浅谈小学科学教学中实验设计的改进

应地制宜 适时改进

——谈科学教学中实验设计的改进

王鹭

摘要：小学科学是以实验为基础的学科，教学实践证明，实验设计的好坏直接关系到教学的成功与失败，好的实验设计思想有利于学生有效地掌握基础知识、基本方法，培养学生的技能和能力，有利于义务教材内容的完成。但在教学实践中我们会发现有些实验存在着一些不足，需教学一线的教师应地制宜适时改进。 关键词：实验设计 改进

“我看见了，但我可能忘记了；我听到了，就可能记住了；我做过了，便真正理解了。”小学科学是以实验为基础的学科，精心设计实验，让学生通过亲身参加实验获得知识是搞好小学科学实验教学的关键。因此可操作的、成功的实验是课堂教学的基石。但随着小学科学课程改革的推进，科学课堂教学发生巨变的今天，一些问题也随之出现，如：学生配套实验包先天不足不可操作；实验设计复杂难以实施；实验抽象难以直观等等。对于这些现象，一线的教师就须应地制宜适时改进。教学实践证明，实验设计的好坏直接关系到教学的成功与失败。现就对科学教学中的一些实验设计改进谈谈个人的体会。 一、化先天不足为后天完善

一切科学都来自实践，都是从科学实验和生产实践中总结发展起来的，小学科学也不例外。现如今配套的学生实验材料包却存在着一些先天不足，学生实验时缺乏可操作性，那结果就是浪费教师学生的精力和宝贵的时间，更可怕的是挫伤学生的科学探究积极性。

教科版小学科学五年级下册《热》单元第6课《热是怎样传递的》有二个活动：热在金属条中的传递；热在金属片中的传递。通过实验让学生感知热是怎样传递的，明白热总是从较热的一端传向较冷的一端。

课文中的实验（见图）要求在一段铁丝上每隔一定距离用蜡粘上一根火柴，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

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段加热。观察哪端的火柴先掉下来？课文的要求是用蜡粘，课前我让学生进行尝试，学生化了不少的时间，可一上课学生向我抱怨的却很多都说粘不牢，成功的寥寥无几，上来展示时颤颤抖抖的又掉落了几根。那么简单的实验为什么会不成功呢？问题究竟出在什么地方？

找问题：通过了解又自己亲身实验终于明白了是怎么回事。虽然日常生活中我们都知道蜡烛燃烧时流下的蜡会在桌上凝固。由于蜡先要熔化成液体，然后滴在铁丝上，再往上粘火柴。但蜡的凝固时间快(指冬天，夏天正好相反)，且熔化后粘性不大，所以很难粘上去，因此成功的不多。

改进：改蜡为修自行车用的轴承油—“黄油”。明白了其中的道理后，想了一想，什么东西粘性大呢？平时自行车经常修，只见修车师傅往轴承里抹“黄油”，有时自己也尝试过，这“黄油”能把钢珠粘住，对，这东西可能行！就赶忙跑到校门口修自行车的摊上要了一些交给学生去尝试，经过一番忙碌，教室里响起了阵阵欢呼声。

又如教科版小学科学五年级下册《沉和浮》单元第4课 《空气的热胀冷缩》中，观察空气是否具有热胀冷缩的现象。学生配套实验包中只有一个已粘连的小气球，根本没有课文插图中的锥形烧瓶。见插图：

如果瓶内的空气体积膨胀，瓶内的空气就会往外挤。只要想办法观察到瓶内的空气在往外跑，我们就知道瓶内的空气在膨胀（课文中内容）。分析课文得知，气球的胀与瘪能反应出空气的热胀冷缩。而导致气球胀与瘪的是温度的不同，因此

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不管是教师的演示实验还是学生的分组实验都需要准备热水、常温下的水、冰水，复杂异常。实验结果见课文插图：

找问题：问题是显而易见的，按课文的实验设计，需要一大堆的瓶瓶罐罐，以及不同温度下的三种水，同时还要保证气球与锥形烧瓶接口的密封性，实验效果还不具有震撼性，对学生的感官刺激不够强烈，印象不深。总而言之，复杂有余，效果不足。

改进：实际上关于空气的热胀冷缩历史上就已有成熟的经典实验，从早先的《自然》到近几年前的《常识》采用的都是平底烧瓶+橡胶塞+90度直角玻璃导管。实验时用手掌捂、放烧瓶使烧瓶内的空气热胀冷缩来移动玻璃导管中的一段红水。此实验效果明显，趣味性强，学

生参与的积极性很高。教学中可利用教师的演示实验来设计“比一比谁的热量大的教学活动”吸引全班学生积极参与活动，达到教学的目的，克服了分组实验需大量时间组装的缺点。 二、化复杂为简单

现在的时代里，我们总是奉行着加法和乘法，不断地追求更大的利益和权力，不断地索取。其实，人生有一种哲学叫减法：化复杂为简单，化多为少，化粗为精。这句话说得多好啊！在科学的实验里如果我们尝试一下哲学减法，减去空洞、减去迷茫、减去复杂、减去重复??，那又会怎样呢？教科版小学科学五年级下册《沉和浮》单元第6课《下沉的物体会受到水的浮力吗》一课中，第一个实验

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让学生设计下沉的物体受到水的浮力的大小，实验报告见下图：下沉的物体受到水的浮力纪录表： 在空气中的重力 在水中的重力 浮力大小 排开的水量 小部分浸入水中 大部分浸入水中 全部浸入水中 实验时，学生习惯挂上一只钩码按记录表要求分三次实验，可问题纷至沓来，有的小组汇报说“钩码怎样算小部分浸入，大部分浸入”，有的小组问“测力计的指针只上升了一点点怎样读数据”等问题。究竟问题出在什么地方呢？

找问题：因为是分组实验，我们一般提供的重物是钩码。实验用的钩码的质量是50克，重量约是0.5牛顿，它在水中受到的浮力约是0.1牛顿，而学生用的圆筒测力计的最小刻度是0.1牛顿。由于钩码高度小，要使一个钩码在水中分几个层次浸入，学生不易把握，且数据在测力计上也很难反映出来，原因在于这个变化在最小刻度0.1牛顿以下。

改进：因此，做这个实验时，可因地制宜变更实验材料，每组准备一个剪去顶部的矿泉水瓶一个，1号干电池三个。把三个干电池用透明胶带绑成条状。让学生把三个干电池看作是一个整体，使其浸入水中一个为“小部分浸入水中”，浸入水中两个为“大部分浸人水中”，三个浸入水中为“全部浸入水中”。这样，学生容易把握好浸入水中的干电池数，且每浸入水中一个干电池就有了0.45牛顿的浮力

变化，数据大效果明显（这就是不采用钩码的原因）。三次实验以后，学生通过数据的观察与分析后，很轻松地找出了水中物体浮力大小变化的规律。

又如教科版小学科学三年级上册《水和空气》单元第6课《空气占据空间吗》一课中，要求把一团纸巾放在一个杯子的杯底，然后将杯子竖直倒扣入水中。预

测一下，纸巾会被浸湿吗？这是一个经典的实验，从原先的人教版《自然》到《常识》直到现在的《科学》一直没变。但是在实验时总存在着一些不完美的地方。

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找问题：该实验存在着较大的缺陷：一是纸巾容易浸湿，影响实验效果。二是后续实验即水进来把空气赶跑的现象不够直观，三年级学生理解起来有困难。三是一堂课下来桌上堆满了纸巾，浪费严重。

改进：用大号漏斗和小块塑料泡沫（涂上红色）代替纸团和杯子做实验。实验时，先用手按住漏斗上的小孔，再用漏斗把泡沫垂直扣入水中，泡沫球 就停留在水底，表明空气占据了漏斗的空间，水就进不去了。然后放开按住漏斗的小孔，空气从小孔中逃出，泡沫球就浮上来，表明水就进来占据了原

图1 图2

先空气占据的空间。改进后的实验材料即可以重复使用，又克服了原先实验的缺

陷，还使空气占据空间与空间水被替换的现象更加明显。（见图1 图2） 三、化抽象为形象直观

教育家第斯多惠有句名言：“一个坏的教师是奉送真理，一个好的教师是教人发现真理” 。心理学家鲁宾斯坦也指出：“任何思维，不论是多么抽象和多么理论的，都是从分析材料开始……”教师可以放手让学生自己去发现规律、总结法则，但在这过程中必须提供丰富具体的无知载体，作为学生分析、综合、比较、抽象、概括的例证。小学儿童的思维正处于从具体形象思维向抽象逻辑思维的过渡中，但仍以具体形象思维为主。因此，在教学中，我们应采取形象生动的教学，提供足够的有结构材料，来培养学生的创新思维。

教科版小学科学四年级上册《有生命的物体》单元第3课《植物怎样生存》一课中，有一个实验，是让学生通过观察认识气孔，但对叶的光合作用的认识却很简单、抽象，大都由教师的讲解来认识的。

找问题：用语言表达叶的光合作用显得简单、抽象，学生不易理解。 改进：先取两个1000毫升的玻璃烧杯，分别放人同样多的水草，再在两个烧杯里分别倒入适量同样多的水。取两个口径稍小于烧杯口径的短柄玻璃漏斗，分别倒置在两个烧杯中，再将

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两支大号口径玻璃试管装满水，分别倒过来扣在两个盛满水的水槽中，连接好导管，用排水集气法收集氧气。一个装置放在阳光下，另一个放在光线很暗的地方。过些时候，阳光下的水草就会不断地冒泡，而暗处的水草却不易冒泡，再过一段时间，你会发现，套在阳光下水草上的试管内的空气比套在光线较暗的水草上的试管内的空气要多得多，说明植物光合作用需要阳光，在不同光照条件下的光合强度是不同的。最后盖住试管口，把试管轻轻拿出来，将一根带有火星的木条伸进试管，木条就会猛烈地燃烧，发出耀眼的光芒，证明水草光合作用产生了氧气。这个实验材料容易准备，操作简单，效果明显，是帮助学生认识光合作用的有效手段。

教科版小学科学四年级上册《溶解》单元第1课《食盐在水里溶解了》一课中，有一个实验是观察高锰酸钾和砂糖的溶解，课本要求在两个玻璃杯里各装半杯水，分别投入几小粒高锰酸钾、砂糖、食盐、沙、面粉。观察、描述水、高锰酸钾、砂糖、食盐、沙、面粉的变化。观察报告见下表：（空格中所填的应是理想的答案） 变成的微粒大小 食盐 沙 面粉 高锰酸钾 砂糖 肉眼看不肉眼看得肉眼看得肉眼看不肉眼看不见 见 见 见 见 均匀分散 在水中的分布 均匀分散 不均匀分不均匀分均匀分散 散 散 是否沉淀 能用过滤方法分离 吗 是溶解还是没有溶 解 该实验的目的是从高锰酸钾溶解于水的实验中，得到“均匀分散”的结论。学生解释这一现象时会说：水变红了，高锰酸钾不见了。却得不出均匀分散这这一结论。

找问题：造成该问题的原因是实验缺少参照物。乌申斯基说过：“比较是一切理解和一切思维的基础”。

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改进：重新组织实验材料，增加熟蛋花一项材料。使实验更能符合儿童的认知规律，易于接受。具体做法是把搅拌均匀的蛋液倒入盛有热水的玻璃杯中，这时蛋花有的浮，有的沉有的悬浮在水中，让学生进行比较，使学生真正理解“均匀分散”的现象，效果就十分明显。相应修改后的观察报告见下表： 食盐 沙 面粉 高锰酸砂糖 钾 变成的微粒肉眼看肉眼看肉眼看肉眼看肉眼看肉眼看大小 不见 得见 得见 不见 不见 得见 蛋花 在水中的分均匀分不均匀不均匀均匀分均匀分不均匀布 是否沉淀 散 分散 分散 散 散 分散 能用过滤方 法分离吗 是溶解还是 没有溶解

教学的实践过程也是教学方法的探索研究过程，好的实验设计思想有利于学生有效地掌握基础知识、基本方法，培养学生的技能和能力，有利于义务教材内容的完成。对于教材，我们大家都在摸索前行，“我做过了，便真正理解了”。

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