实验材料选择应把握的“三性”

□ 蔡红聪

《义务教育小学科学课程标准（2017年版）》（以下简称《课程标准》）指出，学生的科学学习要以探究为核心。而科学实验又是学生开展探究性学习的主要内容和方式。实验设计，可以发展学生的思维；实验操作，可以培养学生的动手能力、观察能力和分析能力。可是，科学实验又是教师较难掌控，受不确定因素影响最多的环节之一。学生在实验过程中往往会出现偏差，导致实验现象达不到预期，使课堂陷入困境的状况。如何解决科学实验的偏差问题，提高课堂探究效率，是每个科学教师首要考虑的问题。

一、实验材料要具有科学性，贴近学生生活

大部分实验教学内容并不是孤立的，在知识与能力等方面与单元教学内容有着紧密的联系。教师在设计教学方案时，应权衡单元甚至小学阶段所有的教学内容结构。因为学生的发展不是一蹴而就的，是螺旋上升的。教师在组织实验教材时，应尽可能选取学生身边的、熟悉的、结构性强的材料，实验设计也应贴近学生的生活实际。

如教科版六年级上册“形状与结构”单元《抵抗弯曲》一课，教材提供了两个实验，意在通过实验对比，让学生知道增加梁的宽度和厚度可以提升梁的抗弯曲能力。实验采用了纸张黏合增加材料厚度的办法来证实纸梁厚度与抗弯曲能力的关系。但问题是，这种办法并不科学。用胶水把几张相同的纸张粘在一起，虽然增加了厚度，但材料已经不是单纯的纸了，因为任何黏合剂都会改变材料的质，改变材料的硬度，从而影响材料的抗弯曲能力，造成实验结果的偏差。

也有教师采用改变材料组合方式的办法，即折合卡纸的方法。但这种方法同样不科学。因为将一张较宽的纸对折后，折痕位置的硬度相应增加了，与中间及另一边形成较明显的差异。显然，这样的模拟是没有科学性的，也是经不起推敲和检验的。

要保证这个实验的科学性，应采用相同原料、相同制作工艺、相同大小的纸张进行叠加，以体现纸梁厚度的增加。当然，准备这类实验材料也不是难事，只要到规模较大的文具店就能买到。只有这样，才能把科学实验的科学性根植于学生幼小的心灵中。

二、实验材料要具有可操作性，方便学生实验

教师在准备实验材料时，应根据实验目标创造性地使用材料，以避免导致实验偏差的因素，使学生的实验探究活动顺利开展，达到预期效果。

如教科版六年级上册“生物多样性”单元《原来是相互关联的》一课，要完成“纺锤形体型的鱼与水的阻力之间的关系”实验。教材提供的实验设计是：通过模拟实验，将纺锤形体型的鱼和其他体型的鱼进行在水中前进速度的对比。该实验目的明确，旨在通过模拟实验得出“纺锤形体型有利于鱼在水中前进”的结论，从而引导学生进一步探究“不同环境中的动物会具有与环境相适应的身体特征”。按照教材提供的实验提示，首先要寻找到一种不易被水浸湿的纸质材料，这比较困难。其次，就算能找到一种理想的纸质材料，折出各种形状的“纸鱼”，对比实验的变量也难以控制，尤其是推力的大小。因为无论是用嘴吹水面上的“纸鱼”，还是用手推“纸鱼”，都无法保证推力的大小是相同的。从而造成模拟实验所观察到的现象达不到预期目标的结果。

实验要想达到预期目标，教师必须亲自做“下水”实验，根据实际需要，为学生提供合适的实验材料或者改进实验材料，使其具有可操作性。同时，完善实验设计，给予学生适时指导。这样，才能减少不可控的干扰因素，方便学生观察到更明显的实验现象。

如针对上述案例中出现的问题，教师采用实木做成“木鱼”代替“纸鱼”。“木鱼”与真实的鱼密度接近，又可以悬浮在水中，能科学地模拟鱼在水中的运动，况且实木加工成鱼形比较方便，还能反复使用。为了保证推动“木鱼”前进的力量是相同的，教师先选择一只透明的塑料饮料瓶，将上部割去，盛满水，然后两手握住两条不同形状的“木鱼”，在距离水面同样的高度处同时放手，让这两条“木鱼”在重力的作用下同时进入水中。学生就能透过塑料瓶清楚地比较哪一条“木鱼”在水中游得更快更远（潜得更深）。教师把用手推“木鱼”前进改为利用自身重力推动“木鱼”前进，使原来的实验中最难控制的因素——“保持推力大小的一致”得以一举突破。

三、实验材料要凸显直观性，方便学生观察

《课程标准》明确指出：“本次课程改革以培养小学生科学素养为宗旨，积极倡导让学生亲身经历以探究为主的学习活动，培养他们的好奇心和探究欲，发展他们对科学本质的理解，使他们学会探究解决问题的策略，为他们终身的学习和生活打好基础。”如果学生在课堂教学中不能观察到明显的实验现象，就无法取得良好的探究效果，学生科学素养的培养也无法落实。

以教科版五年级上册“地球表面及其变化”单元《地球表面的地形》一课为例，该课主要有两个活动，一是交流“看到过的地形”，描述常见地形的特点，形成地形的基本概念；二是“观察地形图”，能指认各种地形，了解地球表面及祖国的地形特点。某教师设计了如下实验：在一块三夹板上镂刻出中华人民共和国的地图，用不同颜色的橡皮泥代表不同的地形，红色代表高原，绿色代表丘陵和平原，橙色和黄色分别代表山地、盆地等。教师要求学生根据我国地形特点，用不同颜色的橡皮泥进行填充，制作出橡皮泥版的“中国地形图”。由于橡皮泥质地柔软、色彩鲜艳、可塑性强，非常适合学生动手操作。学生在操作过程中，能根据已经掌握的中国地形知识进行填充，如学生用红色的橡皮泥填充在青藏高原，且特意堆积得比较高，而对东北、华北、华中、华南等丘陵和平原地区，则用薄薄的绿色橡皮泥平铺，比较直观地反映出我国地形西高东低的特征。这个实验极大地激发了学生探究的积极性，人人动手操作，且在整个操作过程中不断比照，反复修正，直至正确为止。教师所选用的实验材料——橡皮泥，巧妙地将比较抽象的概念直观呈现，有利于学生进行科学探究，有利于学生观察比较，也有利于实验结果的展示和评价。实验材料的直观性，使得实验取得了意想不到的教学效果。

要想给科学教学插上腾飞的翅膀，教师要按照《课程标准》指明的方向，牢牢把握科学性、可操作性、直观性，创造性地选择和使用实验材料，为学生提供最合适的实验探究的条件，让实验现象明显直观，提高课堂教学效益。只有这样，学生才能正确掌握科学概念，培养勇于探索的创新精神，形成良好的科学素养。

（浙江省慈溪市周巷镇杭州湾小学 315300）