化繁为简 高效实验

摘 要：实验教学在科学课堂教学中的重要性已毋庸置疑，然而如何能做到高效实验使科学实验能真正成为学生掌握科学知识的一把利刃，那就要求教师必须了解学生的学习特点，灵活处理教材，敢于质疑，善于围绕实验目标设计更直观、有效的实验方能让课堂实验在科学教学中焕发光彩。

关键词：直观可视;创新;改进

《小学科学课程标准》中指出：“小学科学课程是一门具有活动性质的课程，能够最大限度地将科学探究活动过程呈现在课程内容中。”由此可见，实验的有效性对于学生掌握科学知识有着决定性的作用，科学课堂上指导学生开展实验探究的重要性不言而喻。然而，在实际的教学上，教材中安排的实验是否都能很好地帮助学生理解所学的知识呢？如何才能做到化繁为简，高效实验，使课堂实验真正成为学生学习、成长的有效办法呢？下面就如何改进课堂实验，使之更为行之有效，结合笔者多年的教学经验谈谈

一些具体做法。

一、 了解孩子的思维特点，化间接推理为直观可视

瑞士心理学家皮亚杰认为7到11岁的孩子认知发育处于具体运算阶段，他举了这样一个有趣的例子：A的头发比B淡些，A的头发比C黑些，问儿童：“三个中谁的头发最黑？”这个问题如是以语言的形式出现，则具体运算阶段儿童难以正确回答。但如果拿来三个头发黑白程度不同的布娃，分别命名为A、B和C，按题目的顺序两两拿出来给儿童看，儿童看过之后，提问者再将布娃娃收藏起来，再让儿童说谁的头发最黑，他们会毫无困难地指出B的头发最黑。由此可见，小学阶段的孩子大多只能利用具体的事物、物体或过程来进行思维或运算，不能利用语言、文字陈述的事物和过程为基础来运算。对语言、文字的理解有很大的局限性，他们更倾向于对具体形象事物的理解与认知，因此在科学实验教学中我们若能简化实验，少绕圈子将实验变得直观可视就能有效地利用实验帮助孩子们正确、高效地学习知识。

如何做到化间接推理为直观可视的高效实验？下面我以小学五年级的一个科学实验为例介绍一下笔者的具体做法。

《为什么一年有四季》是小学科学教科版五年级下册的教学内容。教学的知识目标是让学生认识：四季形成与地球公转、地轴倾斜有关。

教材中介绍的模拟实验方法是：利用四个地球仪，中间放一盏灯代表太阳，在公转轨道上确定A、B、C、D四个方位，调整地轴倾斜指向北方，在北半球同一地点上都立一根标杆，标杆正对太阳（正午时间），观察地球仪上标杆的影长。通过分析影长变化知道太阳直射点的移动造成气温变化并分析变化原因。

这个模拟实验学生很难以理解，为什么一定要选取“正午时间”做代表？影子长短和直射点之间的关系是什么？都理解之后还要解决为什么直射点会在南北回归线之间移动？对于五年级的孩子，这样的推理实在太难了，且实际操作上也有很多问题，如：怎样才能让地轴指向北？标杆怎样才能保证垂直立在地球仪上？（稍有倾斜对实验结果影响很大）

三球仪的制作本来就是要模拟月球围绕地球公转，地球围绕太阳公转的。四季气温变化的主因是：地球围绕太阳公转，地轴倾斜方向保持不变，使太阳直射点来回移动，从而造成温度变化。因此，利用三球仪来模拟《为什么一年有四季》这一实验无疑是最好的选择。偶然的机会我发现一学生在玩一种玩具镭射灯，这种灯的前面有两个洞，一个里面装了小灯泡能发出白光，另一个能射出很亮的红光（镭射光）。我想如果能用镭射灯射出来的红色光点表示太阳直射点，白色光代表其他的斜射阳光进行模拟实验是否可行呢。于是，我将镭射灯安装在三球仪的“太阳”里面。然后将“太阳”和“地球”调整到夏至的位置，打开开关，将镭射灯射出来的光点调整到刚好射到地球的北回归线上。

将三球仪电源接上，打开开关，地球围绕太阳旋转，学生直接观察到太阳的直射点在南北回归线之间来回移动。

在实验表上出示左图，要求学生根据自己所观察到的现象画出“冬至”和“夏至”时地轴的方向，并标示出什么情况下我国是夏至，什么情况下是冬至。（如下图）

通过观察与分析、比较学生很容易发现：如果将地球看作一个球，无论什么时候阳光都是直射球的正中间，但是地轴是倾斜的，且在公转时方向保持不变所以才造成了直射点的来回移动从而造成气温的变化。

在实际教学中教师应因实际情况，结合学生的认知特点，对教材中的实验进行修改，做到简单、直观，这样才能让实验成为学生掌握知识的有效途徑，由于这个模拟实验化间接推理为直观可视，它将地球的公转、地轴的倾斜、公转时地轴倾斜方向不变、太阳直射点的变化非常具体地展示给学生，学生能直接观察到因此教学效果非常好。学生通过观察后将观察到的具体事物用抽象的示意图进行描述与分析，从理性上分析出四季的成因，强化其认知，从实际的教学效果来看明显比教材介绍的实验更高效。

二、 不拘泥于教材，勇于创新改进实验

古语有云“尽信书不如无书”，在科学教材中有不少的实验是编者已经设计好了的，但这些实验有不少只重于理论而忽视了实际，有的甚至是闭门造车，不切实际的，教师在教学中如果生搬硬套地将它重现在课堂上，不仅效果较差，甚至影响学生对知识的理解。因此在教学实践中教师应围绕实验目标勇于创新改进实验，使课堂实验更高效。

《在阳光下的物体》一课中教材提供了一个实验，将不同颜色的纸，放在阳光下晒一段时间，然后用手摸摸感受其温度变化。该实验实际效果不明显，纸吸收的热量不大，学生难以感受到温度的变化。教学中，我发现在做凸透镜聚焦实验时学生表现得相当有兴趣，能否合而为一呢？于是我让学生用凸透镜会聚光线后照射不同颜色的纸，学生发现了颜色越深的纸越容易被晒焦、冒烟、穿洞，而颜色越浅则越难。这实验既增强了趣味性，同时也加强了实验的效果。

《水沸腾了》是三年级上册的内容，教材中安排了用酒精灯将烧杯内的水加热直至沸腾并测量记录温度变化的实验，然而用酒精灯真的可以烧开水吗？本人按教材上的安排，选用了性能良好的实验材料并只加入了50毫升的自来水进行实验，结果40分钟后温度上升到92℃。由此可见，用酒精灯将水烧开在课堂上基本上是无法实施的。实验的目的在于让学生观察水沸腾时温度、形态等变化，既然如此为什么一定要用酒精灯对其进行加热呢？教学中我利用电炉对水进行加热，速度可以随时控制还能让学生反复测量水沸腾时的温度，观察沸腾时的现象。

综上所述，教师设计课堂实验时要善于发现教材中的不足，不要被教材所框限，只要找到好的实验不妨取而代之。

三、 不拘一格，灵活选材

老师要有灵敏的实验触觉，要善于将日常生活中的小实验、小发现灵活地运用到教学中去，这样才会有更精彩的发现。

《导体与绝缘体》一课中如何让学生理解“不纯净的水是导体”这一难点呢？经过反复的实验，笔者发现无线门铃的发射器只需要很弱的电流也能工作，于是将无线门铃的电源外接后通过水后连接电源。用盐水连接，门铃会响，纯净水则不会，该实验使学生形象地认识了纯净的水是绝缘体，不纯净的水是导体。

在声音这一单元的教学中，笔者教育学生不要做不文明的游戏，如：对着别人的耳朵大声喊，很容易影响听觉，甚至震破鼓膜使人失去听觉。如何解决这个问题呢？我突然想到了一件事情，以前在做声音的产生实验时，我要求同学们在鼓面上放些泡沫粒，然后敲打鼓面，观察泡沫的振动;其他小组敲得兴高采烈，有一个小组的同学却没有敲，而是边看着自己的鼓边低声议论。我问他们：“为什么不敲呀！”他们说：“不用敲了，泡沫粒自己在跳。”多有趣的发现呀！声音通过空气传到了他们的鼓面，引起了振动。笔者让学生做了这个实验，不仅解决了这个同学的疑问，还引导学生形象地将鼓面看作是自己的鼓膜，使他们认识到强大的声音对听觉的伤害，从而增强了保护自己听觉的意识。

总的来说，科学课堂实验教学中的实验设置要做到贴合学生的学习能力与认知特点，实验要做到直观可视便于学生的理解与掌握。灵活处理和使用实验器材，围绕实验目标开展实验设计，化繁为简，高效实验，让真正成为实验教学的主体。

参考文献：

[1]教育部.小学科学课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2017.

[2]钱金明.走向探究的科学课[J].科学课，2017（6）.

作者简介：潘建华，广东省广州市，广州市荔湾区合兴苑小学。