于液體。通過(guò)觀察,學(xué)生發(fā)現(xiàn)沙漏里流動(dòng)的沙子是細(xì)小的顆粒,從而明確了流動(dòng)的沙子不是液體。由此,學(xué)生又提出疑問(wèn):“飄動(dòng)的煙霧是不是液體?”學(xué)生的思維在生活性實(shí)驗(yàn)材料的運(yùn)用中得以激活,把課堂探究引向了深處。
在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中選用貼近生活的、常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)材料,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到生活中到處都有科學(xué),明白科學(xué)實(shí)驗(yàn)并不只是在課堂上才能進(jìn)行,在潛移默化中幫助學(xué)生形成了良好的科學(xué)實(shí)驗(yàn)意識(shí)。只要做一個(gè)有心人,在生活中到處都能學(xué)到科學(xué)知識(shí)。
四、實(shí)驗(yàn)材料要具有操作便捷性
不同于其他的基礎(chǔ)類學(xué)科,小學(xué)科學(xué)課的課時(shí)較為有限,所以在有限的科學(xué)課堂上讓學(xué)生又好又快地學(xué)習(xí)到知識(shí)是教師的目標(biāo)。在現(xiàn)階段的小學(xué)科學(xué)課堂中,往往存在著實(shí)驗(yàn)器材組裝困難且煩瑣、操作難度高等問(wèn)題。這些問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)占據(jù)大量的課堂時(shí)間,進(jìn)而壓縮了之后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行觀察、分析和總結(jié)的時(shí)間,不利于學(xué)生更好地去理解實(shí)驗(yàn)原理、概括實(shí)驗(yàn)結(jié)論。因此,尋找措施去提高科學(xué)課堂教學(xué)效率便成了當(dāng)務(wù)之急。教師應(yīng)該從問(wèn)題的根源出發(fā),采取簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)材料的方式,以使實(shí)驗(yàn)操作更具簡(jiǎn)便性,讓學(xué)生能有充足的時(shí)間去探索實(shí)驗(yàn)原理和結(jié)論。
例如,青島版科學(xué)教材三年級(jí)下冊(cè)《玩滑梯的啟示》一課中,要求學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究摩擦力的大小和什么因素有關(guān)。按照教材的要求,教師在課前準(zhǔn)備了長(zhǎng)木板、毛巾、橡皮筋以及被拉動(dòng)的物體等相關(guān)實(shí)驗(yàn)材料。實(shí)驗(yàn)的第一步是用橡皮筋去拉動(dòng)一個(gè)物體,使它在光滑的木板上勻速移動(dòng),并觀察橡皮筋的長(zhǎng)度變化。部分教師選用的實(shí)驗(yàn)材料難以用橡皮筋固定,無(wú)形中浪費(fèi)了實(shí)驗(yàn)時(shí)間。對(duì)此,教師可以準(zhǔn)備一些帶鉤子的物體,以便更好地將橡皮筋固定在該物體上。實(shí)驗(yàn)的第二步是在鋪上毛巾的木板上,再次用橡皮筋去拉動(dòng)該物體。但在實(shí)際操作過(guò)程中,由于木板過(guò)于光滑,鋪在木板上的毛巾會(huì)被物體帶著走,從而不利于實(shí)驗(yàn)的順利完成。根據(jù)上述情況,教師可以選擇同樣具有較大摩擦效果的砂紙,并用雙面膠將其固定在木板上,以保證砂紙不會(huì)被輕易移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)的第三步是在光滑的木板上,用橡皮筋去拉動(dòng)不同重量的物體,此時(shí)教師若選用各種重量不同的物體進(jìn)行實(shí)驗(yàn),往往會(huì)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)材料不易尋找以及物體重量難以合理控制等問(wèn)題,進(jìn)而加大實(shí)驗(yàn)的難度。因此,教師可以選擇用鉤碼盒代替被拉動(dòng)的物體,當(dāng)需要改變物體重量時(shí),只需要改變盒內(nèi)的鉤碼數(shù)即可。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)化,學(xué)生最終順利地在實(shí)驗(yàn)中得出了摩擦力的大小與物體表面光滑程度以及物體重量有關(guān)的結(jié)論。
教師通過(guò)優(yōu)化每一個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的材料,使得實(shí)驗(yàn)操作更具操作便捷性,在保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果科學(xué)性的同時(shí),大大縮短了實(shí)驗(yàn)操作的時(shí)間,讓學(xué)生有了更加充足的時(shí)間去思考,從而在簡(jiǎn)單易懂的科學(xué)實(shí)驗(yàn)中習(xí)得并內(nèi)化科學(xué)知識(shí)。
五、實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備要有科學(xué)性
部分三年級(jí)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)不足,在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),往往會(huì)因?yàn)闆](méi)能較好地把握各個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)而造成實(shí)驗(yàn)材料的浪費(fèi)。因此,教師要善于從學(xué)生的角度來(lái)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料,盡量安排符合學(xué)生實(shí)際操作能力的實(shí)驗(yàn)材料。這樣既能幫助學(xué)生順利開(kāi)展實(shí)驗(yàn),又能避免實(shí)驗(yàn)材料的浪費(fèi)。
如蘇教版科學(xué)教材三年級(jí)上冊(cè)《把鹽放到水里》一課主要探究鹽在水中的溶解情況。在開(kāi)展“100毫升水能溶解多少克鹽”這個(gè)主題的實(shí)驗(yàn)時(shí),筆者先提出實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)的問(wèn)題,讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,如“怎樣放鹽?”“每次放多少鹽?”“什么時(shí)候停止放鹽?”“怎么記錄?”等,然后引導(dǎo)學(xué)生對(duì)照教材中的實(shí)驗(yàn)步驟完善自己的實(shí)驗(yàn)方案。這時(shí),學(xué)生產(chǎn)生了疑問(wèn):怎么做到每次加相同質(zhì)量的鹽?“相同質(zhì)量”具體是多少克?基于此,筆者事先把鹽按5克一份進(jìn)行分裝,每組發(fā)10份分裝好的鹽,并分配給每組一個(gè)量勺,量勺的容量為1克。這樣學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候就可以逐份、等量地加入鹽。當(dāng)鹽溶解得很慢時(shí),就用量勺一點(diǎn)一點(diǎn)地加鹽;當(dāng)鹽無(wú)法再溶解時(shí),就停止加鹽。通過(guò)實(shí)驗(yàn),學(xué)生總結(jié)出在20攝氏度的100毫升水中大約可以溶解36克鹽的結(jié)論。
對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行科學(xué)地細(xì)分,極大便利了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作,并有助于學(xué)生把各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄清楚,確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。這樣的方式不僅有利于科學(xué)實(shí)驗(yàn)井然有序地開(kāi)展,而且有效地避免了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)隨意操作造成的浪費(fèi),既提高了實(shí)驗(yàn)質(zhì)量,又節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本。
總之,對(duì)科學(xué)課堂中的實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行選擇與優(yōu)化大有講究。根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)材料,優(yōu)化出示實(shí)驗(yàn)材料的順序、方式、組合等,可以提高實(shí)驗(yàn)的趣味性和有效性,確保實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行,從而更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),提升學(xué)生的綜合能力。
[ 參 考 文 獻(xiàn) ]
[1] 吳軍.材料成就實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)成就課堂:例談小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)化[J].新教育時(shí)代電子雜志(教師版),2018(46):24.
[2] 周偉軍.芻議科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)化[J].教學(xué)月刊小學(xué)版(綜合),2015(Z1):43-45.
(責(zé)編 韋於坊 杜 華)