小學科學實驗設計的探究與改進

1、小學科學實驗設計的探究與改進【摘要】：小學科學是以實驗為基礎的學科，教學實踐證明，實驗設計的好壞直接關系到探究實驗的成功與失敗，好的實驗設計有利于學生有效地掌握基礎知識、基本方法，培養(yǎng)學生的技能和水平，有利于義務教材內容的完成。但在教學實踐中我們會發(fā)現(xiàn)有些實驗存有著一些不足，需教學一線的教師應地制宜適時改進?！娟P鍵詞】：實驗設計 探究 改進“我看見了，但我可能忘記了；我聽到了，就可能記住了；我做過了，便真正理解了。”小學科學是以實驗為基礎的學科，精心設計實驗，讓學生通過親自參加實驗獲得知識是搞好小學科學實驗教學的關鍵。所以可操作的、成功的實驗是課堂教學的基石。但隨著小學科學課程改革的推動，科學

2、課堂教學發(fā)生巨變的今天，一些問題也隨之出現(xiàn)，如：學生配套實驗包先天不足不可操作；實驗設計復雜難以實施；實驗抽象難以直觀等等。對于這些現(xiàn)象，一線的教師就須應地制宜適時改進。教學實踐證明，實驗設計的好壞直接關系到探究實驗的成功與失敗?，F(xiàn)就對科學教學中的一些實驗設計改進談談個人的體會。 一、化先天不足為后天完善 一切科學都來自實踐，都是從科學實驗和生產實踐中總結發(fā)展起來的，小學科學也不例外?，F(xiàn)如今配套的學生實驗材料包卻存有著一些先天不足，學生實驗時缺乏可操作性，那結果就是浪費教師學生的精力和寶貴的時間，更可怕的是挫傷學生的科學探究積極性。 教科版小學科學五年級下冊熱單元第6課熱是怎樣傳遞的有二個活動

3、：熱在金屬條中的傳遞；熱在金屬片中的傳遞。通過實驗讓學生感知熱是怎樣傳遞的，明白熱總是從較熱的一端傳向較冷的一端。課文中的實驗（見圖）要求在一段鐵絲上每隔一定距離用蠟粘上一根火柴，將鐵絲固定在鐵架臺上，火柴都向下懸掛，用酒精燈給鐵絲的一段加熱。觀察哪端的火柴先掉下來？課文的要求是用蠟粘，課前我讓學生實行嘗試，學生化了很多的時間，可一上課學生向我抱怨的卻很多都說粘不牢，成功的寥寥無幾，上來展示時顫顫抖抖的又掉落了幾根。那么簡單的實驗為什么會不成功呢？問題究竟出在什么地方？找問題：通過了解又自己親自實驗終于明白了是怎么回事。雖然日常生活中我們都知道蠟燭燃燒時流下的蠟會在桌上凝固。因為蠟先要熔化成液

4、體，然后滴在鐵絲上，再往上粘火柴。但蠟的凝固時間快(指冬天，夏天正好相反)，且熔化后粘性不大，所以很難粘上去，所以成功的不多。 改進：改蠟為修自行車用的軸承油“黃油”。明白了其中的道理后，想了一想，什么東西粘性大呢？平時自行車經常修，只見修車師傅往軸承里抹“黃油”，有時自己也嘗試過，這“黃油”能把鋼珠粘住，對，這東西可能行！就趕忙跑到校門口修自行車的攤上要了一些交給學生去嘗試，經過一番忙碌，教室里響起了陣陣歡呼聲。 又如教科版小學科學五年級下冊沉和浮單元第4課空氣的熱脹冷縮中，觀察空氣是否具有熱脹冷縮的現(xiàn)象。學生配套實驗包中只有一個已粘連的小氣球，根本沒有課文插圖中的錐形燒瓶。見插圖：如果瓶內

5、的空氣體積膨脹，瓶內的空氣就會往外擠。只要想辦法觀察到瓶內的空氣在往外跑，我們就知道瓶內的空氣在膨脹（課文中內容）。分析課文得知，氣球的脹與癟能反應出空氣的熱脹冷縮。而導致氣球脹與癟的是溫度的不同，所以不管是教師的演示實驗還是學生的分組實驗都需要準備熱水、常溫下的水、冰水，復雜異常。實驗結果見課文插圖：找問題：問題是顯而易見的，按課文的實驗設計，需要一大堆的瓶瓶罐罐，以及不同溫度下的三種水，同時還要保證氣球與錐形燒瓶接口的密封性，實驗效果還不具有震撼性，對學生的感官刺激不夠強烈，印象不深?？倎碚f之，復雜有余，效果不足。 改進：實際上關于空氣的熱脹冷縮歷史上就已有成熟的經典實驗，從早先的自然到近

6、幾年前的常識采用的都是平底燒瓶+橡膠塞+90度直角玻璃導管。實驗時用手掌捂、放燒瓶使燒瓶內的空氣熱脹冷縮來移動玻璃導管中的一段紅水。此實驗效果明顯，趣味性強，學生參與的積極性很高。教學中可利用教師的演示實驗來設計“比一比誰的熱量大的教學活動”吸引全班學生積極參與活動，達到教學的目的，克服了分組實驗需大量時間組裝的缺點。在空氣中的重力在水中的重力浮力大小排開的水量小部分浸入水中絕絕大部分浸入水中全部浸入水中現(xiàn)在的時代里，我們總是奉行著加法和乘法，持續(xù)地追求更大的利益和權力，持續(xù)地索取。其實，人生有一種哲學叫減法：化復雜為簡單，化多為少，化粗為精。這句話說得多好啊！在科學的實驗里如果我們嘗試一下哲

7、學減法，減去空洞、減去迷茫、減去復雜、減去重復，那又會怎樣呢？ 教科版小學科學五年級下冊沉和浮單元第6課下沉的物體會受到水的浮力嗎一課中，第一個實驗讓學生設計下沉的物體受到水的浮力的大小，實驗報告見下圖： 下沉的物體受到水的浮力記錄表實驗時，學生習慣掛上一只鉤碼按記錄表要求分三次實驗，可問題紛至沓來，有的小組匯報說“鉤碼怎樣算小部分浸入，絕絕大部分浸入”，有的小組問“測力計的指針只上升了一點點怎樣讀數(shù)據(jù)”等問題。究竟問題出在什么地方呢？ 找問題：因為是分組實驗，我們一般提供的重物是鉤碼。實驗用的鉤碼的質量是50克，重量約是0.5牛頓，它在水中受到的浮力約是0.1牛頓，而學生用的圓筒測力計的最小

8、刻度是0.1牛頓。因為鉤碼高度小，要使一個鉤碼在水中分幾個層次浸入，學生不易把握，且數(shù)據(jù)在測力計上也很難反映出來，原因在于這個變化在最小刻度0.1牛頓以下。 改進：所以，做這個實驗時，可因地制宜變更實驗材料，每組準備一個剪去頂部的礦泉水瓶一個，1號干電池三個。把三個干電池用透明膠帶綁成條狀。讓學生把三個干電池看作是一個整體，使其浸入水中一個為“小部分浸入水中”，浸入水中兩個為“絕絕大部分浸人水中”，三個浸入水中為“全部浸入水中”。這樣，學生容易把握好浸入水中的干電池數(shù)，且每浸入水中一個干電池就有了0.45牛頓的浮力變化，數(shù)據(jù)大效果明顯（這就是不采用鉤碼的原因）。三次實驗以后，學生通過數(shù)據(jù)的觀察

9、與分析后，很輕松地找出了水中物體浮力大小變化的規(guī)律。 又如教科版小學科學三年級上冊水和空氣單元第6課空氣占據(jù)空間嗎一課中，要求把一團紙巾放在一個杯子的杯底，然后將杯子豎直倒扣入水中。預測一下，紙巾會被浸濕嗎？這是一個經典的實驗，從原先的人教版自然到常識直到現(xiàn)在的科學一直沒變。但是在實驗時總存有著一些不完美的地方。 找問題：該實驗存有著較大的缺陷：一是紙巾容易浸濕，影響實驗效果。二是后續(xù)實驗即水進來把空氣趕跑的現(xiàn)象不夠直觀，三年級學生理解起來有困難。三是一堂課下來桌上堆滿了紙巾，浪費嚴重。 改進：用大號漏斗和小塊塑料泡沫（涂上紅色）代替紙團和杯子做實驗。實驗時，先用手按住漏斗上的小孔，再用漏斗把

10、泡沫垂直扣入水中，泡沫球就停留在水底，表明空氣占據(jù)了漏斗的空間，水就進不去了。然后放開按住漏斗的小孔，空氣從小孔中逃出，泡沫球就浮上來，表明水就進來占據(jù)了原先空氣占據(jù)的空間。改進后的實驗材料即能夠重復使用，又克服了原先實驗的缺陷，還使空氣占據(jù)空間與空間水被替換的現(xiàn)象更加明顯。（見圖1 圖2） 三、化抽象為形象直觀 教育家第斯多惠有句名言：“一個壞的教師是奉送真理，一個好的教師是教人發(fā)現(xiàn)真理” 。心理學家魯賓斯坦也指出：“任何思維，不論是多么抽象和多么理論的，都是從分析材料開始”教師能夠放手讓學生自己去發(fā)現(xiàn)規(guī)律、總結法則，但在這過程中必須提供豐富具體的物質載體，作為學生分析、綜合、比較、抽象、概

11、括的例證。小學兒童的思維正處于從具體形象思維向抽象邏輯思維的過渡中，但仍以具體形象思維為主。所以，在教學中，我們應采取形象生動的教學，提供充足的有結構材料，來培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。教科版小學科學四年級上冊有生命的物體單元第3課植物怎樣生存一課中，有一個實驗，是讓學生通過觀察理解氣孔，但對葉的光合作用的理解卻很簡單、抽象，大都由教師的講解來理解的。 找問題：用語言表達葉的光合作用顯得簡單、抽象，學生不易理解。 改進：先取兩個1000毫升的玻璃燒杯，分別放人同樣多的水草，再在兩個燒杯里分別倒入適量同樣多的水。取兩個口徑稍小于燒杯口徑的短柄玻璃漏斗，分別倒置在兩個燒杯中，再將兩支大號口徑玻璃試管裝滿水

12、，分別倒過來扣在兩個盛滿水的水槽中，連接好導管，用排水集氣法收集氧氣。一個裝置放在陽光下，另一個放在光線很暗的地方。過些時候，陽光下的水草就會持續(xù)地冒泡，而暗處的水草卻不易冒泡，再過一段時間，你會發(fā)現(xiàn)，套在陽光下水草上的試管內的空氣比套在光線較暗的水草上的試管內的空氣要多得多，說明植物光合作用需要陽光，在不同光照條件下的光合強度是不同的。最后蓋住試管口，把試管輕輕拿出來，將一根帶有火星的木條伸進試管，木條就會猛烈地燃燒，發(fā)出耀眼的光芒，證明水草光合作用產生了氧氣。這個實驗材料容易準備，操作簡單，效果明顯，是協(xié)助學生理解光合作用的有效手段。 教科版小學科學四年級上冊溶解單元第1課食鹽在水里溶解了

13、一課中，有一個實驗是觀察高錳酸鉀和砂糖的溶解，課本要求在兩個玻璃杯里各裝半杯水，分別投入幾小粒高錳酸鉀、砂糖、食鹽、沙、面粉。觀察、描述水、高錳酸鉀、砂糖、食鹽、沙、面粉的變化。觀察報告見下表：（空格中所填的應是理想的答案）面粉沙食鹽高錳酸鉀能否看見顆粒分布是否均勻是否有沉淀出現(xiàn)能用過濾的方法分離嗎是溶解還是沒有溶解該實驗的目的是從高錳酸鉀溶解于水的實驗中，得到“均勻分散”的結論。學生解釋這個現(xiàn)象時會說：水變紅了，高錳酸鉀不見了。卻得不出均勻分散這這個結論。 找問題：造成該問題的原因是實驗缺少參照物。烏申斯基說過：“比較是一切理解和一切思維的基礎”。 改進：重新組織實驗材料，增加熟蛋花一項材料。使實驗更能符合兒童的認知規(guī)律，易于接受。具體做法是把攪拌均勻的蛋液倒入盛有熱水的玻璃杯中，這時蛋花有的浮，有的沉有的懸