科学小试验有效性教学的实践与研究

1、随着课程改革的不断纵深推进，小学科学新教材在内容编排、教学要求、教 学方式等方面都有了较大的变化， 主张以探究式教学模式的架构为主线， 引导学 生经历观察、交流、比较、重组的科学思维过程，感悟科学探究的基本方法，体 验“做中学”的学习乐趣。小学科学实验，涉及生命世界、物质世界和地球与宇宙等方面的科学知识， 多以身边、生活中随处可寻的材料为实验器材，注重了实验内容的“生活化”， 弱化了大量的验证性实验， 主要以学生喜欢的活动方式、 交流方式安排实验教学 活动。这类科学实验的原理简单， 易装置，易操作，易观察，人们往往称之为 “小 实验”。然而，在看似简单的科学小实验教学中，却普遍存在着教学随意性

2、大、探究 活动走过场、 揭示科学内涵的严密性差、 学生的探究兴趣不浓等现象， 致使实验 教学活动低效， 甚至无效， 学科教学目标难以达成。 本文拟从小实验教学活动低 效的原因分析入手，采用问题教学法，围绕科学小实验教学的“支撑点” “疑难 点”“模糊点”和“发散点”四方面设计“问题链”，强化学生的问题意识，探 究小实验教学的有效性。、科学小实验教学活动低效的原因从笔者所观摩过的众多科学课堂教学案例来看， 影响科学小实验教学活动低 效性的原因很多。 就目前小学科学小实验教学活动的低效性表现来看， 来自教师 的原因主要有以下几个方面 :1思想上没有引起足够的重视。 由于科学小实验的原理简单，易装置

3、，易 操作，所以，很多教师认为：“这些实验，学生一看就懂”，在教学中以自己的 演示为主， 简单操作一下就可以了， 根本不重视学生科学思维能力的培养。 有甚 者，还照本讲读实验。2对教材的解读不够深刻。 小学科学新教材的内容多以图片、表格、文本 框等形式呈现，文本框作为新教材的一种崭新形式，往往通过“儿童”之间的对 话来表现科学思维过程和科学内涵， 体现了教与学的双层设计， 是课本中的 “儿 童”与现实中的“儿童”的一种经验对接。很多教师只重视小实验的操作步骤，忽视学生的科学思维过程，以及小实验与教学内容的前后联系与衔接。3教学活动的组织不够严密。 科学小实验易操作，易观察，单纯的实验操 作一般

4、在 23 分钟内就可完成。因此，很多教师的教学语言随意性大，课堂提 问指向不明，或组织简单、重复的动手实践活动，探究也就无从谈起，学生更无 兴趣可言。、强化学生的问题意识，探究科学小实验教学的有效性问题教学法，是一种以问题为纽带，以知识的形成、发展和学生的思维形成 过程为主线， 师生合作互动为基本形式的教学方法。 其关键在于强化学生的问题 意识，科学、合理地设计问题链，引导学生不断深入地分析、研究问题。小学科学的小实验教学，不仅可以让学生直观、生动地学习科学知识，而且 在对科学知识的传授、理解、深化、转化等方面起着重要的作用，有利于学生形 成系统、科学的知识体系。因此，在教学中，教师应该强化学

5、生的问题意识，积 极引导学生共同创设“问题链”，让学生充分经历观察、交流、比较、重组的科 学思维的全过程，享受“做中学”的成功感和喜悦感，切实提高学生参与实验活 动的有效性。1以刺激性问题开始，在知识传授的支撑点上设计问题链小学科学新教材采用单元结构的形式， 将相关内容以综合主题的形式有机地 加以整合，形成一个个教学单元。因此，一个教学单元往往有一个主题实验，其 设计思想将贯穿整个单元的学习活动。好奇心，是推动人们主动求知，进行积极思维活动的催化剂。在单元学习开始之际，以刺激性问题充当“开场白”，能很容易地激起学生的好奇心，使学生 对主题实验的方案设计、 方法选择、 科学思维等产生浓厚的兴趣，

6、 将会促进单元 学习中各项探究活动的顺利开展。如教学四年级物体在水中的沉与浮单元的主题实验“沉浮现象”时，可 先安排“猜一猜，看谁猜对的多？”这样一个带有竞争性的“刺激性问题”，让 学生做实验之前根据自己的生活经验先 “猜一猜”，然后再“做一做”“说一说”， 使学生初步了解沉浮现象。然后安排一个带有挑战性的“刺激性问题”“改 变玻璃瓶在水中的沉浮” ，让学生通过往玻璃瓶中灌沙子， 使玻璃瓶分别能悬浮 在水中和沉在水底。 学生顿时情绪高涨， 参与实验活动的强烈愿望喜形于色。 在 学生对“物体在水中的沉浮可能与什么因素有关” 这个问题进行推想后， 再安排 一个带有矛盾性的“刺激性问题” 一 “比装

7、满沙子的玻璃瓶还重的大木块在水 中是沉还是浮？”这样的整体安排，有结构，有层次，既让学生弄清了什么是沉 浮现象，还对物体在水中沉浮条件的科学内涵有所了解， 并在自己已有的经验与 新知识的矛盾冲突中产生浓厚的探究兴趣， 为本单元后面学习 “改变马铃薯的沉 浮”“改变橡皮泥的沉浮” “我们的潜水艇”等做好了有效地铺垫，使学生在潜 移默化中体会科学探究的过程、方法与途径。又如教学六年级 形状与结构单元的主题实验 纸张的抵抗弯曲实验 时， 教师应注重引导学生学会对比实验的变量控制，在“搭纸桥”的过程中，抛出刺 激性问题“小小桥，大学问影响纸张抵抗弯曲能力的因素可能有哪些？”， 让学生结合生活经验进行充

8、分讨论， 并通过列表的形式， 较系统地列举出由 “桥 墩的坚固”“桥墩的间距”“桥墩与桥面的结合度”“桥面的材料”“桥面的形 状”“桥面的宽度”“桥面的厚度”等诸多因素形成的“问题链”，继而在收缩 “问题链” ，提出问题“桥面的宽度、 厚度是否会影响纸桥抵抗弯曲的能力？” ， 再让学生设计变量控制的方案。 这样的问题链设计， 体现了单元学习的系统性思 想，为后面学习“改变材料的形状” “搭拱桥”做了充分的铺垫，使学生在对比 实验中保持了浓厚的兴趣，乐于探究。在单元学习之初，结合主题实验，以刺激性问题开始，安排有层次、有结构 的实验活动，并由此形成“问题链”，不仅可以激发学生的学习兴趣，而且有利

9、 于学生对学科知识体系进行有机、系统地架构，形成良好的科学思维品质。2以联想性问题着手，在知识理解的模糊点上设计问题链“问题意识，是思维的起点，也是思维的动力。”在教学实践中，学生往往 会忽视科学小实验的目的， 一味关注实验的操作， 所形成的知识结构常常模糊不 清。教学中， 教师应善于将小实验活动与学生的生活经验、 情感体验需要以及其 它学科知识进行有机地联想， 提出系列问题， 在分析、 解决问题的过程中促进学 生对学科知识的理解，养成严谨治学的科学思维品质。如教学我们来造环形山时，学生往往对教材中两个模拟实验的安排，其 缘由感到模糊。 教师教学时可在学生欣赏了月球表面的相关图片后， 引导学生

10、提 出问题“环形山形成的原因”，进而提出“与环形山相比，地球上有哪些相似的 景观？”这样一个联想性问题， 引导学生从比较空洞的推测牵引到现实、 有依据 的合理假设， 并通过学生对地球上火山、 陨石景观的图片欣赏后提出了两大 “学 说”的假设。这时，教师再提供果盘、沙子、注射器、水、大小石子、手电筒等 开放性器材，让学生以小组活动的形式自主设计“火山爆发”和“陨石撞击”两 个模拟实验。这样，不仅让学生对“环形山形成的原因”就有了清晰的理解，也 会在模拟实验的对比观察中进一步深化对“环形山特征”的认识。更重要的是， 培养了学生良好的问题意识， “为什么做实验？”， “所做的实验解决了什么问 题”，

11、学生这样的自我提问、自我反思的能力得到了明显增强。再如教学搭拱桥中的“搭一个瓜皮拱”小实验时，学生对“切口的方向” 弄不清楚。 教学中老师可先让学生在纸上画示意图， 再分组做实验进行比较。 学 生会发现：有的切法，难以搭好拱。这时，教师引导学生提出问题“瓜皮拱的切 口方向是否与拱形和圆的知识相关呢？” ，由此让学生自然地联想到刚刚学过的 数学知识。接下来，在“如何找瓜皮拱的中心”的活动中，学生主动探究的兴趣 得到了激发。以联想性问题适时、主动地揭示学生在学科知识理解上的模糊点，不仅可以 加深学生对学科知识的理解， 而且可以强化学生的问题意识， 培养学生严谨治学、 思维迁移、 自我反思等良好的科

12、学思维品质， 更强化了学生对学科知识的综合运 用，提高学生解决实际问题的能力。3以价值性问题突破，在知识深化的疑难点上设计问题链小学科学教材涉及了生命世界、物质世界和地球与宇宙等方面的科学知识。 在教学实践中，学生常常对一些抽象、繁复的科学概念难以理解、深化。传统的 验证性实验教学以 “掌握原理熟悉过程熟练操作填写报告” 四个环节开展 活动，突出学生操作技能的培养， 而小学科学新课程理念主张 “为问题而行动” 以“面临问题设计方案验证猜想” 三环节的方式进行教学活动， 主张积极引 导学生自主设计方案、合作交流探讨、演绎验证结论。创设有价值的问题情境，激发探究兴趣，是培养学生乐学好问、勤思善问的

13、 重要方法。小学科学新教材中科学小实验的设计思想和教学内容的“连接点”， 往往是贴近学生的“最近发展区”。因此，只有认真研读小实验的设计思想，大 胆对实验活动进行改进、重组，以突出重点，上挂下连，层层推进，把最能引起 学生质疑的事实材料充分地展现出来， 才能有机地激发学生的探究兴趣， 有效地 引导学生主动发现、解决问题，有利于学生形成科学、系统的学科知识体系。如教学空气的认识时，在“捉空气”的活动中，学生用塑料袋兜空气、 扎紧的塑料袋鼓起来等方式“捉住”了空气，但此时学生对空气的存在、无色无 味等性质的认识，还基于经验、浮于表面。这时，老师再提出“怎么样证明塑料 袋里面的确装有东西？” “怎样

14、解决什么效果也看不到的问题？” “怎么样才能 拿到袋子中的空气？” 等价值性问题， 引发学生做进一步的思考， 并自行设计实 验进行验证。在“把鼓起的塑料袋扎个孔，放在耳边挤、放在水中挤”等活 动中，学生听到了耳边的丝丝声音、看到了水中的气泡在真实、有价值的探 究活动中，学生的多种感官参与， “做中学”的乐趣和成功感，洋溢在孩子们的 脸上。同时，由于学生经历了自主设计实验、有效选择方法、显性化实验效果的 全过程，对空气的存在、无色、能占据空间、会流动等方面的性质就有了生动、 直观的认识。又如教学斜面的作用时，学生在沿斜面提升重物的分组活动中，通过数 据的分析，发现“使用斜面会省力”。此时，教师再

15、抛出一个更有深层次价值的 问题“同样的重物，沿斜面提升重物的力为何大小不同呢？”，让学生观察、重 做。在学生讨论、 分析出“没沿斜面方向拉” “拉的速度有快慢” “读数不准确” 等问题原因后， 教师适时进行实验规范操作及误差处理的指导， 引导学生调整实 验方案，并通过对问题原因的再次分析后， 发现“拉力的大小与斜面的坡度有关” 从而主动、 乐意地设计不同坡度的斜面省力情况比较实验。 整个探索过程充满着 疑问和乐趣，学生的合作意识与交往能力得到了充分地培养。如教学摆的研究时，在 1-2 次枯燥又繁琐的测量中，让学生说说实验的 感受，学生普遍会觉得厌烦， 甚至会出现眼疲劳。 老师再引导学生把摆线的

16、长度、 摆的角度、 摆锤的重量等实验相关因素整合起来， 自主设计实验方案， 要求能形 象、直观地展示实验结论。学生通过讨论后，建议：用 2个等重的小球及 1 个较 重的小球作为摆锤， 均用等长细线穿好， 同时挂在支架的等距点上。 如研究摆重 对摆的快慢影响时， 可用两个不等重的小球在偏角相等处同时释放； 如研究摆线 的角度对摆的快慢影响时， 可用两个等重小球在偏角不等时同时释放； 如研究摆 线的长度对摆的快慢影响时， 可调节两个等重小球的挂线长度。 这样，整个实验 活动可以同时进行， 又便于比较， 学生在观察、 记录中更会对自己能改进实验方 案感到自豪和喜悦，从而形成尊重事实、善于质疑的科学态

17、度。4以开放性问题提示，在知识转化的发散点上设计问题链长期以来，由于教师的教法单一、呆板，只重视实验结果的呈现，学生往往 形成相对固化、脆弱的知识体系，严重地影响学生的后续学习。因此，教师应在 教学活动中适时、 适度地安排一些开放性问题， 引导学生进行思维迁移和发散的 训练，多角度、多方位地分析、解决问题，从而促进学科知识的有机转化和有效 整合。小学科学新教材在实验内容的选定方面注重联系生产与生活的实际， 突出科 学知识在日常生活中的应用。 因此， 教师在教学实践中要多从生活、 身边的环境 中挖掘素材，进行一些创造性的活动拓展设计。如教学改变马铃薯的沉浮时，教师有意将漂浮在盐水中的马铃薯等实验 器材不带走，静置一段时间后，学生会惊讶地发现马铃薯又沉下去。围绕“马铃 薯为什么又沉下去了呢？”的