小学科学课如何合理选择实验材料

《科学课程标准（3-6年级）》指出：“小学科学是一门以实验为基础的学科，实验教学是科学课的生命。”对于一堂富有探究意味的科学课而言，实验和活动是基础，绝大部分知识是需要学生通过动手实验去发现、理解和运用的。而相应的实验材料则是探究性学习活动的基础和关键，是探究过程中必不可少的准备，没有实验材料的科学课堂只能是纸上谈兵。那么，如何选择实验所需的材料，才能给课堂起到辅助作用？如何合理选择，才能在提高课堂教学效果的同时，又使课堂不显得繁冗拖沓、重心有所偏移呢？笔者根据自己的课堂教学实践，提出以下几点思考。 
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　　一、 因课堂情境的需要选择材料，寓教于境激发学生的学习兴趣 
　　将科学课堂的学习内容融入生活情境之中，能让学生体会到学习的内容源于生活，有利于激发学生的学习兴趣。但情境教学有时需要配合相应的实验材料，才能达到寓教于境激发学生兴趣的目的。 
　　如《相貌各异的我们》一课中，我将不同的相貌特征融入了寻找好心人的情境中进行学习，这就需要特殊的实验材料加以辅助，才能取得良好的教学效果。因此，我在这个环节给每个小组准备了一套带磁性的相貌拼图，以及一块铁皮展板。让学生根据目击者对好心人的相貌特征描述，利用拼图材料拼出一副好心人的相貌图。此情境与拼图游戏结合起来，既能让学生通过拼图的过程加深对已知的相貌特征的印象，又能在区分未知的相貌特征的过程中进一步了解未知的相貌特征之间的区别，同时还激发了学生的学习兴趣。 
　　二、因实验内容的需要选择材料，体现实验教学的简约高效 
　　实验材料的选择依附于实验内容的需要，应选择能达到理想实验效果的材料，不能一味追求实验材料的多样化，防止实验材料喧宾夺主，转移学生的注意力，影响实验的有效开展，降低课堂的教学效率。 
　　《小苏打和白醋的变化》这一课中，第一环节是观察小苏打和白醋。这部分主要是让学生通过观察，了解这两种物质的一些物理特性，为进一步观察两种物质混合后的变化做铺垫。这部分教学内容曾听到过两种不同的教学设计。 
　　设计一： 
　　直接出示小苏打和白醋，分别观察小苏打和白醋的特点并记录。 
　　（实验材料：白醋、小苏打、记录表。） 
　　设计二： 
　　出示透明液体和白色粉末，猜是什么？将他们混合，观察现象。 
　　可以通过哪些方法知道透明液体是什么？ 
　　如何确定是白醋？用PH试纸确定液体是酸性的，确定醋的可能性最大。 
　　白色粉末从厨房里来，可能是什么？ 
　　将外形比较相似的熟石灰、小苏打、面粉分别和白醋进行混合，观察到只有小苏打和白醋混合后有冒气泡的现象，确定是小苏打的可能性比较大。 
　　（实验材料：白醋、小苏打、熟石灰、面粉、PH试纸、玻璃管。） 
　　以上这两种设计的相同点是，都需要对这两种物质进行多感官的观察。从实验材料上讲，前一种设计只准备了最简单的观察物质，没有其他辅助材料，看似形式单一，但是环节设计目标明确，根据实验的需要选择实验材料，没有其他的多余材料转移学生注意力，显得重点突出，教学效率非常高，很好地体现了实验教学的简约高效。而第二种教学设计中，透明液体是通过观察特点和用PH试纸确定有酸性，大致判断是白醋；白色粉末，则首先对它的特点进行观察，再通过已有的知识经验排除掉外形不太相符的食盐、白糖、味精。然后将面粉、熟石灰和小苏打等外形比较相近的，通过和白醋混合，观察混合后现象，判断出是小苏打的可能性比较大。这种设计，对学生而言，材料上比较新颖，也比较多样，但是花了这么多时间进行外形比较，确定酸性等，也无非是想让学生了解小苏打和白醋这两种物质的特点，而这些都能通过观察得到，这样做反而转移了部分学生的注意力，使教学重点有所偏移。因此，实验材料的选择应根据实验内容的需要而定，选择能服务于实验的最简材料，不需要多，不需要“花哨”，这样才能保证实验教学无干扰、高效的进行。 
　　三、因实验效果的需要选择材料，优化实验材料的特有功效 
　　有些实验看似对材料的要求不高，很多类似的实验器材都能在实验中起到相同的作用，但考虑到实验的成功率，为了使实验效果更加的明显，具有更高的准确性，则需要教师根据实验效果对实验材料进行精细化挑选，以凸显每种实验材料的独特功效。 
　　比如《小苏打和白醋混合后的变化》一课中，观察小苏打和白醋混合后的变化这一部分，对于混合实验的材料选择影响着学生是否能更直观地观察到实验的结果。 
　　笔者选择的实验材料：一只透明的可密封的封口袋（盛放白醋，课前已放好）、网状茶叶包外包袋（盛放小苏打，课前已放好）。 
　　笔者曾经试过在很多种不同的材料中混合小苏打和白醋，如透明玻璃杯、平底烧瓶、烧杯等，这些实验材料都能让学生观察到冒出了大量气泡这一现象。那为什么最终还是选择了透明的封口袋呢？如果只为观察到产生气泡这一现象，只要是透明仪器，都能清楚观察到。其实，选择封口袋是为让学生直观地感受到产生了一种气体做准备的。大部分学生观察到产生气泡这种现象，不会直接联想到这个过程中产生气体，而把材料放入密封袋中混合，就会观察到密封袋慢慢地鼓起来了，那就能让学生非常直观地感受到，混合的过程中产生了一种气体，而且是一种无色、透明的气体。而对于温度变化，由于是放塑料密封袋中，学生通过摸的方式很明显就能感受到液体变凉了。那选择网状茶叶包盛放小苏打的用意又在哪呢？为了产生足够的气体让密封袋鼓得更明显，实验时需要放足够的小苏打，但是让学生自己放，这个量很难控制，往往会有多余。因此，学生观察现象时常常会看到有白色沉淀等。但是事实上，这只不过是未反应完的小苏打，不可以说是沉淀物。这时对于老师来说，又不能否定学生的回答，在这个环节，站在学生的角度，也没有任何的证据可以说明这白色物质就是小苏打。茶叶包这一妙用，既可以让白醋自如地和茶叶包内部的小苏打充分混合，又可以防止多余小苏打散落在溶液中，有效地提高了课堂效率。因此，教师应根据实验需要选择合适的实验材料。不要小看实验器材的微小调整，任何微小的变动目的都是使实验效果达到最理想的状态，以确保课堂实验的高效。 
　　四、 因学生的需要选材，符合学生的认知规律，提高学生的学习积极性 
　　《科学课程标准（3-6年级）》指出：“科学课的教学方法要富有儿童情趣和符合儿童的认知规律。”实验材料的选择只有符合学生的认知规律，才能将实验材料的作用发挥到极致。有时实验材料的选择也不能一味追求高效、有新意，如不符合学生的认知规律，则可适当选择更便于学生理解与接受的简单化的实验材料，让学生能一环一环突破，循序渐进地习得应该掌握的知识点，这样才能充分发挥学生学习的主观能动性，真正达成课堂教学的简约高效。 
　　《小苏打和白醋的变化》一课，进一步研究混合后产生的气体的性质这一教学环节中，不同材料的选择会出现不同的教学效果。 
　　设计一： 
　　演示实验材料：一试管澄清石灰水、带皮管的针筒。 
　　设计二： 
　　演示实验材料：一瓶澄清石灰水、一个空瓶（倒出一半澄清石灰水留作对比）。 
　　在进一步了解气体是否具有使澄清石灰水变浑浊的性质特点时，两位教师都采取了演示实验。第一位教师用了带有皮管的针筒，抽出一部分剩余在大标本瓶中的气体，注入放有澄清石灰水的试管中。观察到石灰水变浑浊，增加了气体是二氧化碳的可能性。对于以上演示实验，由于材料的特殊性，教师都没有让学生设计实验，只是直接出示实验材料介绍方法，对学生而言少了思维的过程，实验效果也不能达到最佳。而第二位教师实验的方法是让学生自己想出来的，来自于学生，更容易让他们理解为什么要这么做。在经历了倒灭蜡烛实验得出气体比空气重后，学生们顺理成章地会想到可以把气体倒入澄清石灰水中。这种方法既方便操作，又符合学生的认知规律，更容易让学生接受。设计二的教学之所以能取得理想的教学效果，根本原因在于教师能根据学生的认知需要选择实验材料。 
　　科学实验是科学课堂中不可或缺的重要组成部分，实验材料则是支撑实验的基石。课堂实验是否能达到教师预期的实验目的，很大程度上取决于实验材料的选择是否适当合理。因此，合理选择实验材料，实现科学课堂教学的简约高效，是我们一线科学教师努力的方向与目标。