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如何提高小学科学实验的有效性
阳泉市平定县东回联校东回小学 穆丽萍
苏霍姆林斯基说过：“在人的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，就是希望自己是一个发现者、研究者和探索者，儿童的精神世界里，这种需要特别强烈。”因此，加强实验教学，不但可以很好地满足学生这种探究欲望，而且还能激发学生学科学爱科学的兴趣，让学生掌握科学概念，学会科学方法，培养科学态度，形成良好的科学素养，这是我们科学教师的责任，也是我们应该积极思考的问题。可是，由于实验教学具有开放性和不确定性的特征，在实验课上很容易出现许多因教师引领不当而实际教学效果低迷的问题。那么，我们该怎样提高小学科学实验教学的有效性呢，这就是今天我们将要探讨的问题，我个人认为我们在教育实践中应努力做到三到位，三加强，和三注意。具体地讲：
三到位
一、实验前的准备要到位
1、实验仪器的准备。不同的实验要用不同的仪器设备，教师应根据实验的需要，恰当选择仪器，选择时要看仪器的性能，还要看仪器有无损伤，之后，要把仪器按要求正确组装。每一个细节都要考虑到，比如：在点燃酒精灯时，有没有带火柴；需要冷却时，有没有准备冷水；需要擦试管壁上的水，有没有抹布等，这些细节直接影响着实验的成败。当然，目前，学校用的都是原自然实验室里的设备，不但陈旧而且很不齐全，甚至大部分农村小学没有实验器材，这便使很多实验无法直接进行，严重的影响了科学实验教学效果，也给我们科学教师的教学造成了很大的困难，因此，教师在实验器材准备上就要多动脑、多动手、多渠道、多样化，具体怎样做呢？我们可以整合学科间的多种资源；可以根据教材的内容，充分利用业余时间，收集各种材料，精心设计，制作出简便而实用的实验教具；农村小学还可以根据农村教学资源丰富这一特点，积极发动和鼓励学生自带或自制一些实验器材和材料，来弥补实验教学中仪器的不足，确保实验教学的开展。例如：五年级上册《风的形成》实验，如果只凭教师讲，学生没有动手实践的机会，是根本不能理解和弄清风的成因的。所以我们
可以找来一些玻璃瓶，一些蜡烛，火柴等，按照教材及参考资料上的说明和要求，制作出能直观演示的实验装置，让学生亲手操作，认真观察，来分析实验现象，这样既巩固了所学知识，又提高了学生的动手、观察和归纳能力。再比如进行四年级《溶解》实验时，可让学生自带一些白糖、食盐、河沙、泥土等。学生通过自己的准备过程，会更加熟悉实验材料，更能激发学生实验的兴趣，提高学生的探究技能，进而完成科学实验教学任务。同时，让学生们经历着准备时的好奇、课堂上的诧异与轻松、课后的反复回味，一定会取得很好的学习效果。
此外，材料的呈现方式和时机也要注意，要分层、适时、有序的呈现。一种材料就预示着一个现象，一个材料可以设置一个情境，进行一项探究。不管是有关，还是无关，每一种材料的出现都有很明显的目的性。因此，把握好材料的呈现方式和时机，也就是调控了课堂的节奏，掌握了课堂的结构。
因为小学生有强烈的好奇心，如果过早发放探究材料，会分散学生的注意力，学生往往还没有听清楚活动要求，甚至还没有明白要研究的内容，就开始动手了，容易使探究范围过于分散、过于扩大，而有层次地发送材料，就能调控探究的范围和深度，提高探究的有效性。如一位教师在执教三年级上册《浮与沉》实验时，首先让学生猜测身边的物体是沉还是浮，猜测之后，教师抛出了第一组材料：木块、石头、泡沫塑料、回形针、牙签、橡皮泥、胡萝卜、蜡烛等，学生通过实验发现并证实了自己猜测，同时也留下了一些疑问、和一些与猜测之间的矛盾，这时教师提供一组特殊材料：大小相同的铁块、铝块、塑料块、木块、黏土块，学生再次进行实验，实验中获得了新的进展 ——学生会发现 轻的易浮，重的易沉。那么是不是这样？然后教师第三次提供重量相同，大小不同的：铝块、橡皮泥、萝卜块、木块、泡沫塑料块，结果发现在轻重相同的情况下，大的容易浮、小的容易沉。这样分三次呈现，顺应了学生的思维方法，以材料来指引探究，有序而有效。
2、教师心理准备。成功的实验过程和预期实验现象的生成，有时候很难把握，在进行试验前，如果教师心理会很紧张，导致手忙脚
乱，更容易产生失误。因此，实验前教师要迅速调节自己的心理，以平静、自信的心理开始试验。
3、知识与技能的准备。只有对实验材料、试验现象等相关知识筹备非常丰富，才可以满足实验的生成、现象的解释和学生质疑的需求。特别是实验原理的掌握。只有掌握实验原理是设计实验的依据，掌握了原理，才能准确地抓住关键，正确地操作，成功地演示。
4、实验效果的试做。即使是有经验的老教师或十分熟悉的简单实验，都应在课前进行试做。通过试做，可以获悉最佳数据，最优组合，最好效果。通过试做，还可以发现一些小小的疏忽。例如，一位教师为了简便，使用了纸盒的牛奶饮料插上吸管，做热胀冷缩的实验。交流时一位学生提出，牛奶盒放入热水后，会先下降一截后再缓慢上升。是这样吗？教师取来新奶盒亲自做过后，肯定了这一不被人注意的细节，并把这一现象提供给全班讨论。结果发现这一意外现象正是牛奶盒首先受热膨胀造成的！结论拓展了知识，讨论丰富了这一实验的教学意义，效果不言而喻。
5、最大限度预设可能发生的失误和意外，做到未雨绸缪。教师在做演示实验时，难免会发生意想不到的失误和意外，但是，教师在做演示实验前应最大限度预设可能发生的失误和意外，做到未雨绸缪，确保实验的成功率。例如：在做电路实验时，多备一个电灯泡，以防在实验时，灯泡损坏不亮；在温度测量实验演示时，多备一支温度计；在做加热实验时，备灭火器材，检查灭火设备等等。
二、实验过程中的合理操作要到位。
1.统筹安排实验顺序。例如在操作物体热胀冷缩演示实验时，加热铜球，需要较长一段时间。就可以在加热铜球的同时进行液体热胀冷缩的实验，让铜球充分加热。在等液体“冷缩”的过程中，演示铜球因膨胀而无法穿过铁环的实验。这样既可以提高实验效率，实验过程也得到充分展示，也让学生有充足的时间进行观察，提高了课堂教学效益。
在进行酒精灯使用方法的演示实验中，可以按照“构造——功能——使用方法——介绍灯焰——熄灭酒精灯”的顺序，将注意事项渗透在每一步，就比较省时间；如果介绍完所有的注意事项以后再介
绍灯焰，就得再一次点然酒精灯，这样就会费时，降低了实验效率。
2、仪器摆放、整理器要及时、有序。在每一个实验前，教师做到心中有谱，比如，仪器应面对学生，背对教师，矮小的在前，高大的在后，做到不遮挡；镊子、滴管放在右手边比较容易取。有的较复杂的实验，用的器材比较多，可以在托盘里标上序号，按顺序取出、整理，不会因为放错位置而找不到，或者撞翻实验材料，而耗费时间降低效率。
3、使用PPT、挂图、板书等辅助性的可视材料，对实验进行必要的补充。使用先进的教学手段对实验教学有很好的促进效果。但是，要操作简单，提前准备。比如PPT最好设置为自动播放；有挂图的，前备好磁铁或撕好胶带以便及时固定；板书要简明，字数不宜过多。
三、教师适时的指导、引导要到位。
实验教学要教给学生科学探究方法，培养学生创新技能。在学生实验的各个阶段，教师要发挥一定的主导作用，采取“扶”与“放”有机结合的方式，给予一定的指导，同时教师要教给学生必要的操作要领和操作规范。如教给学生在熄灭酒精灯时应用盖子盖灭；用温度计测量物体温度读数时，视线要与刻度持平；往试管中注入液体，要沿着试管壁缓缓进行操作要领等。此外，还要指导学生掌握实验的科学方法，引导学生养成细致观察、忠实记录、整理器材的习惯等。
三加强
一、实验过程要加强体验性，培养学生尊重事实、讲求证据的认真态度。
小学生的思维往往趋于表面，深入思考的主动性不够。所以，如果教师凭空讲解，只注重科学知识的结论，会使学生的学习处于肤浅的状态，缺乏思维的深入，极大地扼杀了学生的思维积极性，造成学生揣摩答案，不能进行理性的思考分析。相反，如果教师能把握学生的特点，充分相信孩子们的潜在能力，多让学生进行实验，进行实际的体验，就能使探究层层深入，从表面深入到本质，从具体上升到抽象。
看教学案例：《被压缩的空气》，学生在进行实验：手推活塞，活塞被推了进去，“空气变少了”，针对学生作出的结论，教师立即反问：
空气真得变少了，逃到外面去了吗？学生马上意识到自己的表达出了问题。教师又趁机追问：那空气为什么由30毫升变成了10毫升，这些现象说明了什么？促使学生的思维向“节骨眼”上思考。在学生一番探讨后都认为空气没有少而是被压缩了，教师又问：空气到底能压缩到多少呢？能不能压缩到“0”毫升？经过教师适时的点拨，引起学生间的互动，迸射了思维，把学生的思维一步一步引向“正道”，学生真正体验到了对压缩空气理解的层层递进，将所观察到的现象从感性认识上升到理性认识。假如，教师一开始就置学生的体验于不顾，以教师的讲解代替学生的实验，学生的认识就会始终停留在原有的水平而不能提高，对科学概念的理解就只能囫囵吞枣。
二、实验操作要加强主体性，培养学生乐于实验、勤于实验、用实验检验真理的好习惯。
在科学实验操作中，我们要注重学生在学习中的主体地位，启发引导他们动口、动手、动脑、亲身经历科学发现的全过程，自行获取科学知识，并且不断地提高学科学、用科学的能力，以适应终身学习和探索的需要。
如《观察土壤》一课的活动2找出土壤中的沙和粘土，我们可以放手让学生大胆地想出把沙和粘土分开的办法，学生说出办法后我让学生到“材料超市”自选材料，按照自己的方法来设计和进行实验。由于各个学生的认知水平不同，在实际研究过程中，研究小组成员间的见解会有所不同，而这些矛盾会在他们进一步的研究中解决。这就是让学生“真刀实枪”地做科学。
三、实验方式要加强探究性，培养学生逻辑推理、讲求思维的严密态度
科学教材中实验部分大多为探究性实验，以促进学生科学探究能力的形成。在实验中应鼓励学生大胆探究，坚持事实求是的科学态度。比较完整的科学探究过程为提出问题——猜想与假设——制定实验计划——观察、实验、制作——搜集整理信息——思考与结论——表达与交流。我们在进行探究实验指导时，应努力做到步步到位，层层深入，需要注意的是，我们不应该为教学知识而进行科学探究，而应把知识作为载体，重在培养学生的探究意识和能力，因为现实生活中
处处有现象和问题，对这些问题进行探究，培养发现问题、思考问题、解决问题的习惯，从而使科学知识转变为解决实际问题的能力，这对提高学生的科学素养和科学意识至关重要。
三注意
我们先看下面这个案例：
某一位教师在进行《热水变凉》的实验。教师给学生详细讲解测量温度的方法以及温度计的正确使用。学生实验开始了，顿时整个教室吵成一锅粥，有的小组分工明确，操作、观察、计时、记录各司其职。而有的小组的孩子则表现过度兴奋，温度计一会儿上，一会儿下，孩子们甚至还不停绕着桌子变换着不同的方位观察温度计的指数。操作的孩子稍有不当或疏忽，其他孩子就立刻大声指责，甚至跑上前去争夺器材取而代之。整个课堂的气氛格外“热闹“。教师作为学生探究的指导者和合作者也参与到一些小组的研究中去，不亦乐乎的忙着个别指导。
实验汇报开始了，问题也出现了。大部分小组测量水温下降结果都是没有规则的，降温速度是忽快忽慢。还有的小组测得结果是匀速下降。教师着急了，拿过各小组的实验数据一看，也的确如孩子们所说。这可如何是好?从科学实验的结果看，热水降温的速度没有外因影响的情况下一定是先快后慢的，实验结果出不来，结论就无法得出。结果教师只得强加结论给学生：“其实，热水温度下降的速度应该是先快后慢的，刚才同学们的实验结果不准确，可能是因为我们在操作上有问题，或者在温度计读数时不够准确，请同学们回去可以继续研究。”好歹算是给孩子们一个正确的认知。可有的孩子对教师的“正确结论”好像还有点不服气，总盯着水和温度计看个不停，胆大点的孩子还拿起温度计仿佛想再能研究一会儿。
课上的这一次实验是失败了，其实我们科学课上的实验很多时候会出现实验数据不准确，最后导致教师尴尬收场。学生探究过程有了，却难以在探究实验中得到成功的喜悦，最后结论往往还是以教师告知的方式获得，还是新瓶装旧酒。对以上案例加以分析，我认为，教师在进行实验教学时，必须注意以下三个方面：
一、教师应多做“下水实验”，改进实验材料，提供学生最易成功实验的先决条件。
只有教师课前先自己尝试实验过程，发现可能出现的问题，才能避免有可能出现的实验误差。以上温度下降实验，看起来结果显而易见，可如果教师在课前自己先把课上实验完整操作几次就会发现，无论以1分钟还是2分钟为一个时间段，下降速度的区别是非常小的，如果稍不注意很可能绘制出的曲线图也是一条均匀下降的直线，那孩子实验当中出现的问题是意料之中的事情。其实热水的起始温度不同，所画曲线的下降速度也是不一样的，经过多次实验发现，当起始水温在90℃时，它下降10分钟的所画出的曲线是最明显的。而使用玻璃器皿的效果要优于一次性纸杯和塑料杯，它的导热性能更好，更利于热量的散发。如果教师课前掌握了这些材料，在提供热水的水温和水杯加以特别关注，实验成功的可能性将大大提高。
二、注意做好第二手准备，为可能的问题实验准备弥补方案。有的学生实验如果失败，不能总结出正确的结论，教师可以通过师生共同重复演示实验来帮助学生获得成功。而水温下降实验需要的时问长，显然不适合再次集体重复观察，即使教师示范也不见得有明显的结果。那在这样不太“稳定”的实验课中，学生实验结果比较乱，得不出结论，教师可以出示自己课前所做的五次实验结果记录表，让同学们去观察其中的规律，通过老师课前做的实验数据中得出正确结论。然后可以引导学生反思：我们自己做的实验是哪些因素可能导致实验结果不准确。这样事先有准备，有说服力地引导能使孩子更容易接受正确观点以及反思自己实验的出现的问题。
一次学生实验的成功，教师应该充分考虑各方面的因素，在实验材料选择使用、实验环境营造、实验要点提醒等多方面为学生提供一个最适合实验探究的条件，并对可能出现的各种问题有更加详尽的考虑和准备，才能从容面对各种可能出现的实验问题，使学生充分享受到课堂实验成功带来的成就感。
三、教师要注意实验教学方式的多样化。
教学中，教师应充分利用教材及教学设备让学生进行观察、实验、操作获得感性认识，对所见现象经过分析、综合、比较、抽象、概括等思维活动，使认识上升为理性认识，然后进一步引导学生利用概念和规律解决一些实际问题，这样不但能调动学生学习积极性，并且能把知识的教学，能力的培养，智力的发展有机结合起来。
