遵循“五个标准”选好实验材料

江美华

科学观察和实验的开展，必须借助于实验材料，只有通过对实验材料的摆弄，学生才能建构起相应的科学概念，进而提升他们的科学素养。相信大多科学教师都有过这样的教学经历，同一个观察实验，因为选用的材料不同，最后的效果截然不同。因此，选用材料是摆在科学教师面前既现实，又重要的课题。

那么，如何选用好实验材料呢？

一、 科学性

毋庸置疑，科学性应是选用实验材料最重要的标准之一，这是由小学科学的学科性质所决定的。因为，只有实验材料做到科学性，学生才有可能观察到所要观察的现象，发现所要发现的规律。

教学片断：科学五（下）“物体在水中是沉还是浮”一课。为了让学生通过实验观察到同一种材料构成的物体，即在水中的沉浮与自身的体积和重量无关，教材以插图的形式告之，可以选用橡皮和红萝卜这两种材料进行实验。但学生在实际操作中，却出现了有的小组红萝卜是沉的，有的小组红萝卜是浮的；有的小组原本浮着的红萝卜，切小后居然沉了下去，再切小后又浮了上来……以致在汇报交流时，学生都说“同一种材料构成的物体，在水中的沉浮与自身的体积和重量有关”。

问题分析：按理说，由同种材料构成的物体，改变它们的轻重和体积后，在水中的沉浮情况是不会改变的。现在，实验中却出现了反常现象，原因何在？是因为选用红萝卜这种材料研究物体在水中的沉浮规律，本身就不怎么科学。众所周知，由于生长环境不同等原因，红萝卜的密度是很少有均匀分布的。另外，如果红萝卜放置时间较长，随着里面水分的蒸发，那么也会使得密度发生改变。上述两方面的原因，就是为什么有的小组红萝卜是沉的，而有的小组红萝卜却是浮的，以及出现红萝卜被切小后，反常地出现沉的变浮，浮的变沉的秘密所在。

解决方法：既然红萝卜有着这样的缺点，那教材为什么还选用它呢？是不是编者科学常识的缺失呢？事实并非如此，实际上这有着它可取的一面，那就是红萝卜很容易改变体积和重量，这样通过改变物体的体积和重量来研究物体在水中的沉浮规律就容易进行。鉴于此，只要找到一种既有着密度均匀，又有着容易改变体积和重量

的材料就行了。这种材料有吗？有，如泡沫塑料块就比红萝卜更科学。

二、 可控性

实验材料的可控性又称有效性、可行性。实验材料只有做到可控性，才有可能呈现出所假设的实验现象，发现相应的结论和规律。

教学片断：科学五（下）“热是怎样传递的”一课。为了让学生通过实验观察到热在金属条中是怎样传递的，教材以插图的形式给出了这样一个实验装置和方法，即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端加热。然而，学生按此方法操作后，却没能观察到自己所假设的，即离酒精灯加热部位越近的火柴越先掉下来，反而有时距离远的火柴先掉。

问题分析：按理说，热是由较热的一端转向较冷的一端，离酒精灯加热部位越近的火柴应该越先掉落。可实验中却出现了反常的现象，它的原因何在？其实，原因就出在蜡这种材料的使用，是它导致实验的失败。那教材为什么会建议选用蜡呢？无非是蜡既能把火柴粘在铁丝上，又有着受热后易于熔化的优点，所以学生可以通过火柴的掉落观察到热在铁丝上的传递。但用蜡把火柴粘在铁丝上时，却很难控制每根火柴粘用的蜡都均匀，这样一来给铁丝一端加热后，火柴就不按照热量的传递规律先后有序地往下掉，而是依照粘用的蜡的多少往下掉。

解决方法：既然是蜡的不可控制，导致实验出现了反常现象，那么只要找到一种既可以控制，加热后又易于熔化的材料就可行了。这种材料有吗？猪油就可以很好地解决这一问题，因为猪油没有蜡那样熔化后易于凝固

的缺点，所以每根火柴上使用猪油的量就能很好地得到控制，这样，实验现象的呈现也能够得到有效的控制。

三、 简约性

在小学科学教学中，关于实验材料的选用，有着这样一个倾向，那就是希望师生开展的各种观察实验，尽量使用身边的材料、生活中易得的材料。换句话说，也就是实验材料要做到简约有效。

教学片断：科学五（下）“浮力”有这样一个实验，让学生用弹簧测力计测量泡沫塑料块在水中受到的浮力以及排开的水量。教材以插图的方式，告之了这个实验的方法，即在水槽底部用橡皮泥固定一个钩码，用线绑住泡沫塑料块，先测泡沫塑料块在空气中的重力，再测出泡沫塑料块被拉入水中的拉力，然后把重力和拉力相加，就是泡沫塑料块在水中所受到的浮力。在这个过程中，同时测出泡沫塑料块排开的水量。可事实上，由于橡皮泥不能有效地固定好钩码，会出现泡沫塑料块和钩码一起被拉出水面的现象，从而导致实验的失败。另外，由于水槽太大，又没有刻度，实际上是很难测出泡沫塑料块排开的水量，使得接下去对泡沫塑料在水中受到的浮力和排开的水量的比较活动也无法进行。

问题分析：说实在的，进行这样一个复杂，有着一定难度的实验，教材给出的参考实验材料，确实是非常简约实用的，这一点不可否认。在实验中，出现操作失败的问题，也并不是因为实验材料的简约而造成的。导致实验的失败，一是弹簧测力计精度不高，二是橡皮水泥未能有效地把钩码固定在水槽底部，三是水槽太大，又没有刻度，很难测出泡沫塑料块排开的水量，四是线容易被拉断……

解决方法：实验中遇到这些问题，解决的方法，还是需要遵循简约有效的原则，即不必一定要购置现成的装置进行实验。如弹簧测力计，教师可以提前调试精确，实践证明，最好选用测量范围为5牛顿的弹簧测力计；橡皮泥固定不牢，可以用双面胶替代；水槽太大，没有刻度，可以用烧杯替代，最好选用500毫升的烧杯……虽然实验材料照旧简约，但实践证明，它的成功率却大大地提高了。

说实在的，小学科学要求实验材料简约有效，让学生利用身边的材料，利用生活中的材料进行实验，从某种意义上说，材料的准备过程，也是在对学生进行观察能力培养的过程，是提升学生实验能力的另一个好途径。

四、 安全性

小学生正处于好动、安全意识淡薄的年龄阶段，再加上科学课是以观察实验为主的学科。由此，科学教师在指导学生进行观察实验时，在思想上要有安全防范意识，特别是在实验材料的选用和操作上，千万不要出现因操作不当，而发生安全事故。

教学片断：在“给塑料袋里的冷水加热”一实验中，当学生用手把密封的一小塑料袋冷水，浸没在热水盆中，约五分钟后，这袋冷水慢慢地浮了起来。根据实验要求，接下去还需把这袋加热的水，捞上来以后放入冷水中，观察它是沉还是浮的？没想到，有学生居然用手直接去捞加热后的冷水，这下可好了，只听见“啊哟”一声，一学生叫了起来，原来这个学生的手被烫伤了……

问题分析：按理说，学生应该有这样的生活常识，那就是不能用手直接去捞加热后的水。事后问该学生，用手直接去捞热水中的塑料袋行不行，该学生非常明确地说，不行。可一到实验中，学生为什么还是“明知故犯”呢？让我们继续听听该学生的心里话，他说，是因为看到教材中的插图，才这么做的。原来课本中的插图，就画着用手直接把冷水放入热水中加热，所以，当冷水被加热后，他想也没想，就习惯性地去捞了。那教师为什么没有注意到呢？可能教师也受此影响，或者没注意到此细节吧！以致出现学生因动作不规犯，导致不应有的伤害事件发生。

解决方法：出现学生手被烫伤的安全事故，让科学教师承担责任，表面看似有点冤，因为教材中的图片也是这么画的。可事实上，一点也不冤，如果教师有过“下水实验”，那他一定知道冷水被加热后，是不能直接用手去捞的。这样一来，就会想办法解决这个问题；在指导学生实验时，也会注意到这个问题。其实，实验中出现这样一类事故不是不可避免的，只要科学教师多一个心眼，多一份细心，学生也就不会明知故犯了！当然，关键还是科学教师要先“下水”，在思想上时时有安全防范意识。

五、 环保性

从小就应培养学生的环保意识，这既是社会的要求，又是提升学生素养的需要。作为一门以观察实验为基础的学科，在实验材料的选取和使用上要注意环保性。

教学片断：在研究“马铃薯在液体中的沉浮”一课中，每个小组按照要求，都带来了马铃薯。不过在教学活动即将结束时意想不到的事情发生了，只听见“咚、咚……”几十个好好的马铃薯统统地被学生扔进了垃圾桶里。

问题分析：按理说，这些马铃薯还是好好的，最多只能算是被“清洗”了一翻，没想到最后却落个被扔进垃圾桶的命运。也许大家会说，几个马铃薯被扔是件小事嘛！不可否认，的确是件小事。但问题是学生思想中定留着如此意识，长此以往，能行吗？任由其发展，以后会产生什么样的结果？俗话说，有什么样的思想，就有什么样的行为。一旦思想定型了，随之而产生的问题也就来了。可是，为什么学生没有意识到这样做的不妥呢？我想，最主要的原因还是出在教师的身上，是教师思想上的疏忽，是教师环保意识的欠缺，导致学生不恰当行为的产生。

解决方法：首先，教师本人要有较强的环保意识，要以自己的言行去影响学生。教师的一言一行对学生，特别对于小学生来说，它所产生的影响将会是巨大而深远的。有人说，有什么样的教师，就有什么样的学生。只有教师做到了，学生才有可能做到。其次，教师要加强对学生的环保教育，学生很多不恰当行为的产生，分析其背后的思想动机，会发现他们都不是故意所为，只是缺少提醒罢了。如果教师能做好这两方面的工作，那马铃薯还会随意地被扔进垃圾桶吗？更何况，对于教师来说，这并不是什么很难做到的事情。