创新实验   当有尺度

创新实验   当有尺度

梁绩科

山东省蓬莱区第三实验小学 265600

内容摘要：实验是小学生科学学习的重要方式，实验创新是提升小学科学实验教学质量的有效手段。实验创新应遵循安全性、科学性、直观性、简易性等原则，既要符合学生的年龄特征和认知规律，贴近学生的日常生活，还应具有趣味性，让学生们真正喜欢，千万不能为了创新而创新。

关 键 词：小学科学/实验教学/实验创新

    随着县管校聘制度的广泛推进，教师的流动性大大加强。一些理工科专业的高学历青年教师纷纷从高中、初中轮岗到了小学，充实到了科学教师队伍中来。他们的到来，为原本就专职教师人数较少、年龄偏大且教学理念和方法陈旧的科学教师队伍带来了勃勃生机。这些青年教师起点高，视野宽，创新意识强，关键是信息技术与学科教学结合这方面能力突出。公开课、优质课、教学大比武的舞台上，到处活跃着他们的身影。一时间风头无二，拿奖拿到手发软。

近日，在区电教馆举行的小学科学创新实验优质课评选中担任评委，虽然报名参赛的人数不多，但所有参赛老师也是精心准备，纷纷亮出了自己的看家本领，展示出的作品制作之精、科技含量远超往届，让现场的评委们颇有眼前一亮之感。

例如，一位老师在创新《热传导》一课的实验时，出示了示温色标和示温涂料，不仅效果明显，还大大节省了实验时间，并可重复使用；另一位教师则在长期的教学实践中发现，在探究《阳光和影子》变化规律的实验中，由于各组学生在模拟太阳运行轨迹的高度和弧度时没有统一的标准，从而导致测量出来的阳光下物体影子的长度差别较大，不宜得出正确的结论这一问题，由此发明制作了太阳运行轨迹模拟器，不仅解决了一天中太阳运行轨迹的问题，而且能模拟出一年中二分二至（春分 秋分 夏至 冬至）这四天太阳位置的变换；还有一位乡下的科学老师，则利用微控开关、带电池的LED线圈、铝棒和支架做出了一个金属热胀冷缩演示器，解决了固体热胀冷缩现象的可视化问题；而这些青年教师则更是当仁不让，其中的一位在《热辐射》创新实验中，不仅利用了大集气瓶、抽气机模拟出了真空环境，以证明热可以不通过任何媒质就可向外传递，而且还利用电子温度仪和传感器，模拟并测量出了热辐射在不同颜色物体上反射回来时的热量数据，从而让学生明白人们在夏季多穿浅色衣服的道理；还有一位，深研《四季更替》一课，不仅利用了射灯和传感器，模拟出光的直射和斜射导致的在同一物体表面温度不同的情境，而且还利用摄像头、传感器、地球仪和专用软件，模拟出了太阳在由北回归线→赤道→南回归线→赤道→北回归线的运转过程中，家乡所在位置的温度变化，从而让学生了解四季更替的原因，真可谓是创新点多多。因参赛名额限制，最终是那位实现了固体热胀冷缩现象可视化的老师胜出，这一结果不仅出乎所有参赛老师的预料，也在部分评委与科学教师队伍中引起了一段时间的争议。

静心思考，感觉这一结果的出现，也是事出有因。理由就是老师们对创新实验理解与把握的尺度不同。那这个尺度该如何把握呢？我想，明白了下述几个问题，心中自会有答案：

一、教师为什么要进行实验改进与创新

一线老师进行实验改进与创新，原因不外乎这两种情况：首先是现行教材存在的问题，诸如操作过程繁琐，实验现象不明显，成功率不高，探究性不强等；其次就是原有配备的仪器与现行教材不配套。

二、实验改进与创新应遵守的原则

  实验创新与改进应遵循下述原则：实验的科学性原则，实验的安全性原则，实验的直观性原则，实验的简易性原则等。

三、实验改进与创新的方法有哪些

（一）改进实验材料，凸显实验现象。

例如在做《热传导》探究传热方向的实验时，老师们传统的做法就是利用凡士林将火柴粘在金属丝上，然后利用酒精灯给金属丝的一端加热，时间一长，粘在金属丝上的火柴依次落下，从而使学生明白热传导是从温度高的地方向温度低的地方传递。这个实验存在两个明显的不足：一是凡士林浓稠程度不一，太稀的话很难将火柴粘住；二是加热时间相对较长。如换成示温色标和示温涂料的话，效果则特别明显，且可重复使用，也解决了实验时间过长的问题。

（二）改进实验装置，推进实验进程。

青岛版小学科学五四学制三年级下册第六单元第21课《风的形成》一课，教材中呈现的实验方法在学生实验时存在诸多不足之处：蚊香点燃后冒烟很少、甚至不冒烟；少数冒烟的蚊香烟味很大，很快扩散到整个实验室，不利于师生身体健康；对实验环境的要求比较高，一旦有人走动或呼吸太重，烟就会向四处飘散。

联想到以前做这一实验的风的形成演示器和冰的融化需要吸收周围大量热量这一现实，决定将这一实验装置加以改进，并将改进后的实验装置用于后续教学，取得了良好的教学效果。

图一

实验改进的方法是人为地创设一个温度低和一个温度高的环境，右侧的瓶子内放置冰块，实验时加盐，左侧的瓶子内放蜡烛，小风车放在右侧瓶子的上方，两个瓶子的连接口处粘上羽毛。点燃左侧瓶内的蜡烛，瓶内空气受热后上升，连接的右侧瓶内由于放置了大量的冰块和食盐，温度急剧降低，其内的空气温度也随着降低，这时冷空气就会迅速过来补充，冷热空气不停地对流形成了风，带动小风车也快速地旋转。学生可从羽毛的飘动、小风车旋转方向以及火焰偏向等推测出空气的流动方向，从而得出正确的结论。这样做，可以帮助学生顺利解决自然界中海陆风、山谷风风向的问题，弥补了学生想象力不足的缺陷。

（三）改进实验方法，增强实验效果。

在进行探究固体热胀冷缩性质的实验时，通常的做法就是利用酒精灯给铜球加热，一段时间后让其通过特制的金属环，不能通过则证明其受热后体积膨胀。偶尔如果加热时间短，则可能一下子通过去了，还得重新加热。实验时间长不说，膨胀后体积增大了多少也不可视。而利用上述老师发明制作的金属热胀冷缩演示器（图二）则实验现象明显。学生很容易通过电信号来理解金属的热胀冷缩；且制作简单，使用方便（加热30秒即可看到热胀，50秒后又可看到冷缩）；操作安全，灵活多变。（还可换成铜丝、铁丝等）

      金属热胀冷缩演示器（二）

（四）自制创新教具，突破教学难点。

在麦哲伦完成环球航海探险、证明地球是球体之前，人们已经有了这方面的猜想与假设。例如，希腊数学家毕达哥拉斯，常坐在海边高山上，看着返港的帆船。他发现总是先看见船的桅杆，然后才发现船身，于是他就认为地球的表面应该是弯曲的。受此启发，老师在讲《航海家的发现》一课时，就用打开的雨伞模仿地球，再用长桅杆的帆船在伞面上缓缓滑行模仿帆船返港，用这一简便易行的方法帮助学生突破了本课教学的难点。

明白这三个问题，再回头看评比结果，也就顺理成章了。2017版小学科学课程标准在论述这一问题时强调，使用现代教学媒体及技术时，教师应注意以下问题：在发挥现代教学媒体优势的同时，不应忽视真实情境、直接经验对小学生的重要作用。不应让鼠标替代能动手做的科学活动，亲手做实验的感觉与做虚拟实验的感觉差异很大，意义也不一样。[1]

2019年《教育部关于加强和改进中小学实验教学的意见》指出：“开展优秀自制教具评选、鼓励教师自制实验教具” [2]。毋容置疑，在以实验为核心的科学教学设计中，创新与改进实验成为科学教师的关注重点，改进实验能力日渐成为优秀科学教师的特质。但我们也要清醒地认识到，小学科学实验改进是指在充分认识目前实验教学的长处和不足后，针对所处地域和学生实际情况，根据科学教学内容和需要，运用现有的条件和技术，在原实验的基础上，改进实验方案，替换、增加部分器材，使之能为教学内容服务，有助于学生操作，有利于证据搜集，有利于建构科学知识，发展学生创造性思维能力，从而促进实验教学质量提升，培养学生科学素养。

因此，创新实验教学应有尺度：既要体现教材的科学性，又要符合学生的年龄特征和认知规律，贴近学生的日常生活，还应具有趣味性，让学生们真正喜欢。同时要兼顾操作步骤和器材组装方式的简便易行，以腾出更多的时间让学生搜集证据、处理信息、得出结论与表达交流。千万不能为了创新而创新，一味的追求“高大上”，弃教材的主要教学目标不顾，却抓住细枝末节不放。这样做的结果，只能是捡了芝麻，丢了西瓜。

原文参考文献：

•[1]中华人民共和国教育部《小学科学课程标准》（2017）

•[2]中华人民共和国教育部.教育部关于加强和改进中小学实验教学的意见[Z].2019-11-22.

•[3]《素质教育（小学道德与法治及其他各科教与学）》     

2021年07期  小学科学实验改进：原则、策略及建议

——以《风的成因》一课为例 张彩琴

作者简介：梁绩科，男，1966年9月生人，山东省蓬莱区第三实验小学，专职科学教师，高级教师。