小学科学教学中的实验设计与改进

小学科学教学中的实验设计与改进

作者：王明清

来源：《中国教育技术装备》2010年第17期

新的科学课程标准强调“科学课学习要以探究为核心”,“让探究成为科学课学习的主要方式”。无疑,实验是科学课学习的最有效的手段。笔者通过多年来的教学实践发现,精心设计实验,让学生通过亲自参与实验获得知识是搞好科学教学的关键。但随着小学科学课程改革的推进,科学课堂教学发生巨变的今天,在教学实践中会发现有些实验存在一些不足,一些问题也随之出现,如:实验材料选择不当;学生配套实验包先天不足,不可操作;实验设计复杂,难以实施;实验抽象不够直观。对于这些现象,需要一线教师因地制宜地适时改进。

1 在课前实验准备中及时调整实验材料存在的缺陷

课前准备好合适的、有结构的实验材料是进行有效探究学习的基础和关键,直接影响实验的效果。一般来说,课前教师都要对课上要做的实验进行事先演示,从中发现实验材料的缺陷,便于做好选择和调整。如教学教科版小学科学五年级下册“摆的研究”一课时,根据书上插图准备材料是不理想的,铁架台上的横杆太短,摆锤摆动时很快就会碰上铁架台的竖杆。摆线如何固定才能既让它自如地晃动又便于调节长短也是问题。通过加长横杆,借助夹子,可以解决这些难题,增强教学效果。

再比如教科版小学科学三年级上册“水和空气”单元“空气占据空间吗”一课中,要求把一团纸巾放在一个杯子的杯底,然后将杯子竖直倒扣入水中(图1),预测纸巾是否会被浸湿?这是一个经典的实验。但在实验时总存在一些不完美的地方。简单分析,该实验存在较大的缺陷:一是纸巾容易浸湿,影响实验效果;二是后续实验即水进来把空气赶跑的现象不够直观,学生理解起来有困难。

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笔者对此操作进行改进,用大号漏斗和小块塑料泡沫(涂上红色)代替纸团和杯子做实验(图2)。实验时,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,表明空气占据了漏斗的空间,水就进不去了。然后放开按住漏斗的小孔,空气从小孔中逃出,泡沫球就浮上来,表明水进来占据了原先空气占据的空间。改进后的实验材料既可以重复使用,又克服了原先的缺陷,还使空气占据空间与空间被水替换的现象更加明显。

2 及时改进学生实验材料包中存在的不足

近几年,小学科学教材都有了配套的学生实验材料包,但存在一些不足,学生实验时缺乏可操作性,结果就是浪费教师、学生的精力和宝贵的时间,也挫伤学生的科学探究积极性。

再如教科版小学科学五年级下册“热”单元第6课“热是怎样传递的”一课的探究活动:热在金属条中的传递;热在金属片中的传递。通过实验让学生感知热是怎样传递的,明白热总是从较热的一端传向较冷的一端。教材中的实验方法要求在一段铁丝上每隔一定距离用蜡粘上一根火柴,将铁丝固定在铁架台上,火柴都向下悬挂,用酒精灯给铁丝的一段加热,观察哪端的火柴先掉下来?教材中要求是用蜡粘,课前笔者让学生进行尝试。他们花了不少的时间,一上课就抱怨粘不牢,实验成功的寥寥无几。那么简单的实验为什么会不成功呢?问题究竟出在什么地方?通过了解又自己亲身实验,笔者终于明白了是怎么回事。由于是要蜡先熔化成液体,然后滴在铁丝上,再往上粘火柴,而蜡的凝固时间快,且熔化后粘性不大,所以很难粘上去,当然成功的不多。明白了其中的原理后,笔者建议学生改蜡为黄油,经过一番忙碌,教室里响起阵阵欢呼声。

3 实验操作既要尊重教材设计又要高于教材设计,做到化繁为简

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科学课的课堂教学40分钟很宝贵,而科学探究活动往往会占用多半的时间,因此,教师在课前要研究每个实验操作的可行性,并力求化繁为简,达到事半功倍的实验效果。

教科版小学科学五年级下册“沉和浮”单元“下沉的物体会受到水的浮力吗”一课中,第一个实验让学生设计下沉的物体受到水的浮力的大小。实验时,学生习惯挂上一只钩码按记录表要求分3次实验,可问题纷至沓来,有的小组汇报说“钩码怎样算小部分浸入,大部分浸入”,有的小组问“测力计的指针只上升了一点点怎样读数据”等问题。究竟问题出在什么地方呢?笔者经过细想发现,提供给学生的重物是钩码,一个钩码的质量是50克,重量约是0.5牛顿,它在水中受到的浮力约是0.1牛顿,而圆筒测力计的最小刻度是0.1牛顿。由于钩码高度小,要使一个钩码在水中分几个层次浸入,学生不易把握,且数据在测力计上也很难反映出来,原因在于这个变化在最小刻度0.1牛顿以下。

因此,做这个实验时,可化繁为简、因地制宜变更实验材料,就地取材,每组准备1个剪去顶部的矿泉水瓶,1号干电池3个。把3个干电池用透明胶带绑成条状,让学生把它们看做一个整体,使其浸入水中1个为“小部分浸入水中”,浸入水中2个为“大部分浸入水中”,浸入水中3个为“全部浸入水中”(图3)。这样,学生容易把握好浸入水中的干电池数,且每浸入水中1个干电池就有0.45牛顿的浮力变化,数据大,效果明显。3次实验以后,学生通过对数据的观察与分析,很轻松地找出水中物体浮力大小的变化规律。

可见,对演示实验和学生实验的精心设计和改进,有利于发展学生的思维能力和动手操作能力,也有利于学生掌握科学基础知识和进行有效的科学探究,从而提高科学素养。■ (作者单位:湖北省郧县安阳镇中心小学)

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