农村小学科学课实验教学由定性向定量的进阶

饶广荣

【摘 要】随着科学新教材的推出，以及实验仪器和实验室的现代化升级，农村的科学实验教学也在发生了一些新的变化。农村小学实验教学应当立足于激发学生好奇心和求知欲，提高学生实验探究的参与度，促进学生对科学概念的建构和完善，为学生的课外探究活动提供有效指导，通过定性向定量实验的适当转变，实现农村小学科学课实验教学的进阶。

【关键词】小学科学 实验教学 定量实验 教学策略

一、实验教学在科学教学中的重要性

小学科学实验中，定性实验和定量实验是两种最常见的类型。就一般意义而言，定性实验是测定物质的性质，即有或没有，存在或不存在，是对实验对象的性质进行描述。而定量实验是测定物质的性质大小，即有多少，有多强，是对实验对象数据方面的量化研究。

在科学实验教学中，做定性实验和定量实验，对于学生科学概念的生成具有重要的作用。实验教学不仅能调动学生的学习兴趣，提升学生学习的积极性，而且作为探究性学习中的重要一环，学生可以在对定性实验的现象或定量实验数据的分析中，收集验证猜想的证据，对科学概念进行自主建构和理解，从而促进学生实验探究能力和科学思维能力的有效发展。

二、农村实验教学中的新变化

（一）实验室硬件的改善与更新

近些年，科技在民族复兴中的作用日益凸显。各级地方政府对农村小学科学教学的重视程度与日俱增，农村小学科学实验仪器更新速度也越来越快。农村老旧实验室逐渐被改造成了极富现代特色的数字化实验室，配置了许多数字化实验仪器，如电子天平、红外线温度计、带探头的电子温湿度计等。与此同时，也增加了很多的数字传感器，以及与之相配套的平板或笔记本电脑，如力学传感器、二氧化碳浓度传感器、pH值传感器、心电图传感器，等等，这些数字化设备为农村实验教学进阶提供了硬件基础，为科学教学中定性实验和定量实验的展开提供了载体，转变了实验结果和数据的呈现方式和形式，使学生的科学学习更为直观。

（二）新教材中实验教学设计的新思路

近年来，新仪器和新设备在科学实验教学中得到了广泛的运用。新教材对传统实验教学的活动设计改进，充分体现了由定性向定量实验适当转变的新思路，为农村小学科学课实验教学进阶指出了一条新路，为基础改革的发展提供了可能。

例如，在教学三年级上册“空气有质量吗”一课时，学生先用手感觉瘪的保鲜袋和装满空气的保鲜袋的质量差异，通过实验，学生发现两者前后的质量根本没有什么变化，这便引发学生对空气有无质量的猜想。接着借助一些材料，引导学生设计一个简易天平，将两只充了气的气球放置在用细线吊起的细杆两端，并使之平衡。然后将其中一只气球的气放掉，比较放气前后细杆平衡情况的变化，从而得出空气是有质量的这一结论。这是一个典型的定性实验，在以往的教材中这个实验探究就到此为止了，但学生的好奇心并未得到满足，他们还想知道空气的质量到底是多少，能不能称量出来？基于此，新教材对定性向定量作出了转变与调整，教材中指导学生学习电子天平的使用方法，并称量记录几个常见物品的质量，其数据可精确到小数点后两位。接着，教师出示瘪的皮球提问：它的质量是多少？如果往皮球里打15下气，质量会变成多少？如果再打25下、35下质量又分别变成多少？让学生在小组中称量并记录每次的数据，最后利用数据计算出打入不同次数空气的质量，并与先前所测身边物品的质量相比较，通过数据的分析发现空气其实是一种质量很轻的物质，见下页图1。

这又是一个典型的定量实验，使学生在建构空气有质量这一概念时，不仅依托定性实验中的现象分析，而且还可以与定量实验中的精确数据建立起联系，体现了由定性实验向定量实验的适当转变。

三、对农村实验教学进阶的新探索

笔者基于教学实践，以及对新教材先行课的学习体会，认为定性向定量实验适当的转变，实现了农村实验教学进阶的新探索。

（一）利用定性向定量实验的适当转变，激发学生的学习兴趣

小学生对周围世界具有强烈的好奇心和求知欲，这种好奇心和求知欲是推动学生科学学习的内在动力。利用定性向定量实验的适当转变，去激发学生的好奇心和求知欲，可以更好地激发学生的学习兴趣，引导学生主动探究。

例如，在五年级上册先行课“热对流”的教学中，教师先出示一套装置，一根装有大半管水的试管被固定在铁架台上，在试管中部偏下的位置有一盏酒精灯。接着，教师用幻灯标注水里离加热点距离差不多的A、B两点，让学生猜想加热一会儿之后，两点温度会怎样，很多学生依据上节课学到的热传导知识，判断两点温度会升到差不多高。然后教师让两个学生用红外线温度计测了加热前A、B两点的水温，随后点燃酒精灯加热了一会儿，在熄灭酒精灯后，又同时测了加热后两点的水温，并将两次数据都用希沃展示在大屏上。通过所测数据发现A点温度从25℃上升到34℃ ，而B点的水温几乎没变，如图2。

与传统的将试管上部的水烧沸，让学生摸试管底部的水温的定性实验不同，这样的实验设计更能引起认知冲突，点燃更学生的好奇心和求知欲，使他们能积极主动地投入后续的探究活动中。

（二）利用定性向定量实验的适当转变，提高学生的参与度

俗话说：“听，会忘记；看，能记住；做，才能理解。”小学科学作为一门实践性课程，让更多的学生通过亲历实验，获得真实的实验数据，并以此作为最有力的证据，获得自己的科学发现，切身感受科学探究的乐趣，这将是学生在课堂上最大的成功与收获。同时，也体现出面向全体学生，突出学生主体地位的教学理念。

例如，在五年级上册“物体的传热本领”的教学中，有比较不同材料传热快慢的实验探究活动，教材中提供的实验方法是先用凡士林分别在5种材料棒上粘一颗珠子，再把它们放入盛有热水的烧杯中，接着观察材料棒上珠子脱落的先后顺序，这是一个由现象到结论的定性实验。但先行课的教师却大胆创新，先出示不同材料制成的小棒，引导学生设计如何相对公平地通过实验比较它们传热的快慢，学生通过讨论，只是提出用手感觉小棒顶端热度的不同来作为判断的依据。教师又出示了一个带探头的电子温度计，并将探头用胶带固定在不同小棒顶端的相同位置，提示学生实验时先读出放入热水前的温度，再同时往烧杯中倒入热水，倒计时两分钟后读出不同材料在小棒上的温度。

这样就将定性实验转变成可以获取准确温度变化的定量实验。既降低了教师课前实验准备的难度，又为更多学生提供了动脑动手做实验的机会，使每一组学生都能获取不同材料传热时温度变化的数据，有效提升了学生的实验探究能力。

（三）利用定性向定量实验的适当转变，促进学生对科学概念的建构和完善

现代学习理论认为，学生是知识的建构者，他们只能理解和运用依据自己已有的知识建构的概念。利用定性向定量实验的适当转变，可以促进学生对科学概念的建构和完善。

例如，在上文提到的“物体的传热本领”一课的教学中，学生通过展示各组记录的温度数据，对不同材料的传热快慢进行排序，然后将传热快的材料分为一类，传热慢的分为另一类，使学生能自主建构热的良导体和热的不良导体的概念。

再如，在教学三年级上册“人的呼吸”一课时，在比较我们吸进的空气和呼出的气体有什么不同的实验探究活动中，教师引导学生用注射器分别往装有空气和呼出气体的保鲜袋里注入10毫升澄清的石灰水，再用力晃一晃，发现呼出气体的袋子内石灰水变浑浊了，说明呼出的气体中二氧化碳变多了。通过这个定性实验，学生虽能建构起空气中的氧气和体内的二氧化碳在肺部交换的概念，但很多学生会产生空气中的氧气全部被体内的二氧化碳替换掉的错误认识。

鉴于此，笔者增设了一个测定教室中空气和呼出气体中二氧化碳浓度的定量实验，利用二氧化碳浓度传感器连接到笔记本电脑，通过特定的测量软件很快测量出两种气体中的二氧化碳浓度数值，通过数据的比较，使学生之前建构的概念得以修正完善。

（四）借助定性向定量实验转变的新思路，为学生的课外探究活动提供有效指导

小学科学课程注重学生探究能力的培养，探究活动不仅在课堂，更要延伸到课外，要善于发现和提出与生活息息相关的科学问题，并尝试用科学方法和科学知识来解决。借助定性向定量实验转变的新思路，可以为学生的课外探究活动提供有效指导。

例如，学生发现很多教师喜欢带着“小蜜蜂”上课，有的音量还调得很大，连隔壁班的学生都能听到，这样对学生的听力是否会产生影响，有几个学生准备对这一情况作调查研究。

他们除了通过调查问卷了解情况，还在教师的指导下借助音量传感器设计定量实验，测量用“小蜜蜂”上课时在教室的不同位置音量大小的数值，发现当“小蜜蜂”扩音器的音量调到较大时，面向小音箱方向较近的位置音量数值大，会特别吵，并依据调查和实验数据对“小蜜蜂”的使用提出了合理的建议。

【参考文献】

[1]刘恩山.义务教育小学科学课程标准解读[M].北京：高等教育出版社.2017.

[2]曾宝俊， 王天峰.小学科学教师入门十课[M].北京：化学工业出版社.2019.