化繁為簡 高效實驗

摘 要：實驗教學在科學課堂教學中的重要性已毋庸置疑，然而如何能做到高效實驗使科學實驗能真正成為學生掌握科學知識的一把利刃，那就要求教師必須了解學生的學習特點，靈活處理教材，敢于質疑，善于圍繞實驗目標設計更直觀、有效的實驗方能讓課堂實驗在科學教學中煥發光彩。

關鍵詞：直觀可視;創新;改進

《小學科學課程標準》中指出：“小學科學課程是一門具有活動性質的課程，能夠最大限度地將科學探究活動過程呈現在課程內容中?！庇纱丝梢?，實驗的有效性對于學生掌握科學知識有著決定性的作用，科學課堂上指導學生開展實驗探究的重要性不言而喻。然而，在實際的教學上，教材中安排的實驗是否都能很好地幫助學生理解所學的知識呢？如何才能做到化繁為簡，高效實驗，使課堂實驗真正成為學生學習、成長的有效辦法呢？下面就如何改進課堂實驗，使之更為行之有效，結合筆者多年的教學經驗談談

一些具體做法。

一、 了解孩子的思維特點，化間接推理為直觀可視

瑞士心理學家皮亞杰認為7到11歲的孩子認知發育處于具體運算階段，他舉了這樣一個有趣的例子：A的頭發比B淡些，A的頭發比C黑些，問兒童：“三個中誰的頭發最黑？”這個問題如是以語言的形式出現，則具體運算階段兒童難以正確回答。但如果拿來三個頭發黑白程度不同的布娃，分別命名為A、B和C，按題目的順序兩兩拿出來給兒童看，兒童看過之后，提問者再將布娃娃收藏起來，再讓兒童說誰的頭發最黑，他們會毫無困難地指出B的頭發最黑。由此可見，小學階段的孩子大多只能利用具體的事物、物體或過程來進行思維或運算，不能利用語言、文字陳述的事物和過程為基礎來運算。對語言、文字的理解有很大的局限性，他們更傾向于對具體形象事物的理解與認知，因此在科學實驗教學中我們若能簡化實驗，少繞圈子將實驗變得直觀可視就能有效地利用實驗幫助孩子們正確、高效地學習知識。

如何做到化間接推理為直觀可視的高效實驗？下面我以小學五年級的一個科學實驗為例介紹一下筆者的具體做法。

《為什么一年有四季》是小學科學教科版五年級下冊的教學內容。教學的知識目標是讓學生認識：四季形成與地球公轉、地軸傾斜有關。

教材中介紹的模擬實驗方法是：利用四個地球儀，中間放一盞燈代表太陽，在公轉軌道上確定A、B、C、D四個方位，調整地軸傾斜指向北方，在北半球同一地點上都立一根標桿，標桿正對太陽（正午時間），觀察地球儀上標桿的影長。通過分析影長變化知道太陽直射點的移動造成氣溫變化并分析變化原因。

這個模擬實驗學生很難以理解，為什么一定要選取“正午時間”做代表？影子長短和直射點之間的關系是什么？都理解之后還要解決為什么直射點會在南北回歸線之間移動？對于五年級的孩子，這樣的推理實在太難了，且實際操作上也有很多問題，如：怎樣才能讓地軸指向北？標桿怎樣才能保證垂直立在地球儀上？（稍有傾斜對實驗結果影響很大）

三球儀的制作本來就是要模擬月球圍繞地球公轉，地球圍繞太陽公轉的。四季氣溫變化的主因是：地球圍繞太陽公轉，地軸傾斜方向保持不變，使太陽直射點來回移動，從而造成溫度變化。因此，利用三球儀來模擬《為什么一年有四季》這一實驗無疑是最好的選擇。偶然的機會我發現一學生在玩一種玩具鐳射燈，這種燈的前面有兩個洞，一個里面裝了小燈泡能發出白光，另一個能射出很亮的紅光（鐳射光）。我想如果能用鐳射燈射出來的紅色光點表示太陽直射點，白色光代表其他的斜射陽光進行模擬實驗是否可行呢。于是，我將鐳射燈安裝在三球儀的“太陽”里面。然后將“太陽”和“地球”調整到夏至的位置，打開開關，將鐳射燈射出來的光點調整到剛好射到地球的北回歸線上。

將三球儀電源接上，打開開關，地球圍繞太陽旋轉，學生直接觀察到太陽的直射點在南北回歸線之間來回移動。

在實驗表上出示左圖，要求學生根據自己所觀察到的現象畫出“冬至”和“夏至”時地軸的方向，并標示出什么情況下我國是夏至，什么情況下是冬至。（如下圖）

通過觀察與分析、比較學生很容易發現：如果將地球看作一個球，無論什么時候陽光都是直射球的正中間，但是地軸是傾斜的，且在公轉時方向保持不變所以才造成了直射點的來回移動從而造成氣溫的變化。

在實際教學中教師應因實際情況，結合學生的認知特點，對教材中的實驗進行修改，做到簡單、直觀，這樣才能讓實驗成為學生掌握知識的有效途徑，由于這個模擬實驗化間接推理為直觀可視，它將地球的公轉、地軸的傾斜、公轉時地軸傾斜方向不變、太陽直射點的變化非常具體地展示給學生，學生能直接觀察到因此教學效果非常好。學生通過觀察后將觀察到的具體事物用抽象的示意圖進行描述與分析，從理性上分析出四季的成因，強化其認知，從實際的教學效果來看明顯比教材介紹的實驗更高效。

二、 不拘泥于教材，勇于創新改進實驗

古語有云“盡信書不如無書”，在科學教材中有不少的實驗是編者已經設計好了的，但這些實驗有不少只重于理論而忽視了實際，有的甚至是閉門造車，不切實際的，教師在教學中如果生搬硬套地將它重現在課堂上，不僅效果較差，甚至影響學生對知識的理解。因此在教學實踐中教師應圍繞實驗目標勇于創新改進實驗，使課堂實驗更高效。

《在陽光下的物體》一課中教材提供了一個實驗，將不同顏色的紙，放在陽光下曬一段時間，然后用手摸摸感受其溫度變化。該實驗實際效果不明顯，紙吸收的熱量不大，學生難以感受到溫度的變化。教學中，我發現在做凸透鏡聚焦實驗時學生表現得相當有興趣，能否合而為一呢？于是我讓學生用凸透鏡會聚光線后照射不同顏色的紙，學生發現了顏色越深的紙越容易被曬焦、冒煙、穿洞，而顏色越淺則越難。這實驗既增強了趣味性，同時也加強了實驗的效果。

《水沸騰了》是三年級上冊的內容，教材中安排了用酒精燈將燒杯內的水加熱直至沸騰并測量記錄溫度變化的實驗，然而用酒精燈真的可以燒開水嗎？本人按教材上的安排，選用了性能良好的實驗材料并只加入了50毫升的自來水進行實驗，結果40分鐘后溫度上升到92℃。由此可見，用酒精燈將水燒開在課堂上基本上是無法實施的。實驗的目的在于讓學生觀察水沸騰時溫度、形態等變化，既然如此為什么一定要用酒精燈對其進行加熱呢？教學中我利用電爐對水進行加熱，速度可以隨時控制還能讓學生反復測量水沸騰時的溫度，觀察沸騰時的現象。

綜上所述，教師設計課堂實驗時要善于發現教材中的不足，不要被教材所框限，只要找到好的實驗不妨取而代之。

三、 不拘一格，靈活選材

老師要有靈敏的實驗觸覺，要善于將日常生活中的小實驗、小發現靈活地運用到教學中去，這樣才會有更精彩的發現。

《導體與絕緣體》一課中如何讓學生理解“不純凈的水是導體”這一難點呢？經過反復的實驗，筆者發現無線門鈴的發射器只需要很弱的電流也能工作，于是將無線門鈴的電源外接后通過水后連接電源。用鹽水連接，門鈴會響，純凈水則不會，該實驗使學生形象地認識了純凈的水是絕緣體，不純凈的水是導體。

在聲音這一單元的教學中，筆者教育學生不要做不文明的游戲，如：對著別人的耳朵大聲喊，很容易影響聽覺，甚至震破鼓膜使人失去聽覺。如何解決這個問題呢？我突然想到了一件事情，以前在做聲音的產生實驗時，我要求同學們在鼓面上放些泡沫粒，然后敲打鼓面，觀察泡沫的振動;其他小組敲得興高采烈，有一個小組的同學卻沒有敲，而是邊看著自己的鼓邊低聲議論。我問他們：“為什么不敲呀！”他們說：“不用敲了，泡沫粒自己在跳?！倍嘤腥さ陌l現呀！聲音通過空氣傳到了他們的鼓面，引起了振動。筆者讓學生做了這個實驗，不僅解決了這個同學的疑問，還引導學生形象地將鼓面看作是自己的鼓膜，使他們認識到強大的聲音對聽覺的傷害，從而增強了保護自己聽覺的意識。

總的來說，科學課堂實驗教學中的實驗設置要做到貼合學生的學習能力與認知特點，實驗要做到直觀可視便于學生的理解與掌握。靈活處理和使用實驗器材，圍繞實驗目標開展實驗設計，化繁為簡，高效實驗，讓真正成為實驗教學的主體。

參考文獻：

[1]教育部.小學科學課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2017.

[2]錢金明.走向探究的科學課[J].科學課，2017（6）.

作者簡介：潘建華，廣東省廣州市，廣州市荔灣區合興苑小學。