小学科学探究活动中数据收集分析的探讨

小学科学探究活动中数据收集分析的探讨

小学科学专业发展培训通过网络培训的形式，给我

们带来了极大的方便。如谈到如何培养学生的数据分析能力，感受颇深，仁者见仁，智者见智，诚以为数据收集与分析能力是科学探究技能中的核心能力，是培养学生科学精神的重要途径。科学的本质不仅仅是科学的结论，更重要的是要理解和体验科学探究的过程，并在此

过程中培养学

生严谨、求实、怀疑等科学精神。

一、 数据收集及分析在小学科学探究活动中的重要意义

在课程目标中指出，通过科学课的学习，逐渐养成科学的行为习惯和生活习惯，了解科学探究的过程和方法，逐步学会科学地看问题、想问题，形成大胆想象、尊重证据敢于创新的科学态度。科学课强调对事物不仅有在质上的认识，更要从量上的分析得出结论。定量分析会使学生的头脑更精确化、更科学化，只有能用数据来描述事物时，才算达到了对事物性质的真正了解。

随着新课程改革的不断深入，学生的学习范围也由课堂扩展到了课堂之外的广阔天地。学生接触到的数据也越来越多，这些数据对学生的影响也越来越多。教师应引领学生学会辨别和选择有用的数据，来证明自己的观点，自觉运用数据来进行解释相关的问题或现象。通过对教科版科学教材的统计发现，小学阶段基于数据收集的科学探究课占相当大的比重，并且随着学生年级的升高，科学探究能力的增强，

此类课型迅速增多，对学生的要求也越来越高，由开始的收集一些单一的数据，到后来收集对比数据或多组数据，并分类，画出统计图等等。

二、 小学科学探究活动中数据收集环节所存在的问题及解决方法

科学数据的收集是科学探究的重要一环，是分析、推理得出结论的关键。而在小学探究实验中，往往由于实验器材的选择、教师的引导、学生的主观意识等，造成收集的数据不准确，学生很难从中找到科学的普遍规律。

如：我在教学《水结冰了》一课时，由于课堂上学生采用的是酒精温度计，各组测出水刚开始结冰时的温度为—1℃或—2℃，没有一个组测得0℃。这样的结论是有背于科学结论的，但是，又确确实实是学生亲身所经历，这种错误的经历直接影响到学生形成正确的科学概念。后来，在另一个班级的教学时，我把酒精温度计换成了水银温度计，避免了如此尴尬的事情再次发生。“细节决定成败”，做任何一个探究实验，教师都必须在课前进行亲自操作，做到心中有数。

为了得到比较准确可行的数据，教师在引导学生进行实验操作时，必须让学生明白如何控制好应变量和不变量，然后再进行规范操作的重要性。

如：一位教师执教《拱形的力量》一课时，在学生研究了平桥和拱桥的承受能力实验后，得到了如下的数据。 平桥 8 拱桥 11 3 6 1 10 10 12 2 14 3 14 3 10 3 6 2 6 2 11 4 14 得到的共识是：拱形承受能力大。但在数据中，发现同样一张平桥，各组实验中获得的承受力的能力却有很大的悬殊，一些承重能力强的甚至是超越了个别组的拱桥的承载能力。出现这样的情况，与教师活动前的指导有重要的关系。教师对活动的要求不明确，如：这个实验主要是研究平桥和拱桥的承载能力，作为对比实验，控制的变量很重要，但教师却没有重点要求。而是演示实验方法。这样的效果就很差了，之后就导致的情况有：部分学生在做平桥的时候，将平桥两端在书本上的地方用手拉住按住，不让其变形；部分做拱桥的时候，将拱桥的拱足两端放入书本中间（即用书本抵住了拱足）。如此，这样实验的学生活动得到的数据与原始数据有了很大的差距。同时也影响与后来拱形承载更大力的探究活动，有些小组利用了1、2个螺母去抵住拱足的时候，拱承载能力却没有之前实验的能力强。

另外，有些错误的数据是由于学生的主观意识造成的，特别是一些通过感官观察描述的探究数据。这样的无效数据让学生反思是觉察不出来的，如果讨论又会进入诡辩和争论。遇到这种情况，教师应果断出击，消除干扰主观意识的因素。通过改进实验、重做实验，引导学生发现错误的所在。

我曾碰到过这样的情况，在上《测量摆的快慢》一课时，做“改变摆的幅度”的实验，学生推测：摆的幅度越大摆的速度越快。有1个小组的实验数据是：

小于150 22 150 23 大于150 24 第一次 第二次 第三次 23 21 24 22 25 23 学生得出了符合主观推测的错误数据。在讨论中该组同学坚持认为自己的数据很准确，与其他小组的同学争持不下。很显然，并不是因为误差，是由于学生主观意识的影响。我并没有否认他们的数据，而是要求他们演示给同学们看，并让他们把摆动幅度的调节更为精确，改为50、100、150、200、250、300。由于增加摆幅的改变，有效地消除了主观意识的影响，学生很容易地发现了自己数据的错误。那些由于学生主观意识造成的错误数据，是最难发现的，需要教师敏锐的眼光和高超的课堂调控技巧。

三、 小学科学探究活动中数据分析环节所存在的问题及解决方法

科学教学中，倡导让学生亲历探究，提出问题只是科学探究的第一步，更重要的是让学生自己动手实验、观察，收集证据，让学生对收集的事实证据进行分析，作出合理的解释，以利于学生最终获得正确的科学认识。但是，在实际教学中这一点往往被很多教师所忽视，花了大量时间在实验准备和实验操作阶段，而真正用在分析数据得出结论上的时间很少，只是看见数据的一些表面现象，而隐藏在数据背后的东西往往被我们忽视。我们每位教师都必须重视培养学生对数据分析能力的培养，提高学生科学探究的能力。

首先，强调解释要从探究数据出发。在现实的科学课堂教学中，学生有时很难分清探究数据与解释。他们常常在探究的同时进行直觉思维，又把自己的直觉思维所得当作了观察到的现象。

如“搅拌能加快食盐溶解”的对比实验中，有些学生在记录表的“观察到的现象”和“我们的结论”两栏里，都填上了“搅拌能加快食盐溶解”。

可以看出这些学生混淆了数据与解释。忽视了解释是需要依据的，凭着自己的主观意念任意得出了结论。所以，教师要教育学生树立证据意识，分清证据和解释。在让学生作解释时，教师应强调解释应从探究数据出发，而不是依据自己的直觉，也不是依据自己的某种想法。应鼓励学生把自己的证据和解释记录下来，对自己的解释进行整理，三思而后言。对学生的解释，应经常运用“你的解释依据的是什么？”“从哪些数据中得出来的？”这样的问句追问；也可以要求学生在表述自己的解释时，出示探究数据，运用“根据这些数据??”“从以上数据可以看出，??”这样的语句表述。这些问题和语句可以促进学生在做出解释时重视探究数据，知道自己的解释所依据的是什么。经过长期的训练，让学生逐步认识到，科学解释需要依据探究数据，结论与数据之间是有逻辑关系的。

其次，引导学生辨别探究数据的有效性。科学分析需要以探究数据为依据。只有探究数据的真实有效，才能保证解释的科学合理。因此，在对探究数据进行分析之前，要引导学生对探究数据进行辨别。一个人、一个小组的探究往往是有限的，通过交流，就可以彼此分享探究过程和探究数据。在交流中，可以增加发现那些无效探究数据的可能性。如果存在问题，要引导学生反思自己的整个探究过程，强调

和学生个体之间存在差异的道理一样，在“小组合作学习”过程中，各小组的参与程度是不均衡的。有些小组成员的学习基础薄弱，参与性主动性欠缺，思维的敏捷性稍逊，很难完成共同的学习任务，也达不到共同发展的要求。

☆教学启示：

处理好小组间的差异性问题

不同的探究实验需要的时间是不同的。参与同一个实验，每一个实验小组所需的时间又不尽相同，所以教师要处理好小组间的差异性问题。多关注进度慢的小组，引导速度快的小组进行整理实验结果，否则的话必然有些小组在完成任务后注意力分散，关注一些与探究内容相去甚远的信息，这对研究过程的体验和结果起到了削弱的现象。

思考五：如何优化实验设计

本课实验中，学生的实验数据出现了如此之多的问题，我觉得很大原因就是教师的实验设计存在着问题，让我们来看一下两个表格的第一行：

实验一：衣服能给身体增加热量吗

组别 衣外温度 衣内30秒 衣内1分钟 衣内2分钟 我们的发现 实验二：衣服能保温吗

（第一行：包毛巾烧瓶里的热水温度；第二行：不包毛巾烧瓶里的热水温度。）

组别 起始温度 1分钟后温度 2分钟后温度 3分钟后温度 我们的发现 我们都知道，温度计是根据液体的热胀冷缩原理制成的，要测量水温的变化，需要把温度计放入其中并有一定的时间，如果仅仅是一两分钟，测量出的数据往往是不准确的。

★原因推测：

我区的科学教师大多数是普通师范毕业，没有经过专业知识学习和技能培训，教师的科学素养和教学能力都急需提升。即使有个别新教师是相关专业毕业，但因缺乏实践经验，对教材的钻研理解不到位，无法有效开展教学活动。

☆教学启示：

提高教师自身的科学素养

教师的素质直接影响着学生科学素养的形成和发展。只有一个真正具有科学素养的教师，才有可能指导学生通过各种活动和学习形成自己的科学素养。教师

应努力使自己从专业型教师走向综合型教师，能用一种广阔的视野来审视课程和教学，通过学习和研究不断扩充自身的知识体系，提升教育教学能力，并在自己的教育教学工作中运用科学的方法来促进学生科学素养的发展。

亲历 躬行——科学教师“下水实验”策略之我见

作者：黎作民 朱颂伟 【内容摘要】

小学科学课和学生实验探究总是密不可分的。要使学生有效地采用“实验探究”的形式进行科学学习，教师课前的“下水实验”就必不可少。本文结合平时教学上的点滴实例，从甄别实验材料的科学性；精准完善实验操作方案；预测实验中出现的问题；估量实验操作时间四个方面谈谈让“下水实验”成为科学教师的一种习惯的重要性。让一线的科学教师认识到“下水实验”不仅仅是我们对待事物“亲历躬行”的科学态度，更是我们科学教师的必修课。 【关键词】

下水实验 有效 【正文】

《小学学科教学建议?科学》中建议：“教材上的观察、实验活动，教师在上课前要亲自做一遍，保证课堂教学顺利实施。”言下之意，就是鼓励教师多做“下水实验”。所谓“下水实验” 就是教师在进行上课指导学生实验前，自己在器材室进行对课堂上要进行的实验多次预演或试验，从而有效指导学生科学探究的行为。它包括这个探究活动需要什么材料，需要多少时间，有些什么现象，可能会遇到什么问题，可以获得哪些数据或证据，可以推断出什么结论等等，从而对课堂教学了然于胸，游刃有余。

当下小学科学还处于起步的初级阶段，整个教学环境左右了很多一线教师的观念，导致对“下水实验“的重视程度还不够，往往是拿了实验材料就去上课，故保证不了学生在课堂上的探究活动。如何“促进教师教学方式和学生学

习方式的转变” 一直是笔者所思考研究的。本文结合平时教学上点滴成败的实例，从甄别实验材料的科学性；精准完善实验操作方案；预测实验中出现的问题；估量实验操作时间四个方面谈谈让“下水实验”成为科学教师的一种习惯的重要性。让一线的科学教师认识到“下水实验”不仅仅是我们对待事物“亲历躬行”的科学态度，更是我们科学教师的必修课。

一、教学材料的选择，需要教者在“下水实验”中甄别

“材料引起学习，材料引起活动。”小学科学课离不开观察与实验，观察与实验又离不开师生共同准备的有结构的材料。教师为学生的探究活动提供有结构的材料，让学生与材料亲密的接触，是科学活动中重要的环节，是提高课堂效率的一个重要途径。但在日常教学中，也会出现材料影响教学活动有效进行的场面，这就需要科学教师在课前的 “下水实验”中甄别。

（一）甄别实验材料的科学性

实验器材是否科学直接影响探究活动的顺利进行，间接影响学生对科学概念的理解。教师如果选择的材料本身有问题，因材料引起过多的无关现象，这将不利于学生的认识，反而出现误导学生的现象发生，继而保证不了实验探究的有效性。

如在一次公开课上，听取了五年级下册第二单元《液体的热胀冷缩》一课。实验室中一般是采用圆底烧瓶来演示液体热胀冷缩实验。通常做法是让学生在装满液体的圆底烧瓶口塞一个软木塞，再钻孔接上一个细的吸管（见图一）。由于实验室器材有限，该上课教师动脑动手自己制作了15套器材来替代实验室中圆底烧瓶的器材。（见图二）。

（ 图一）

（图二）

课开始了，在学生顺利讨论后，终于把理想中的实验方案搬上了黑板，这时，教师顺势拿出自己的这套装置，讲解操作注意点后，学生欢天喜地的领取器材，做起了水遇热膨胀的实验。在约5分钟后，有了以下的对话交流：

师：往放置塑料瓶的容器里加入热水后，你观察到了哪些现象？ （学生兴致勃勃，个个手举得很高。） 生1：老师，我看见，吸管里有水在上升。

生2：水在吸管里快速上升，最后，吸管不够长，水都跑到外面来了。（嗯，嗯，嗯。我看到很多同学在点头。看来很赞成这位同学的发现。）

生3：我在实验前，给原来水在吸管里的水位做了一个记号，放入热水后，水位上升了，我量了下，大约上升7厘米。

（这时，还有同学在举手，于是老师又请了几位同学。）

生4：老师，我们也先做了记号的，在加入热水后，我们发现水位先是下降的，过了几秒后，水位开始上升，最后上升到比原先还高的位置。（这时，我看见有小部分同学在点头，说明他们也有这个发现。）

师：大家都亲眼看到了水位在上升，是水在变多么？（不是）那你说说是什么原因呢？

生：水量没有变化，是水受热体积后发生膨胀，所以看见水位上升了。 师：很好。看来，水遇热后体积会发生膨胀。（板书）

这个教学环节就这样过去了。的确，基本上所有的同学最终都亲眼看见了液体受热后体积膨胀的现象。但是，仔细回想刚刚的师生对话，觉得还是有地方需要斟酌的。

第一，教师在学生提出观察到液面先下降后上升的这个现象后，教师并没有继续追问；第二，这个现象是个例还是普遍存在？（根据观察，应该是共性问题，因为全班三分之一的同学都关注到这个现象的发生。）按照理解，如果遇热后，水体积会发生膨胀，应该一开始就会慢慢出现这个现象，而实际学生观察到的却是先水位先下降。难道，水遇热膨胀前先有个体积缩小的过程？当然，作为教师，这个假设肯定会被推翻。但这个问题肯定会困扰一部分发现这个现象的同学。

课后，借用实验器材，亲自做了一次下水实验。现象很明显，水位先下降，后上升。反思结果是该装置缺乏科学性。根据查阅，制作这套器材的塑料瓶材料是PET聚对苯二甲酸乙二醇脂。这类塑料只能耐热至70℃，适合装暖饮或冻饮，装高温液体或加热则易变形。而实验操作中，为了让实验现象更明显，则是采用了高于70℃的热水。于是就出现了塑料瓶先遇热瞬间的膨胀现象，于是瓶内水位会先出现下降的现象。接着水位会上升，一方面原因是，瓶内的水遇热开始了膨胀，另一个因素也是因为，塑料瓶被热水烫之后，虽然瞬间出现了肉眼看不见的膨胀，但是随机也会发生体积缩小的情形。

看来，这套自制装置很不科学，是不适合用来做液体的热胀冷缩实验的。如果，能在课前就对这套装置进行“下水实验”，并仔细观察，就不会出现这类的尴尬了和误导了。

（二）甄别实验材料的精确性

科学教师平时应时刻保持对实验材料的不盲目信任的态度上。因为有时，过于信任材料，也会出现意料不到的后果。

如我在执教六年级上册的《电和磁》一课时，为节省学生组装电路的时间，特意在淘宝上购一批鳄鱼夹导线。上课时，学生猜测导线本身能使磁针发生偏转的假设。为了将这种可能性排出，教师通常采用未通电的导线靠近小磁针，来观察现象。可当使用这批淘宝上的导线时，令人意想不到的事情发生了。导线靠近磁针时，磁针竟然发生了偏转。课后，我通过研究这批导线，发现这批导线时并没有用纯铜的材料，而是一种合金，的确是能够被磁针吸引的。吃一堑，长一智，类似的错误是应该早就被拒绝在课堂之外的。

材料是实验的基础，材料质量的高低直接关系实验的成败。以上两例提醒我们，如果课前没有“下水实验”，按照自己的生活经验去准备器材，很有可能会让实验失败。因此，在实验材料准备上，我们不仅要明确实验所需的材料，更要关注材料本身是否有效，还可以考虑有没有更好的替代品等问题细节，从而提高实验成功率。

二、实验操作方案的完善，需要教者在“下水实验”中精准

科学实验课中实验操作方案科学合理直接影响研究结果，为了使教学过程更加合理，我们须研读教材，准确把握教材内涵。继而在“下水实验”中，根据实际情况对教材进行加工处理。这样做的目的是让我们的实验方案更符合实际，更好地落实教学目标，提高教学效率。

在六年级上册第三单元《电磁铁》P53一课中的线圈圈数是否影响电磁铁磁力大(见图三)。

小实验中，有老师对书本上线圈的缠绕方法提出自己的质疑

（图三）

该实验改变条件是线圈圈数，可仔细观察图中的第三种情况，不仅改变了圈数，也同时改变了缠绕方式。这样的对比实验应该是不严密的。基于这类问题，曾今也有学生发表过自己的疑问，认为第三个图在改变两个量。于是，我按照改变一个变量的方式，自己动手做了三个不同线圈圈数的电磁铁（见图四）。考虑到该铁钉的最大圈数缠绕量时51圈，所以改变线圈的数量分别为17圈、34圈、51圈。操作方法（见图五）。按这种操作得到以下实验数据。

(图四)

电磁铁磁力与线圈圈数关系实验记录表 线圈圈数 17圈 第1次 5 34圈 51圈 实验发现 17 23 第2次 6 16 25 吸引大头针数量（枚） 第3次 6 15 24 第4次 6 17 27 第5次 7 18 25 平均数 6 16.5 24.8 磁力大小排序 3 2 1 （图五）

线圈圈数越多，电磁铁磁力越大。 从以上实验中，可以顺利发现线圈圈数跟电磁铁磁力大小的关系。接着，我们又思考，都是51圈，如果按照书本上的缠绕方式，磁力大小情况又会有所不同么？于是有了以下的实验。圈数都采用51圈，但缠绕方法不一致的实验（见图六）。得到以下实验数据。

（图六）

电磁铁磁力跟线圈缠绕方式关系实验记录表 线圈圈数 51圈 (叠加缠绕) 51圈 （不叠加缠绕） 实验发现 线圈叠加缠绕时，产生的磁力大 23 25 24 27 25 24.8 第1次 36 吸引大头针数量（枚） 第2次 第3次 第4次 第5次 平均数 31 37 41 36 34.2 从这个例子中，启示我们，对于教材内容，我们需要审视去筛选、整合、扬弃和创造，目的是选择和创造最科学的方法来进行教学实验。教材固然重要，

它系统全面地展现着教学的内容，但这绝不是不可怀疑的，我们始终需要拥有一份质疑的精神，抱着“或许另一种方案更合适”的态度，加强对实验相关变量的控制，多做下水实验，使我们的实验方案更精准，更完善。 三、实验中可能出现的问题，需要教者在“下水实验”中预测

通常在课堂实验前，教师要充分预测学生在实验过程中可能出现的影响实验结果的不当操作或是实验材料可能会出现的偏差，并能对实验操作作适当的调整，使学生按照正常的操作方法开展实验，提高实验的成功率。而这种预测，只有在多次下水之后，才会逐渐丰富。

（一）预测影响实验数据的外界因素

影响实验成功的因素有很多，有时是来自无法预料的外界影响。如在教学《抵抗弯曲》一课时，需要探究不同宽度和厚度纸的承载力实验。在材料准备上，我隔夜就将准备好的纸条放进了学生的实验盘中。可在第二天的实验中，纸片连最轻的一个重物都无法承载。课后反思其原因，原来罪魁祸首是当夜一场连夜的倾盆大雨。潮湿的空气使得纸片也严重受潮，当然不能在承载稍微偏重的物体。这次看似不起眼的经历给自己深深的上了一课，那就是在准备器材时，要尽可能的预设到一切影响因素，不可过于“放心”材料。

（二）预测影响实验数据的内在因素

如果说，有时外界的影响因素不会被我们第一时间发现，那影响实验的内在因素则可以通过多次“下水实验”避免。

如在《白醋和小苏打的变化》一课中，要说明白醋和小苏打变化后产生的剩余物还是不是白醋时，学生提出继续将小苏打放入透明液体中去检测。假如继续出现气泡，则说明还是有醋的成分，假如没有出现上述现象，则可以说明是另一种物质。听取学生的建议后，我随意拿起学生反应后的透明液体，加入了一勺小苏打。接着，学生看见的现象是仍有大量的气泡逸出。这时，学生的第一反应就是，透明液体仍是白醋。而事实上，这时的液体已经不完全是白醋了。出现了这种误导后，我马上意识到该学生的操作没有按照一定的比例让白醋和小苏打完全反应。当我意识到这种情形后，下课的铃声也已经响起。遗憾之余，只得告诉学生这个透明液体已经不是原来的白醋了。并让学生课后再去验证。这是我的一次惨痛教训，而由于事先的“下水实验”过少，没有将这么关键的操作考虑透彻，轻易作出了容易让学生产生错误概念的动作。 由此可见，关注实验的每个细节，将预设工作做到位，是提高课堂效率的关键。多做“下水实验”，将更多的问题提前暴露，以便对课堂实验的每个操作都做到心中有数，才能确保顺利完成教学任务。

四、合理安排实验操作时间，需要教者在“下水实验”中把握

充足合理的实验时间是保障实验顺利开展的基本条件。教师只有对学生学习所需的时间了解清楚，才能合理安排教学时间，也才能合理调控课堂节奏。

在五年级上册第二单元《 阳光下的影子》一课中，第一个活动需要观察影子变化特点。在这个活动中，书本建议10分钟观察一次，并记录影子的长短变化和方向。如果按照书本的方式，一节课也只有40分钟，几乎全部用来记录影长，也只能记录4个数据。在实际操作中，我通过自己多次下水实验，总结得出一般选择上午第二节课或下午第二节课来观察记录，影长和方向变化比较明显，而且一般间隔5分钟记录一次就能采集到能说明事实的数据。（如遇到不是第二节课的时候，可以跟其他老师商量调整）。40分钟课堂上带出教室和带进教室用5分钟，观察记录20分钟，5分钟记录一次，就能得到4个数据。另外15分钟用作师生交流和总结。一节户外课，不能始终在户外，一定要留有时间让学生静下来交流自己的发现。不然，只是看见热闹的场面，而实际上学生没有任何的思考。流于形式的课堂不是我们科学课所要追求的。

诚然，“下水实验”的实质就是一种精心备课，教师以学习者的角色，设身处地的去实践，以探知水之深浅。这种探究所获取的第一手资料，首先有利于教师洞察学生的发展需要，从而制定出恰当的教学目标；其次，有利于教师关注学生原有经验，设计便于学生进行建构学习的情境；再次，可以为实时、动态的教学生成预留空间，成就精彩瞬间。因为以学生为主体的科学探究学习，并不是以教师的主观预设为基础的，他们的情感思维常常会脱离教师预设的轨道。

通过下水实验的途径，可以促使教师转移教学焦点，由从自身出发，从自身的教出发，变为从学生出发，从学生的学出发，立足于如何让学生探究得主动、探究得精彩、探究得有效。为此，科学课中，“下水实验”应该成为我们科学教师的职业习惯。用“下水实验”来沉下我们的心，用“下水实验”来精确我们的课堂，用“下水实验”来提高课堂效率,用“下水实验”来升我们对科学课的新理解！ 【参考资料】

1．《注重“下水”实验》陈芬红，《科学课》2010年9月。 2．《如何对待实验数据误差》谢小立，《科学课》2010年9月。 3．《合理选择材料，提高实验的有效性》任存宝，《科学课》2010年7月。

4．《教材内容的舍弃与创造》姚爱祥，《科学课》2010年8月。 5．《灵活处理教材》宋红兵，《科学课》2010年6月 6．《全日制小学科学课程标准》。

7.《小学学科教学建议·科学》

小学科学“下水实验”的实践与运用

作者：普陀区沈家门第一小学 陈佩红 来源： 点击数：

86 更新时间：2013年01月16日

实验是学生科学探究的重要手段，培养学生的探究能力和操作能力关键在教师。作为小学科学教师，不仅要具有指导学生实验探究的能力，自身还要具备科学实验探究的技巧与能力，而且还要像语文老师上习作课写下水作文那样，课前必须先做“下水实验”。教师“下水实验”的实质就是一种实验操作备课，就是从学生的角度去思考问题，体验探究活动，进行课堂实验的预演和操作，这样，才能感知、预测学生探究过程中可能出现的问题和困惑，并做出针对性地调整。

经过多年的教学实践与探索，笔者认为“下水实验”体现了“以学定教”的教育思想，是科学教师一项必做的课前准备，是实验教学中不可忽视的一个环节，它可以避免教师在课堂教学中少走弯路，从而去实现科学探究的有效性。本文试从以下几方面进行阐述。

一、了解实验过程，预见实验现象

教师设身处地去做“下水实验”，能体会以学生的角度去经历探究活动的全过程，对需要什么材料，哪些材料需要作改进，需要多少时间，有些什么现象，可以获得哪些数据或证据，可以推断出什么结论，可能会遇到什么问题，什么时候教师介入等，做到了然于心，授课时才能游刃有余。

比如《生活中的静电现象》是四年级下册第一单元《电》的第一课，我考虑到学生的知识经验，他们都经历过生活中的静电现象，只是他们大多数没有对静电现象进行深入的探究。因此，在设计本课时，我首先用几个生活中常见的静电现象，引导学生对静电现象的关

注，激发他们学习的兴趣。然后通过摩擦起电等一系列的探究活动，使学生认识到有些物体在受到外力作用时会产生静电，进一步认识静电产生的原因。下面是我的几点体会：

1．利于了解静电实验

实验材料有两种，一种是橡胶棒和毛皮，一种是玻璃棒和丝绸。通过“下水实验”发现，用橡胶棒和毛皮摩擦吸附纸屑不是很明显，而有机玻璃棒经过丝绸的摩擦在靠近纸屑时吸附现象非常明显，有的纸屑甚至飞舞了起来，于是选择了后者作为学生实验的材料。如遇天气干燥，我们还可用手掌吸引反复摩擦过的气球来导入新课。这些明显的实验现象使学生在惊叹的同时，都跃跃欲试，探究热情高涨。

2．预见实验现象，便于实验改进

教材中对于电荷的认识，是用气球来进行实验的。通过“下水实验”发现此实验在实际的操作中比较困难：首先，气球软，学生在摩擦时用力很难把握；其次，两个气球悬挂，易受外界的影响，互相碰撞，影响实验效果；还有老师的课前准备也比较费时费力。

在不改变教材的教学要求的前提下，我对认识电荷的实验进行了改进：用两根吸管代替气球，其中一根吸管用大头针固定在橡皮上，并使之能够灵活地转动。

实验1：用布同时摩擦两根吸管，用蓝色吸管去靠近红色吸管，出现排斥现象。 实验2：分别用布和塑料纸摩擦两根吸管，当他们互相靠近时，出现吸引现象。 这个实验改进的优点：可操作性强，学生操作方便；实验现象明显；材料准备便捷。这个实验还可以更换材料，如用摩擦过的玻璃棒去靠近吸管，会出现相同的排斥或吸引的效果。让学生能够更加深刻地认识和理解电荷及其作用。

教师课前的“下水实验”所获取的第一手资料，有利于教师制定恰当的教学目标，选择适宜的教学内容，采取有效的指导手段，以学的方法确定教的方法。

二、发现材料缺陷，弥补材料不足

教师的“教”要立足于学生的学，服务于学生的学。从学生的角度去思考问题、进行课堂实验的预演和操作，能及时发现实验中材料的缺陷和不足，为实验教学排除了障碍。

如《热是怎样传递的》一课，研究热在金属条中的传递。教材的实验中：在一段铁丝上每隔一定距离用蜡油粘上一根火柴，将铁丝固定在铁架台上，火柴都向下悬挂，用酒精灯给铁丝的一端加热，观察哪端的火柴先掉下来。课前我根据原实验装置做了“下水实验”，由于装置准备时，出现蜡油粘得不够均匀，前一根粘的蜡油比后一根少一些，在加热时会出现后一根的火柴比前一根先掉下，导致实验现象与客观规律不符合。于是对实验进行改进：首先将蜡烛融化，让它平铺在钢盘上，用笔套作为模子在软化的蜡烛上面一按，就刻出了一个蜡烛饼，然后将铁丝一头在火焰上稍微受热，轻松地穿过蜡烛饼的中心，这样在传热过程中的实验效果非常明显，符合客观规律。

在“下水实验”过程中，我们会意外地发现有些材料在探究中的效果不尽如人意。但只要我们尊重事实，认真反思，就能从生活中找寻出更有效的材料。如《液体的热胀冷缩》中观察水受热时的体积变化，学生配套材料袋中用的是塑料瓶加一根吸管作为实验装置，拿来学生的材料进行实验，塑料瓶内装入水并将它浸入热水中，发现瓶口吸管里的一小段液柱反而下降，再过一会儿才出现液柱慢慢地上升，如此会造成一种假象：液体受热后先收缩后膨胀。其中原因是塑料受热后首先发生膨胀，导致瓶内体积增大使液柱下降。看来用塑料瓶作为容器干扰了“液体的热胀冷缩”的实验现象，必须进行材料改进。将塑料瓶改为玻璃小药瓶，再次进行了实验，未出现以上情况，并且现象也是符合客观规律的。

三、降低操作难度，突破实验难点

在教材中设计的有些材料操作繁琐，往往会出现事倍功半，在一定程度上影响了学生的科学探究活动。通过 “下水实验”就会发现某些材料在操作过程中起到阻碍作用，通过对这些材料稍加改进或者替换，就可以得到更有易操控的材料了。

如《浮力》一课中测量一块浮在水面的泡沫塑料块的浮力，实验的关键是怎样测量？教科书在第13页提供了测量泡沫塑料块浮力的方法：在杯底装上一个小滑轮或者一个小钩子，再利用细线绕过钩子，一端系住泡沫塑料块，一端挂在弹簧秤的钩子上，测出它的浮力。这个测量课前老师进行了操作，发现具有一定难度：1、实验中用的滑轮会使细线在提拉过程中不小心滑出轮外，影响实验效率，并且摩擦力较大。2、要找到泡沫块在水中受到的浮

力大小与浸入水中的体积之间的关系，必须测量泡沫塑料块三种情况下的浮力大小：小部分浸入水中、大部分浸入水中和全部浸入水中，即体现物体排开水的体积越大，受到的浮力也越大的规律。我们发现在实际操作过程中，泡沫块浸入水中的小部分和大部分，学生比较难把握。我们对实验进行了反复研究，用圆柱形的塑料瓶代替了教材中的泡沫塑料块。在瓶上黏上回形针做成的钩子方便测量，在瓶子的外壁贴上不同颜色即时贴，用来表示小部分、大部分和全部的分界。发现改进实验后可以达到以下优点：操作方便，误差较小，计算更方便，容易理解。另外，用一根20CM左右的铁丝加以弯折后替代固定在水中的滑轮，操作也是非常简单，既防止细线脱离滑轮影响实验进度，又可以减少摩擦力使数据更精确。

同时，这组材料不仅仅可以用在测试上浮的物体在水中受到的浮力，还可以测量在水中下沉的物体受到的浮力。教材中的测量方法操作不方便，最大的不足是石块的形状不规则，学生在测小部分、大部分和全部浸入水中时很难把握。同时，绑在石块上的线很容易散落，影响实验的效果。仍旧利用那个塑料，在瓶子里装入沙子使它在水中下沉，利用分界线很轻松地测量出小部分、大部分及全部浸入水中的浮力。

因此一样极其简单的教具，很轻松地降低了实验操作的难度，解决了实验中的难点，使实验效果更加显著，使科学课堂充满生机与活力，起到事半功倍的作用。

四、故设实验情节，引发课堂生成

在实验探究中，教师要巧于设置一些实验障碍，引导学生自己去发现问题，提出问题，并解决问题。因此，在下水实验时可以“故设实验情节”，从而达到置疑、激疑、质疑，获得较好的教学效果。

比如《金属热胀冷缩吗》是科学五年级下册《冷与热》单元的教学内容，是学生认识了液体、气体都具有热胀冷缩的性质后很自然地想到的一个问题，固体是否也具有热胀冷缩的性质呢？教材选用金属固体物让学生开展这方面的研究。分为三个部分：观察铜球的热胀冷缩；观察钢条的热胀冷缩；金属的热胀冷缩。在具体教学中，如果只是简单照搬课本中设计的实验，会大大降低课堂教学的有效性。原铜球热胀冷缩的实验是：加热前铜球可以穿过铁环，加热后铜球不可以穿过铁环了。因此教师在准备实验材料时，将其中的几组材料故意

设置成加热前的铜球不可以穿过铁环，让学生在矛盾中开启思维，自行找到解决问题的办法。在实际教学中，令人惊叹的是，孩子们通过小组自行解惑，知道了从加热铁环入手展开了金属热胀冷缩的实验探究。不管是加热铜球，还是加热铁环，实验最终还是殊路同归，都证明了这两种具有热胀冷缩的性质。

通过以上的实验教学实例，我们不难发现：“下水实验”能从学生的角度去体验探究活动，进行课堂实验的预演和操作，能发现和改进实验材料的缺陷和不足，能扫除实验中的障碍、凸显实验现象，能降低实验操作难度突破教学难点，能故设实验情节引发学生思维。“下水实验”也是“以学定教”教育思想在实验教学中具体运用的策略之一。

我们提倡“下水实验”。

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