小学科学教学中实验的重要性

小学科学教学中实验的重要性 大竹县童家乡中心小学 杨小东摘要：科学实验是学生获得科学知识的重要手段，随着新课程改革的确不断深入、教学手段的更新、教学过程的优化，实验教学日益受到重视，为培养学生的创造能力开辟了广阔的途径。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。从而有效地提高实验效率，使学生在像科学家那样进行科学探究的过程中，体验学习科学的乐趣，增长科学探究能力，获取科学知识。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。关键词：实验 设计 改进小学科学是义务教育小学阶段的一门以实验为基础的学科,也是对学生启蒙教育的重要学科。上好科学课有利于激发学生爱科学、学科学的兴趣,有利于培养他们的观察能力、动手动脑能力。科学课也是中学地理、化学、生物的基础。因而小学阶段的科学课教学好坏,在一定程度上影响了小学生今后的学习生活。“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。教学案例：树干为什么是圆的 树干为什么是圆锥状的?圆锥状树干有哪些好处?为了探索这些问题，帮助学生更深入的观察、分析研究。查阅有关资料，了解到植物的茎有支持植物体、运输水分和其他养分的作用。树木的茎主要由维管束构成。茎的支持作用主要由木质部木纤维承担，虽然木本植物的茎会逐年加粗，但是在一定时间范围内，茎的木纤维数量是一定的，也就是树木茎的横截面面积一定。接着，我们围绕树干横截面面积一定，假设树干横截面长成不同形状，设计试验，探索树干呈圆锥状的原因和优点。经过实验，我们发现：(1)横截面积和长度一定时，三棱柱状物体纵向支持力最大，横向承受力最小；圆柱状物体纵向支持力不如三棱柱状物体，但横向承受力最大；(2)等质量不同形状的树干，矮个圆锥体形树干承受风力最大；(3)风是一种自然现象，影响着树木横截面的形状和树木生长的高矮。近似圆锥状的树干，重心低，加上庞大根系和大地连在一起，重心降得更低，稳度更大；(4)树干横截面呈圆形，可以减少损伤，具有更强的机械强度，能经受住风的袭击。同时，受风力的影响，树干各处的弯曲程度相似，不管风力来自哪个方向，树干承受的阻力大小相似，树干不易受到破坏。以上的实验反映了自然规律、自然界给我们启示：(1)横截面呈三角形的柱状物体，具有最大纵向支持力，其形态可用于建筑方面，例如角钢等；(2)横截面是圆形的圆状物体，具有最大的横向承受力，类似形态的建筑材料随处可见，如电视塔、电线杆等。 在观察、试验和分析过程中，逐渐解释、揭示了树干呈圆锥状的奥秘，增长了知识，把学到的知识联系实际加以应用，既巩固了学到的知识，又提高了学习的兴趣，还初步学会了科学观察和分析方法。教学案例： 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。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。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。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？教学案例：醋对花卉有什么影响醋是生活中常用的调味品，花卉则能净化生态环境，并美化我们的生活。你是否想到过，醋和花卉有什么关系呢?我们怀着好奇心，开展了这个课题的探究。据富有种花经验的人告诉我们，对盆栽花卉施些醋溶液，可改善盆花的生长，增加花朵，而且花艳叶茂。这一点我们在实验中很快就证实了。浓度不同的醋溶液，对花卉有不同的影响吗?这是我们第二阶段的实验。我们选取长势相同的满天星、报春花、月亮花各四盆，分为四组，每组（三盆）各有三种花卉，分别编号、贴上标签。同时，我们取食用白醋配制成1（pH值为23）、001（pH值4）、00001(pH值6)三种浓度不同的溶液，每天分别给三组盆花固定喷洒一种醋液，第四组盆花洒不含醋的清水。每五天观察记录花卉的生长情况。这项实验的结果是：喷洒低浓度醋液(pH值6)对这几种花卉没有明显影响；喷洒中等浓度醋液（pH值4）的花卉明显长得比其他几组好，花苞多，开花期提前，而且花色较浓艳，花期也延长了；喷洒pH值23的高浓度醋液后，反而使花朵过早凋萎。通过这次实验，我们可以告诉你：种花时适当喷洒一些醋液，可使花卉长得更好。不过要掌握好醋液的浓度，醋酸过浓则会伤害花卉。 教学案例：下沉的物体会受到水的浮力吗这课中，第一个实验让学生设计下沉的物体受到水的浮力的大小，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。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物质载体，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。教学案例：植物怎样生存有一个实验，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。教学案例：食盐在水里溶解了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。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”。改进：重新组织实验材料，增加熟蛋花