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【摘要】科学实验材料对于在课堂实验教学上培养学生探究能力和科学素养起着至关重要的作用。目前使用的教科版小学科学教材中，其所呈现的实验材料存在操作过程繁琐、现象不明显和成功率不高等问题，很大程度上影响了师生开展科学探究。经过一系列的探索与实践，笔者认为可从便利性原则、直观性原则、严谨性原则和辅助性原则四个方面来优化实验活动，从而提高实验活动的科学性，调动学生探究的积极性，培养学生的探究能力，提升学生的科学素养。
【关键词】实验教学;实验材料;优化
随着《义务教育小学科学新课程标准》的颁布，科学课堂中的实验对于培养学生科学素养和探究能力的重要性不断增加，实验材料成了小学科学课中一个相当重要的组成部分，它是学生开展科学探究活动的基础，也是科学探究有效性的一个基本保证。在实际的教学过程中，科学实验材料直接影响科学探究活动的有效性。然而，我们看到科学课堂上经常呈现这样一番景象：教师按着教材内容，千辛万苦找来了实验材料，学生拿着繁杂的材料，做着复杂的组装工作，恍如一节手工劳动课。主要原因在于目前小学高年段科学是沿用的是2002年版本的教科版教材，随着时间的变迁，教材中呈现的实验材料已跟不上时代的步伐，实验材料存在“找不着”、“没见过”等问题，成为了制约师生开展科学探究的质量的负面因素。因此，只有在实际教学中优化实验材料，不断创新科学实验，才能促进科学实验教学的发展。
一、便利性原则——使实验更易于操作
一节科学课仅有40分钟，每节科学课都是由多个活动组成，由于材料操作困难往往使有些活动超过了预设的时间，进而影响接下来的一系列活动，从而导致课堂探究效率低下。教学中，教师要充分考虑到这些因素，优化实验材料，让实验操作起来更加简便，这样学生就能有更多的时间深入科学原理的探究。
例如，在《光与热》一课中，教材设计是用镜子将阳光投射到温度计上，目的是通过观察、比较用一面镜子和多面镜子反射光的强弱不同得出光与热之间的关系。这个做法由于操作困难，学生用手举着镜子将光反射到温度计上，很难做到长时间将反射光投在同一个位置，测试结果受到极大影响，每增加一面镜子改变“光的强弱”并不能使温度产生明显变化。
结合以上分析，笔者引进了温度传感器，将温度传感器的三个探头ABC按一定距离间隔开，将探头A移至台灯下方，记录此时初始数据，此时三个探头所接受的光强从强到弱排序为：A>B>C，让探头接受光照5分钟，再次记录数据，通过分析数据得出光强越强，温度越高。与教材呈现的实验材料相比，优化后的材料完全可以让双手解放，使用起来更加方便。而且与教材呈现的实验材料相比，优化后能在短时间内看到数据的变化，实验现象明显。
二、直观性原则——使实验现象更加明显
我们在课堂上提供给学生的实验材料要具有直观性，这样才能使实验起到它应有的作用。实验材料所得出的结果也要有直观性，它直接影响着学生对知识的正确认识和理解。
例如《热是怎样传递的》中有一个实验：热在金属条中的传递，将火柴用蜡进行固定，给铁丝一端加热，观察铁丝上的火柴哪端先掉下来。通过实验让学生知道热是从温度高的一端向温度低的一端传递。在这个过程中，蜡先要融化成液体，然后滴在铁丝上，再往上粘火柴。蜡的凝固时间非常短，且融化后黏性不大，所以很难黏上去，近几年部分老师尝试用凡士林、猪油、清凉油及黄油代替蜡，材料较为复杂，准备材料很繁琐，且成功率不高。
在这个探究活动中，笔者对实验材料进行了大胆改进，在铜棒的表面涂上温变油墨，加热时温变油墨的颜色会随着温度的升高而发生变化，通过颜色的改变过程就能直接看到热的传递过程。实验解决了实验原型中粘火柴棒不方便、容易掉等问题。优化后的实验材料极大程度减少了客观因素对学生探究过程的影响，直观性大大增强，学生能将更多的精力投入到科学探究的过程中，教师也能将精力投入到对学生的实验指导中。
三、严谨性原则——使实验操作更加规范
在很大程度上，小学科学课堂中的实验材料极大影响着实验的科学性和严謹性。如果实验材料出现了问题，那么将会导致课堂没有说服力。
比如《形状与抗弯曲能力》一课，教材中的建议是将垫圈放在不同形状纸梁的中间，通过比较各自所能承受的垫圈个数来衡量抗弯曲能力。首先，随着垫圈个数的不断增加，垫圈不能始终保持在中间位置，会向四周扩散，有违实验的公平性;其次，用学生使用过的课本当立柱，课本表面不平整，影响实验准确性;最后，横截面为“○”形的纸梁，学生无法在上面放置垫圈，因此无法测试它的抗弯曲能力。
为了使实验结果更准确，不仅要保证充当柱子的物品表面平整，更要避免垫圈往四周扩散。笔者准备了两个同等高度的纸箱充当柱子，自制了一个提篮，将提篮挂在纸梁的中间，再往提篮里放垫圈。由于垫圈是有容器盛放的，使用过程中不会出现向四周扩散影响实验结果的情况，而且通过此方法，各种形状的纸梁都可测抗弯曲能力，实验成功率显著提高。
四、辅助性原则——培养学生的实证意识
在小学科学课堂中，学生所表现出来的缺乏实证意识和行为是十分常见、普遍的。科学是注重证据，注重事实的。实证意识对于小学科学教学具有十分重要的意义，其能够引导学生在已有的知识基础上，去挖掘更多能够支撑理论的证据。
例如《光是怎样传播的》这个实验，教材呈现的材料是普通手电筒与带孔纸板，普通手电筒的聚光性不够强，光线比较暗，且在这个过程中学生无法清楚看到光的传播路径。仅凭“三个孔在一条直线上的纸屏上会出现光点，没有在一条直线上的纸屏不会出现光点”这个现象就得出“光是沿直线传播的”，对学生来说比较抽象也比较牵强。为此，笔者除了将普通手电筒换成了激光笔，使光线更加集中，同时还引进了喷雾器、滴了牛奶的水和果冻等辅助性材料。学生可清楚看到光线在气体、液体和固体中的传播路径。通过实验材料的辅助，实验的可观察性增强，学生能够通过实验充分感受到光是沿直线传播的。
实验材料的优化是激发学生科学兴趣和提高学生探究能力的有效手段，是撬动有效科学课堂的有力“杠杆”。作为一名科学教育工作者，我们要以探究为核心，精心优化实验材料，引导学生主动探究，体现科学课的魅力，构建直观、有趣、丰富、深刻的科学课堂，为培养具有科学素养、科学思维方法的社会主义新时代接班人而努力！
【本文系“小学科学实验材料的优化的行动研究”（课题号：2016C035）项目研究成果】
【关键词】实验教学;实验材料;优化
随着《义务教育小学科学新课程标准》的颁布，科学课堂中的实验对于培养学生科学素养和探究能力的重要性不断增加，实验材料成了小学科学课中一个相当重要的组成部分，它是学生开展科学探究活动的基础，也是科学探究有效性的一个基本保证。在实际的教学过程中，科学实验材料直接影响科学探究活动的有效性。然而，我们看到科学课堂上经常呈现这样一番景象：教师按着教材内容，千辛万苦找来了实验材料，学生拿着繁杂的材料，做着复杂的组装工作，恍如一节手工劳动课。主要原因在于目前小学高年段科学是沿用的是2002年版本的教科版教材，随着时间的变迁，教材中呈现的实验材料已跟不上时代的步伐，实验材料存在“找不着”、“没见过”等问题，成为了制约师生开展科学探究的质量的负面因素。因此，只有在实际教学中优化实验材料，不断创新科学实验，才能促进科学实验教学的发展。
一、便利性原则——使实验更易于操作
一节科学课仅有40分钟，每节科学课都是由多个活动组成，由于材料操作困难往往使有些活动超过了预设的时间，进而影响接下来的一系列活动，从而导致课堂探究效率低下。教学中，教师要充分考虑到这些因素，优化实验材料，让实验操作起来更加简便，这样学生就能有更多的时间深入科学原理的探究。
例如，在《光与热》一课中，教材设计是用镜子将阳光投射到温度计上，目的是通过观察、比较用一面镜子和多面镜子反射光的强弱不同得出光与热之间的关系。这个做法由于操作困难，学生用手举着镜子将光反射到温度计上，很难做到长时间将反射光投在同一个位置，测试结果受到极大影响，每增加一面镜子改变“光的强弱”并不能使温度产生明显变化。
结合以上分析，笔者引进了温度传感器，将温度传感器的三个探头ABC按一定距离间隔开，将探头A移至台灯下方，记录此时初始数据，此时三个探头所接受的光强从强到弱排序为：A>B>C，让探头接受光照5分钟，再次记录数据，通过分析数据得出光强越强，温度越高。与教材呈现的实验材料相比，优化后的材料完全可以让双手解放，使用起来更加方便。而且与教材呈现的实验材料相比，优化后能在短时间内看到数据的变化，实验现象明显。
二、直观性原则——使实验现象更加明显
我们在课堂上提供给学生的实验材料要具有直观性，这样才能使实验起到它应有的作用。实验材料所得出的结果也要有直观性，它直接影响着学生对知识的正确认识和理解。
例如《热是怎样传递的》中有一个实验：热在金属条中的传递，将火柴用蜡进行固定，给铁丝一端加热，观察铁丝上的火柴哪端先掉下来。通过实验让学生知道热是从温度高的一端向温度低的一端传递。在这个过程中，蜡先要融化成液体，然后滴在铁丝上，再往上粘火柴。蜡的凝固时间非常短，且融化后黏性不大，所以很难黏上去，近几年部分老师尝试用凡士林、猪油、清凉油及黄油代替蜡，材料较为复杂，准备材料很繁琐，且成功率不高。
在这个探究活动中，笔者对实验材料进行了大胆改进，在铜棒的表面涂上温变油墨，加热时温变油墨的颜色会随着温度的升高而发生变化，通过颜色的改变过程就能直接看到热的传递过程。实验解决了实验原型中粘火柴棒不方便、容易掉等问题。优化后的实验材料极大程度减少了客观因素对学生探究过程的影响，直观性大大增强，学生能将更多的精力投入到科学探究的过程中，教师也能将精力投入到对学生的实验指导中。
三、严谨性原则——使实验操作更加规范
在很大程度上，小学科学课堂中的实验材料极大影响着实验的科学性和严謹性。如果实验材料出现了问题，那么将会导致课堂没有说服力。
比如《形状与抗弯曲能力》一课，教材中的建议是将垫圈放在不同形状纸梁的中间，通过比较各自所能承受的垫圈个数来衡量抗弯曲能力。首先，随着垫圈个数的不断增加，垫圈不能始终保持在中间位置，会向四周扩散，有违实验的公平性;其次，用学生使用过的课本当立柱，课本表面不平整，影响实验准确性;最后，横截面为“○”形的纸梁，学生无法在上面放置垫圈，因此无法测试它的抗弯曲能力。
为了使实验结果更准确，不仅要保证充当柱子的物品表面平整，更要避免垫圈往四周扩散。笔者准备了两个同等高度的纸箱充当柱子，自制了一个提篮，将提篮挂在纸梁的中间，再往提篮里放垫圈。由于垫圈是有容器盛放的，使用过程中不会出现向四周扩散影响实验结果的情况，而且通过此方法，各种形状的纸梁都可测抗弯曲能力，实验成功率显著提高。
四、辅助性原则——培养学生的实证意识
在小学科学课堂中，学生所表现出来的缺乏实证意识和行为是十分常见、普遍的。科学是注重证据，注重事实的。实证意识对于小学科学教学具有十分重要的意义，其能够引导学生在已有的知识基础上，去挖掘更多能够支撑理论的证据。
例如《光是怎样传播的》这个实验，教材呈现的材料是普通手电筒与带孔纸板，普通手电筒的聚光性不够强，光线比较暗，且在这个过程中学生无法清楚看到光的传播路径。仅凭“三个孔在一条直线上的纸屏上会出现光点，没有在一条直线上的纸屏不会出现光点”这个现象就得出“光是沿直线传播的”，对学生来说比较抽象也比较牵强。为此，笔者除了将普通手电筒换成了激光笔，使光线更加集中，同时还引进了喷雾器、滴了牛奶的水和果冻等辅助性材料。学生可清楚看到光线在气体、液体和固体中的传播路径。通过实验材料的辅助，实验的可观察性增强，学生能够通过实验充分感受到光是沿直线传播的。
实验材料的优化是激发学生科学兴趣和提高学生探究能力的有效手段，是撬动有效科学课堂的有力“杠杆”。作为一名科学教育工作者，我们要以探究为核心，精心优化实验材料，引导学生主动探究，体现科学课的魅力，构建直观、有趣、丰富、深刻的科学课堂，为培养具有科学素养、科学思维方法的社会主义新时代接班人而努力！
【本文系“小学科学实验材料的优化的行动研究”（课题号：2016C035）项目研究成果】