提升小学科学实验教学实效性

鹿建桂

摘要：科学实验教学是小学科学教学的重要组成部分。结合教学实践，从改进实验设计、自制实验器材、优化实验过程、适时引入其他学科知识四个方面阐述，提升小学科学实验教学实效性的具体举措。

关键词：小学科学实验;实验设计;自制器材;实验过程;学科融合

2017年版的《义务教育小学科学课程标准》明确指出：“小学科学课程实施的主要形式是探究活动。”实验是探究活动最常见的一种形式，在培养学生的科学素养方面有着重要的作用。本文结合教学实践，从改进实验设计、自制实验器材、优化实验过程、适时引入其他学科知识四个方面，阐述笔者关于提升小学科学实验教学实效性的思考。

一、改进实验设计

科学实验离不开科学观察。科学观察是人们有目的、有计划、有步骤地通过自己的感官去反映自然界各种事物、现象的活动。观察并非随意性的，一般需要凭借感官或科学仪器完成感性认知活动。因此，实验现象明显、直观、易于观察，对于小学生来说很重要，否则无法激起他们的观察欲望和学习兴趣。教师在科学实验教学中，要多注意学生实验情况的反馈，多思多想，根据实际情况对教材安排的实验加以改进。

例如，苏教版小学科学四年级下册第三单元第五节《摆》中的“探究摆的快慢影响因素”实验，按照教材安排，学生分别要做改变摆锤轻重、摆角大小、摆线长短三次对比实验，通过比较在规定时间里的摆动次数来确定影响摆动快慢（周期）的因素是摆线的长短，与摆锤轻重、摆角大小无关。学生要做多次重复实验取平均值以减小误差，还要对实验数据进行分析，实验耗时较长;虽是定量观察，但实验现象不明显，一些数据难以重复。

对此，我们可以制作两个相同的摆，前后放置，同时摆动，每次改变其中一个因素，直接观察摆动的快慢情况。图1—图3分别为改变摆角、摆锤轻重、摆线长短的实验瞬间。

这样的改进，不但节约了大量时间，解决了由于课堂时间限制，有的学生无法完成实验的问题，而且使实验易于操作且现象非常直观、明显，大大提升了实验教学的实效性。

二、自制實验器材

科学实验离不开实验器材。虽然很多学校实验室配备了相应的器材，但实际使用时会产生一些问题，有的器材只是让学生简单动了手，没有动脑。对此，教师可充分利用已有的材料自制实验器材，在提升实验教学实效性的同时，发展学生创新的眼光和思维。

例如，苏教版小学科学五年级上册第一单元第四节《看月亮》中的“观察月相”实验，教材选用的实验器材是月相盒。由此，学生虽然可以看到月相的周期性变化，但观察的只是简单转动月相盒出现的现象，观察流于形式、不够深入，不能和实际观察月亮看到的月相紧密联系起来。而课外实际观察，要耗时一个月，多数学生不能坚持这么长时间的连续观察。

对此，笔者组织学生用乒乓球和呼啦圈自制实验器材（如图4所示）：将8个白色乒乓球半面涂黑;将1个呼啦圈八等分，在分点处粘上双面胶，把乒乓球粘在呼啦圈上，让亮面对准同一方向。课上，让学生利用自制的“月相圈”观察月相：把呼啦圈套在头上，从全黑的乒乓球开始观察，逆时针转动身体，旋转一周，观察乒乓球的变化。

自制的“月相圈”更具模拟效果，有效提升了实验教学的实效性。更重要的是，在制作、观察过程中，学生还锻炼了动手操作能力，发展了科学创新精神。

三、优化实验过程

科学实验是为了解决科学问题，科学问题的解决要以事实基础为证据，运用各种信息分析和逻辑推理得出结论。因此，实验过程一定要明确，证据要充分，否则可能会得出错误结论。

例如，苏教版小学科学四年级下册第四单元第四节《电路暗箱》中的“检测电路暗箱”实验，教材列出了所有连接方法：4个触点的暗箱，共检测12次，判断出暗箱中电路的连接情况。

这个实验要解决的问题是画出暗箱中的电路图。暗箱中连接了哪些电路元件，要基于观察到的检测器中小灯泡亮、灭和亮度变化的事实，通过分析推理得到。

亮与不灭（不亮）容易观察判断，但“更亮”“更暗”的亮度变化，如果没有比较，是不能一次性判断出来的。因此，在把检测器接入暗箱前，可以让学生先将检测器的两端连接，观察小灯泡的亮度，以此作为参照，判断接入暗箱时小灯泡的亮度变化。另外，还应引导学生思考、分析：每两个插孔正反测两次，是为了区分电池接反和电路断开，因为这两种情况的现象相同——小灯泡不亮;而对于小灯泡亮和“更暗”，正反测具有相同现象，不需要测两次;出现小灯泡“更亮”这种现象，只有电池串联正向接入一种情况，也无须测两次。如此，检测的次数大大减少。实验过程的优化，不仅节约了实际操作时间，更发展了学生逻辑推理的严密性。

四、适时引入其他学科知识

2017年版的《义务教育小学科学课程标准》在说明小学科学课程综合性课程性质时，强调了“科学课程与并行开设的语文、数学等课程相互渗透”。在科学实验教学中，适时引入其他学科知识（技能），可以有效提升教学的实效性。

例如，苏教版小学科学六年级上册第一单元第二节《做酸奶》中的“体验细菌繁殖的速度”实验，教材安排的是用豆子模仿细菌，准备8个纸杯并编号，在1号杯中放一粒豆子，代表第一代细菌，在2号杯中放两粒豆子，代表第二代细菌，表示一个细菌分裂成了两个……实际教学时发现，有相当多的学生受动植物繁殖方式的影响，计算第几代细菌数目时，误以为是所有杯子中豆子的总数;另外，随着分裂次数的增加，细菌数目指数式增长，变得巨大，单纯数数，非常耗时，而受所学数学知识限制，学生也不会通过数学公式计算。

如何解决这两个问题呢？考虑到小学生很喜欢美术手工制作，实验时，可以指导学生分组合作，用橡皮泥进行模拟：先用橡皮泥搓成一个球状、杆状或螺旋状的“细菌”，把这个“细菌”掰成两半，表示第一次分裂;然后各自加入橡皮泥，搓成和分裂前一样的大小和形态，表示“细菌”长大;再把两个“细菌”分别一分为二，表示第二次分裂……如此反复，学生在有趣的手工制作中，观察到了形象直观的实验现象，有效地避免了错误的认识。

接着，课件展示“棋盘上的麦粒”的故事：

传说，古代印度有个喜欢下棋的国王叫舍罕，而宰相达依尔是个聪明的大臣，发明了国际象棋。国王玩得爱不释手，决定奖赏达依尔。达依尔说：“陛下，我别无他求，请你在这张棋盘的第1个格子里赏我1颗麦粒;在第2个格子里赏我2颗麦粒;在第3个格子里赏我4颗麦粒;在第4个格子里赏我8颗麦粒……依此类推直到第64个格子，将这张棋盘上各格应赏的麦粒全赏给我吧。”国王听了，觉得达依尔的要求并不高，说道：“你能如愿以偿的。”然而，国王却不知道这个数字是多么巨大。按照达依尔的要求，64个格子总共要放n=1+2+22+23+24+…+263颗麦粒。这个数到底有多大呢？通过计算，n=18446744073709551615颗。如果按150000颗麦粒大约为1升的话，那么赏给达依尔的麦粒要达到140亿升，相当于当时全世界麦子年产量的两千倍。国王一听傻了眼，才明白上了聪明的达依尔的当。

引导学生阅读材料，比较往棋盘格子里放麦粒和细菌分裂的相同和不同之处，从而深入了解细菌繁殖速度非常快，分裂次数多时后代数目巨大这一重要特点。

通过不同学科（美术和数学）知识（技能）的渗透，很好地解决了两个问题，提升了实验教学的实效性。

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