提高小学科学实验效果之浅见

随着课程改革的不断深入推进，课改理念也在科学教师心里扎了根。当探究成为学生科学学习的一种重要方式，实验课对于学生动手设计、操作、观察、分析能力培养以及整体科学素养的提高就起到很重要的作用。可是，科学实验课是教师较难掌控，受不定因素影响最多的课型之一。往往在学生实验中可能会遇到很多额外因素，导致实验难以正确的结论，从而使实验总结陷入困境。现在的科学课程标准尤其提倡学生自主探究，自主进行知识建构，于是教师就格外注重实验指导，却仍然达不到预期效果。听了以下一节课，笔者颇有感触。
   苏教版科学教材四年级上册的《冷热与温度》中的连续一杯热水温度的变化实验。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?从科学的实验结果看，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“一言堂”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，我发现了一些我们实验课设计和指导方面的一些共性问题，造成学生实验成功率较低的现状。笔者产生了以下几点想法：
   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。其他实验也是如此，同一册书《热空气和冷空气》一课中，观察冷热空气对流实验也是如此，将没有加热的冷瓶和加热过并加了烟的热屏口与口对接，观察烟的流动方向，从而判断热空气怎样运动。如果照本宣科，事先没有充分“下水实验”，会发现热瓶在上，冷瓶在下时，代表热空气的白烟仍然会向下运动。这可能教材编委也始料未及，原因很简单，虽然热空气是上升，但热瓶中的烟自身是有重量的，所以瓶中的烟仍然会因为自身密度大于空气，而下沉。作为基层科学教师可以在事先发现问题后，改进实验。如果将点燃的香放入冷瓶，以充满烟的瓶做冷瓶，而热瓶仅仅加热不染色。这样实验结果就容易成功了。因此我们在课前应先教师尝试实验，通过改进实验材料，发现问题凶素，以便在实验前对学生更好地指导。
  二、营造一个安静的实验探究环境，更利于学生思考。
  现在的实验课，有的教师觉得学生实验就是应该热热闹闹，这样既可以表现出学生对课堂学习的兴趣，也能反映出“活跃”的课堂气氛，往往不太注意指导学生实验中小声交流，互相不干扰。事实上无论是科学家的真正研究还是我们普通人的工作，环境嘈杂会造成实验者心绪不宁，很难有条有理地进行实验活动，更谈不上在实验探究中思考。在这个案例中，有的小组学生自我控制能力强，有恰当的实验分工，这样学生能静心观察实验结果，能够更好地在实验中贯彻教师的实验指导，成功率自然会有提高。吵吵嚷嚷的环境只能是小组成员间手忙脚乱的进行实验，轰轰烈烈开场，草草收场。学生在安静的氛围下有利于归纳实验现象，总结实验结果，得出自己经过充分思考的结论。
   另外这个案例实验中，实验材料具有一定的危险性，这就更需要学生在一个相对安静、井井有条、分工明确的条件下开展探究活动，如果学生过度兴奋，则有可能打翻烧杯，造成烫伤，毕竟学生的身体安全才是课堂中第一要素。
   三、课前必要到位的指导是实验成功的保证
   有些老师甚至权威人士有这样的观点：孩子亲身的探究应该相对独立，教师之前不应有过多的指导，让孩子在实验的摸索甚至失败经验中，能吸取经验，也是提高能力的一种方式。而我个人认为则不然，有的实验一节课可重复多次开展，其中导致实验失败的原因可由学生自己容易发现并纠正的，这是可以放手让孩子独立探究体验。可有的研究却需要一个较长的过程，一些看似不起眼的一两个注意点一旦没有重视，整个实验将无法进行。这种情况我们又该怎么办呢?
   就本案例中学生对温度计的使用还不太熟悉，这就是必要的提醒，作为教师不需要先设置障碍，走向“失败”。而有的实验就更具有代表性了，在研究摆的快慢与哪些因素有关时，“秒表如何使用”、“摆线如何拉直”，“要轻轻松手让它自由摆动”、“一次完整的摆如何“计算”等等细节问题都是直接影响实验结果的细节，如果对学生没有事先的指导和提醒，显然学生的探究就会乱作一团，没有实验的价值了。
   更重要的是根据我们现有的课程设置，一节课四十分钟，有多少次实验可以重来?如果对探究过程没有太多干扰和主导性的话，之前的指导还是非常必要的，一个类似测量水温变化的实验失败之后，最终需要教师进行观察方法的指导，学生自身是无法从失败中发现全部问题的，重复一次实验基本就宣告要延续到第二课时了。实验探究的效率又在哪里呢?更何况动辄提到两课时连上，其实在学校课程安排中是比较难操作的。
   四、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。
   其他很多实验成功可能受到环境影响较大的，如用塑料袋做孔明灯，当天空气湿度如果比较大，那就不太容易成功；如光的色散中用三棱镜分解阳光取决于当天是否晴天等等，课前我们可以有充分的准备，事先将成功实验的过程拍摄下来，在课堂上以备不时之需。
   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。