充分发挥演示实验的教学效果

◇沙志明（江苏：淮安市清江浦区教师发展中心）

2022 年4 月出版的《义务教育科学课程标准》指出：“义务教育科学课程是一门体现科学本质的综合性基础课程，具有实践性。”2020 年9月，习近平总书记在科学家座谈会上强调，“对科学兴趣的引导和培养要从娃娃抓起”。对于我们科学教育工作者来说，要让学生从小就萌发对日常生活中发生的各种自然现象的好奇心和探究欲望，从观察自然现象转变为主动探究科学。因此，小学阶段的科学教育必须以实验探究为基础。教师在课堂教学中精当的演示实验，能创设激发学生学习兴趣的探究情境，化抽象为具体，化枯燥为生动，把要研究的科学现象清晰而真实地展示在学生面前，从而达到事半功倍的教学效果。

怎样才能凸显演示实验最优的教学效果？笔者根据平时工作中与一线教师一起观课、议课、磨课中遇到的几个具体实例，谈谈小学科学演示实验中需注意的几个问题。

一、要有明确的实验目的，忌无的放矢

教师课堂上所做的演示实验，现象明显、直观，具有新奇性，容易引发学生对科学现象的探究兴趣。在观察演示实验的过程中，学生的思维始终处于活跃状态。例如，在进行“声音是怎样产生的”这一部分内容教学时，从演示实验的目的来看，能选择的实验很多，除了教材提供的实验外，还可直接用手拍打课桌发出声音、利用音响设备播放音乐让扬声器纸盆振动发出声音。更为简单的做法，是让学生讲话时把手放在喉咙处感受声带的振动。以上实验的最终目的是让学生初步认识“所有发声的物体都在振动”这一客观规律。在此基础上可以进一步用一张A4纸进行演示：用手指弹击纸张、两手搓揉或抖动等方法，让纸发出声音。我们也可以将纸折成纸炮后快速在空气中运动，纸炮炸开，从而引起空气剧烈振动发出声音等，进而将声源由固体扩展到气体。最后还可以演示下列奇妙的实验，用食指蘸点水，在盛水的高脚杯口处摩擦。此实验能发出学生意想不到的奇妙而动听的声音，具体原理可以不过多解释，目的是进一步调动学生探究的欲望和学习科学的兴趣。

实验切忌毫无目的，无的放矢，哗众取宠。所有的演示实验，都是为课堂教学提供辅助，是为了让学生通过实验发现科学规律，领会科学观念，从而掌握科学知识。如果教师为实验而做实验，只会使课堂教学形式上热闹，实质上学生根本不明白为何做实验，更弄不清教师想通过实验得出什么科学规律，只能是被动地成为“吃瓜群众”。实验结束后，学生也不会去思考，更谈不上科学思维与探究能力的发展了。

二、要有充分的实验准备，忌随心所欲

实验操作的先后步骤要科学，动作要领要规范。这不仅关系到演示实验的效果，也对学生以后自己动手实验起到示范作用。因此科学教师在进课堂之前，一定要先做下水实验，从而预测在课堂当众演示过程中可能会出现的问题，并针对这些问题准备对应的应急预案，确保演示实验的成功。

例如，在演示“空气有重量吗？”这个实验中，我们在木棒的一端用线系上一个没充气的气球，另一端用线系上一支笔帽，再提起在木棒中间的细线，通过调节气球或笔帽悬挂点在木棒上的位置，使木棒达到平衡状态。然后小心取下气球并打足气，再将气球挂在原来的位置，会发现气球一侧会下沉，从而说明空气有重量。教师在做演示这个实验之前，必须做好充分准备，选择大小合适的气球和笔帽。气球没有充气时要确定细绳悬挂点的位置，切不可在课堂上一会儿向左调节，一会儿向右调节。这样学生会感觉教师实验前没有认真准备，缺乏规范性。另外，在本实验中，将充满气的气球悬挂到木棒上原来的位置时，很可能木棒仍然保持原来的平衡状态。此时教师切不可含糊其词，敷衍了事，这样会造成学生的疑惑。这里有必要让学生知道，由于气球在空气中受到浮力的作用，使得实验现象不明显。此时教师还要引导学生提出实验改进的措施，将气球换成皮球，先用天平称一称皮球的重量，再称一称充足气的同一个皮球的重量，比较两次称量的结果，即可得出结论。通过这样改进，一方面有力地说明了空气有重量，另一方面也弥补了第一个实验现象不太明显的缺点。

教师对每一个演示实验都应该持科学严谨的态度，切忌随心所欲。只有规范实验操作步骤、端正实验态度，才可能得出科学的实验结论。

三、要有明显的实验现象，忌模糊不清

演示实验是教师在课堂上向全体学生呈现的一种教学活动，因此，演示实验的直观性是最起码的要求。教师在设计演示实验时要注意下列具体事项。

首先，实验现象要明显、直观。为此，在选择实验器材或仪器时，要尽可能地用几何尺寸大一点的，需重点观察的部位，视觉上的线条要清晰、明朗，尽可能让坐在教室最后面的学生也看得清。必要时，还可以借助其他设备对实验现象进行局部放大以进一步提高直观性，增强实验效果。其次，实验器材放置的位置与实验背景的色调反差要大一些，可以用染色、烟雾、背景反衬等方法来增强观察的效果。除此之外，我们还可以这样改进：让激光笔发出的光穿过滴有少量牛奶的水或让光穿过烟雾，利用光的散射来直观地显示光的传播路线。这样改进后，几乎所有的学生都能很清晰地观察到光在空气或在水中的直线传播现象。

再如，在演示磁极间相互作用规律的实验时，我们可以将一个条形磁铁放在两支圆柱形的铅笔上（或者放在小车上），用另一个条形磁铁的一端靠近放在铅笔上的条形磁铁的一端，这样可以非常直观地观察到磁极间的相互吸引或排斥的现象。对于圆环形磁铁，可以将两个环形磁体套在圆柱形木棒上的方法，演示磁极间的相互作用规律。这样的改进显然比教材上用手握两个条形磁铁来做演示实验要直观明显得多。

演示实验切忌模糊不清，学生如果看不到清晰的实验过程和明显的实验结果，搞不清演示实验所要展示的科学规律或原理，久而久之，对科学实验的兴趣就会衰减。

四、要确保实验的成功，忌敷衍搪塞

在演示实验教学中，由于课前准备不当、器材限制、环境制约等原因，有时会导致实验开展不顺，乃至失败。一旦出现这种状况，不仅会耽误课堂上的宝贵时间，而且容易令学生失望，也会让教师陷入被动尴尬的境地。实验时，我们会发现，在条形磁铁两端吸挂回形针比较容易，但在条形磁铁的其他部分就不太容易了，特别是靠近两端四分之一位置处的回形针，很容易被两端强磁力吸引而滑到磁铁两头，这样就无法衡量条形磁铁不同位置磁力的大小。为此，我们可以在磁铁的不同位置，将橡皮筋扎在磁铁上以阻止回形针的滑动。这样既不影响磁铁的磁性，又能确保实验成功。

当然，演示实验能否成功受多种因素的影响，只有厘清不同实验的原理，才能精准把握演示实验成功的关键，从而确保演示实验万无一失。

五、实验问题要富有启发性，忌无病呻吟

演示实验能够提供丰富的感性材料，变抽象的科学观念为具象的实物。其实，它的最终目的是通过观察启发思维，使学生更好地认识客观规律，发展能力。因此，在实验过程中，教师要设计一系列富有启发性的问题，点燃学生思维的火花，助推学生的思维向纵深发展。例如，在讲授“水珠从哪里来？”这一节内容时，有这样一个演示实验：装满碎冰的干燥玻璃杯外壁上过一会儿会有许多小水珠。看到这种现象，学生会认为：“水珠可能是从杯壁渗出来的”“杯外壁上的冰块遇热融化成水流下来的”“冰化成水体积变大，从杯口溢出来的”等等。通过演示实验触发学生头脑中的问题，只是开启了科学思维的大门，要想引发学生深度思维，仍需要教师精心设置问题并不断启发、引导。例如，出现上述现象的原因是什么？这种现象究竟是如何产生的？你的观点真的正确吗?不妨与同伴讨论讨论……通过头脑风暴，学生会逐渐领会其中的科学奥秘，了解科学概念的形成过程。这样的演示实验能达到以问题为向导发展学生科学思维的目标，也体现了从现象到本质再从本质反思现象的认识规律。如果实验过程中，教师所提的问题毫无价值，甚至是无病呻吟，根本不能激起学生思维的火花，这样的演示实验就达不到辅助课堂教学的效果。

六、演示实验要有探究价值，忌为探究而探究

在教和学的活动中，学生应始终处于学习的主体地位。演示实验的目的在于使学生学会模仿、体验像科学家那样研究科学问题。由于演示实验具有观察者多、受时间和地点影响大的特点，所以在实验过程中，要以“猜想—设计实验—观察现象—收集证据和数据—总结归纳”为基本思路，这样能大大提高科学探究的价值。如，在讲授“声音的传播”这一部分内容时，我介绍完实验仪器后，就向学生抛出探究性问题：如果将发声的手机放入玻璃罩中，用抽气机抽气，铃声可能会有何变化？问题抛出后，留给学生一些思考和讨论的时间，等他们急于通过教师的演示实验验证自己的观点时，再让学生仔细观察实验过程并分析得出结论。如果实验结论跟自己观点一致，学生的学习热情会高涨，而不一致的学生又急于弄清其中的原因。接下来，让持不同观点的学生讨论交流，教师再予以适时点拨，学生自然就会豁然开朗了。孔子所说的“不愤不启，不悱不发”就是这个道理。这个实验不但让学生认识了声音不能在真空中传播，还培养了学生的科学态度，教会了学生科学方法。实验前，教师要让学生对实验可能出现的现象进行有准备、有目的观察，并鼓励学生在实验过程中不断提出问题，促进他们积极地思维。在学生观察到预期的实验现象后，再因势利导，尽可能利用实验激发并持久地维持学生的求知欲，让学生通过激烈的思维活动得出科学的结论，从而进一步培养学生分析、解决问题的科学素养。

七、演示实验要注重师生互动，忌唱独角戏

教学过程是教师与学生共同参与的师生双向活动。教师在课堂上做实验时，不能孤芳自赏、自我陶醉式地一个人做实验，实验时，应随时与学生互动交流，遇到关键处，要引导学生仔细观察实验现象或请学生上台参与实验。如果只采用教师做、学生看，结束后再教师讲、学生听这种陈旧教学方法，就完全忽视了学生的主体地位和学习的主观能动性，仅把学生当作接受知识的终端设备，不能凸显演示实验应有的教学效果。所以，在确保实验安全的情况下，教师不要唱独角戏，尽量让学生参与其中。相关研究表明，学生对学习内容的巩固程度与他们是否动手有很大关联：通常情况下，听讲能记住15%左右的内容；如果在听讲的基础上再进行观察活动，则会记住70%左右的内容；假如在此基础上再让学生亲身体验、经历，就能记住90%左右的内容。特别对小学生来说，大多数被请上讲台参与实验的学生都愿意在全班面前展示自己，表现欲望也得到极大的满足。

综上所述，演示实验在小学科学教学中具有极其重要的作用。科学教师一定要了解演示实验的注意点，并在平时的教学中不断实践与思考，使演示实验教学展现出应有的学科魅力，进一步提高学科育人的水平。