1、小學科學實驗教學河北省石家莊市教育科學研究所 李進起一、概述小學科學是一門培養學生科學素養的啟蒙教育課程。科學實驗是科學課教學的重要內容、重要方法及重要手段，是發展學生科學素養的主要途徑。因此研究實驗教學的方法和技能對提高科學課教學質量尤為重要。（一）實驗的概念1.什么是實驗。要研究實驗教學，首先要弄清什么是實驗。在日常教學中很多教師混淆實驗與觀察、實驗與技術的概念，要么將觀察或技術當成實驗，要么將它們混為一談。請你判斷下面的活動哪些是實驗。要準確判斷哪些活動是實驗，首先要掌握實驗與觀察和技術的區別。實驗與觀察的區別主要有兩點：第一，觀察不能改變對象的存在狀態，實驗可以控制改變對象的存在狀況（

2、如“純化” 、“重組” 、“模擬” ）；第二觀察不能充分地證明事物的客觀的必然性，實驗則能證明客觀的必然性。比如，學生用天文望遠鏡觀察月食現象，只能觀察到月食發生的時間和月相的圓缺變化，不能改變月食發生的時間和月相變化的快慢，也不能由此認識月食的成因。要認識月食的成因就要通過月食的模擬實驗。實驗與技術實踐的區別主要也有兩點：從目的上講，實驗是學生獲取科學信息的一種方法。它解決是什么和為什么的問題，突出思維的發展過程；而技術實踐是解決怎樣做的問題，突出操作的程序。從過程上講實驗是將事物置于控制的或特定的條件下加以觀測；技術實踐是按照一定的規則、程序和技巧進行的操作活動。如，學生將一干燥的團紙塞在

3、杯底，垂直壓入水中，并使水面沒過杯底，再垂直提出來，學生會觀察到紙團沒有濕。紙團為什么沒有濕呢？經過進一步的思考，學生會認識到是空氣占據著杯子的空間造成的。該活動的目的是形成科學知識培養學生的科學思維能力。做陶泥條筐是一項技術實踐活動，該活動是為了訓練學生的陶藝技能，只要學生按照制作的方法進行認真的操作就可以。從目的和過程上，我們對實驗、觀察和技術有了一定的認識，那么究竟什么是科學實驗呢？關于實驗，目前還沒有一個統一的概念。就科學課的實驗而言，我們可以作如下描述：科學實驗是人們根據研究的目的，利用科學儀器和設備，人為地控制或模擬自然現象(指自然科學實驗)，排除干擾，突出主要因素，在有利的條件下

4、研究自然規律。小學科學實驗有廣義和狹義之分：廣義實驗包括提出問題、構想假說、實驗設計、實驗操作、分析數據、得出結論等環節。狹義實驗只包括選擇實驗材料，組裝實驗模型和操作觀察的環節。2.實驗的類型。對實驗作適當的分類，明確掌握各類實驗的基本要求與教學規律，有利于提高實驗教學的質量。實驗可以按照不同的標準進行，比較重要的分類方法有以下幾種。（1）根據實驗中量與質的關系可以分為：定性實驗（研究對象的性質）、定量實驗（用來測定某個數值）、結構分析實驗（定性又定量）。（2）根據實驗手段與研究對象之間的關系可以分為：直接實驗和間接實驗。直接實驗就是把實驗手段直接加到研究對象上。間接實驗又稱模擬試驗，分為數

5、學模擬、電腦模擬、物理模擬三種類型。物理模擬又分為模擬法和模形法。模擬法指先有原型，后有模型；模形法指先有模型，后有原型。（3）根據實驗中自變量數量可以分為：單變量實驗、雙變量實驗和多變量實驗。（4）根據實驗條件的控制情況可以分為：對比實驗（設計2個以上的對照組）、模擬實驗（設計與“原型”相似的“模型”）和析因試驗。（5）根據實驗中師生活動情況可以分為：演示實驗、分組實驗和獨立實驗。（6）根據實驗的目的可以分為：驗證性實驗、探究性實驗和發現性實驗。3.什么是實驗教學。以指導學生開展實驗為主的教學就是實驗教學。小學科學實驗教學具有四個特點：一是非獨立性，也就是小學實驗教學沒有獨立的教材、獨立的課

6、時和實驗教師；二是開放性，實驗教學的目標、材料、時間、空間等都是開放的；三是探究性，新課程理念強調“科學課程要以科學探究為核心”，實驗教學是科學課程的一部分，因此它也應以科學探究為核心的；四是非嚴密性，基于小學生的知識基礎和年齡特征，小學科學實驗內容很多是基礎的基礎，甚至很多不是十分的科學。在實驗教學過程中大量使用多媒體輔助教學的就是仿真實驗教學。這種教學的好處是直觀易懂，富有興趣性,但不利于學生實驗技能的培養。 （二）實驗教學的地位和作用1.實驗教學的地位。（1）科學實驗是重要的科學課教學內容。自然科學是以實驗為基礎的科學，故科學實驗是學生學習的重要內容。（2）科學實驗是重要的教學方法。教學

7、方法有多種形式，如常用的教學方法有講授法、演示法、實驗法、討論法、輔導練習法、參觀法、多媒體教學法等。在科學課的教學方法中，演示法與實驗法是非常重要的教學方法。實驗法有直觀明了的特點，有“千言萬語說不清，一做實驗便分明”的功效。 （3）科學實驗是重要的教學手段。教學手段主要是指教師用以培養學生知識與能力的一切材料、工具、器材和設備。實驗器材和設備顯然是科學教學的重要手段。盡管目前發達的多媒體技術為模擬實驗提供了條件，也取得了非常好的教學效果，但無論哪種手段都不能取代實驗這一教學手段，這是由學科性質決定的。2.科學實驗教學的作用。（1）激發學生的學習興趣。興趣是最好的老師，是成才的催化劑。良好的

8、學習興趣是求知欲的源泉，是思維的動力。只有有了學習興趣，才能談得上學習的積極性、主動性和創造性。 科學實驗可以激發學生直接興趣。小學生的思維方式主要以形象思維為主。他們對新鮮事物有很強的好奇心，喜歡色彩鮮艷，生動活潑的事物，喜歡動手操作，喜歡游戲，喜歡提出各種各樣的問題。只有滿足兒童的需要，才能喚起兒童的興趣。而實驗具有真實、直觀、形象、生動和有趣的特點，因此能深深吸引學生，容易激發學生的直接興趣，并能充分滿足學生好奇心的心理需要。 科學實驗可以提高學生的間接興趣。實驗是一種有目的的操作行為，也是一種實踐活動。在做實驗之前，學生對實驗結果往往有許多的猜測，學生為了探求實驗的結果，也會投入到并不

9、十分有趣的甚至很枯燥的實驗中。通過實驗，學生不斷體會到發現并克服困難、解決問題獲得成功的喜悅，從而激發興趣、增強信心、提高學習的欲望，進而轉化為一種熱愛科學的志趣。（2）加強學生科學方法的訓練。我國科學教育專家劉默耕老師曾經說過，科學課就是要指導學生像科學家那樣去體驗科學的經歷，在體驗中形成基本的知識和技能。小學科學課中的實驗盡管很簡單，但很多實驗都重現科學發展的過程，是學生在較短的時間內跨越歷史的長河，在實驗中，學生像科學家那樣去觀察實驗中的現象，分析實驗現象，進發現事物之間的聯系和規律。因此，通過實驗活動，能使學生獲得科學研究方法的訓練。（3）能夠促進學生科學知識的掌握。第一，科學實驗為學

10、生提供了感性認識的基礎。理性認識是在感性認識的基礎上建立起來的。要形成感性認識，就必須讓學生感知各種科學現象。科學實驗能為學生提供豐富的科學現象，學生經過對實驗現象的分析、綜合、歸納等思維加工，可以形成理性的科學知識。第二，科學實驗能夠促進學生對科學知識的記憶。腦科學研究表明：大腦皮層對事物的記憶，是神經細胞的連接。細胞受刺激后，長出樹突，樹突是細胞連接的“抓手”。初次受刺激的細胞，長出的樹突很短，細胞之間的連接是不穩定的，過了一段時間，這個短樹突就會縮回去，這個記憶細胞在大腦皮層上就會消失。經常的刺激，樹狀突會變粗，變成軸狀突，然后“著床”于大腦皮層。不同情景刺激細胞而長出的樹突不僅長短不一

11、樣，連末端的微小形狀也有區別。直觀形象越豐富生動，樹突越長，鉤越明顯。因此通過實驗等操作性活動獲取的信息，有利于學生記憶。第三，科學實驗能夠促進學生對科學知識的理解。我國古代有句名言叫做：“耳聞是亡，目睹為實，恭親則明”。也就是“我聽，我忘記；我看，我記得；我做，我理解”。它充分強調了做的重要性。社會建構主義教學的一個特征是學生有意識地接觸具體的材料。如果學生積極參加具體形式的學習，會加深他們對知識的理解。戴爾經驗圓椎體是美國教育家愛德加·戴爾在教學中的視聽方法一書中提出的一種描述人類感知經驗分類層次的錐形示意圖（見下圖）。“經驗圓錐體”具有以下要點：“經驗錐形體”將人類通過各種途徑

12、獲得的經驗按其抽象程度的不同分成：直接經驗、模擬經驗和高度抽象的經驗三類。每類經驗都包含某些活動的特征。塔的底部為直接的、有目的的、具體的經驗，塔的頂部為抽象的經驗，如文字、符號等。戴爾認為，教育要從直接經驗入手，并逐步過渡到抽象思維。運用模擬經驗有助于傳授知識，但不能完全代替親自動手的實踐。每個人的經歷都受時空限制。位于“塔”腰階層的視聽教學媒體能為學習者提供一種戴爾所謂的“替代經驗”，有助于突破時空的限制，解決教學中具體經驗和抽象經驗的矛盾，彌補各種直接經驗的不足。語言符號視覺符號靜態圖片、錄音電影、電視展覽實地考察演示角色扮演人為體驗直接的、有目的的體驗9070302010高度抽象的經驗

13、模擬經驗直接經驗知識形成的百分比具體材料的參與程度直接的、有目的的體驗可以使信息量的90%形成知識；人為的體驗（實驗和角色扮演）可以使信息量的70%形成知識，由此可見，實驗教學能夠有效地促進學生知識的形成。（3）能夠培養學生多方面的科學探究能力。實驗過程一般包括實驗設計、實驗操作、實驗觀察記錄、實驗數據（現象）分析與處理、得出結論等步驟。完成每個步驟，學生都必須具有一定的實驗能力，同樣每個實驗步驟都可以培養學生相應的實驗能力。實驗設計，能培養學生的思維能力和創新能力；實驗觀察，能培養學生的觀察能力；實驗操作能培養學生的動手能力和解決問題的能力；實驗數據（現象）分析與處理可以培養學生運用知識解決

14、問題的能力；得出結論可以培養學生分析、綜合、歸納、概括等邏輯思維能力。由此可見，科學實驗能培養學生多方面的能力。（4）能夠培養學生的科學態度與科學精神。認真的科學態度、嚴謹的科學作風、不畏困難的科學精神，是一個公民從事各項工作所必須的優良素質。小學科學實驗可以有效培養學生的這種優良品質。在實驗過程中，要求學生忠于實驗數據，尊重客觀事實，不能有絲毫的弄虛作假的行為，使學生逐步養成嚴格實驗操作規程的習慣，并樹立實事求是的科學態度。實驗過程往往不是一帆風順的，要求學生善始善終，不怕挫折，使學生充分體驗實驗過程的艱辛和成功的喜悅。此外實驗教學還有利于培養學生團結協作、勤儉節約、愛護環境等科學素質。二、

15、科學實驗的方法科學實驗方法主要是指按照實驗目的，利用實驗儀器和設備，人為地控制研究對象，排除干擾，突出主要因素，突出科學實驗現象、過程及其特征，研究科學問題所采用的一種科學方法。它是一種非常重要的科學方法。（一） 科學實驗的基本方法。科學實驗的基本方法主要有實驗歸納法、實驗驗證法、控制變量法。1. 實驗歸納法。實驗歸納法是一種由特殊到一般的研究方法，就是根據研究目的人為地控制條件，從大量的實驗現象中尋找其普遍特征，進而概括出規律的方法。例如：聲音是怎樣產生的實驗。2. 實驗驗證法。實驗驗證法是一種推理、判斷在前，實驗驗證在后的研究方法，即在已知的科學理論和實踐的基礎上，或是在出現于已知理論發生

16、沖突的科學事實時，經過推理、假設和預言，并通過實驗來檢驗其真理性，最后肯定或否定論斷，從而得出可靠的結論。例如，沙洲是怎樣形成的實驗。3.控制變量法。控制變量法是當多個因素同時作用、共同影響某一變量時，要分別獨立地研究其中某一因素的影響，這時就要暫時保持其他因素不變，以便排除其他因素的干擾，更好地研究這一因素與研究量之間的關系，最后再綜合分析，由歸納法得出規律。（二） 科學實驗的常用方法科學實驗的常用方法主要有比較法、平衡法、轉化法、放大法、替代法、模擬法、解剖法等。1.比較法 是通過對兩個或兩個以上的事物進行比較，從而找出異同點的思維方法。（如對比實驗）（1）縱向比較 縱向比較是將同類事物在

17、不同時刻的現象加以比較的方法。通過縱向比較，可以了解事物的發展與變化情況。如，“竿影長度與陽光照射關系”的 實驗。（2）橫向比較 橫向比較是將不同類事物在同一時刻產生的現象加以比較。通過橫向比較，可以了解不同事物的共性與異性，或通過比較得出規律。如“鐵生銹與什么有關”的實驗。（3）測量比較 是一種定量的比較。是把待測量與已知測量或標準測量進行比較，這種比較通常要借助儀器或標準量具。（4）平衡法 平衡是指不同因素的作用相互抵消的效應。平衡法是利用平衡的原理來分析、解決問題的方法，也是在觀察與測量中普遍應用的重要方法。（5）轉化法 實驗中人們常將一些不容易觀察到的現象或不容易測量的量，通過轉化的方

18、法使之容易被觀察或測量。這種方法就是轉化法。（6）放大法 是指將不易直接觀察或測量的微小量，通過某種方法進行放大再進行觀察或測量的方法。主要分力學放大法、光學放大法、電學放大法等。（7）替代法 用已知的標準量去替代未知的待測量，以保持狀態和效果相同，從而推出待測量的方法叫做替代法。如，“曹沖稱象”、“用不等臂天平測量物體的質量”。（8）模擬法 是借助于與原型相似的物質模型或反映原型本質的思想模型間接地研究客體原型的性質和規律。三、科學實驗教學的本質與探究性實驗（一）實驗教學的產生及發展趨勢實驗教學是隨著經濟的發展而產生，隨著教育的進步而發展的。在農業經濟時代，原始的農業生產是刀耕火種，農業生產

19、不需要什么先進技術，也不需要什么科學知識，學校培養的人，會認字，會寫地契，會算地積，會算賬也就可以了。教師以授受式方法教學 ，學生通過死記硬背來獲取知識，因此不需要實驗教學。在工業經濟時代，工業生產離不開機器和電器，使用機器和電器的人要有一定的技術。這就要求學校培養出來的人要有一定的科學知識和基本技能，學習方法也由死記硬背增加了實驗內容。學生在教師的幫助下需要完成一定的實驗內容。隨著社會的進步，人類已步入21世紀后工業（知識經濟）時代。什么樣的人才能適應知識經濟時代發展的需要呢？有學者認為，新世紀要求的人才起碼應具備5 種能力，即自己動手獲取知識的能力，因為以后的文盲已不是目不視丁的人，而是不

20、會學習的；創造性思維的能力；解決實際問題的能力；實踐能力；語言文字的表達能力。實驗教學具有什么樣的功能，才能滿足后工業時代對人才培養的需要呢？（1）實驗教學應以培養學生的創新精神和實踐能力為核心。我國是世界四大文明古國之一，璀璨的中華文明給人類進步產生了巨大影響，但中國近代科技水平落后了，中國經濟技術落后的原因很多，但與一個民族的科學素養有直接關系。2005年7月29日，國務院總理溫家寶在北京親切看望我國杰出的科學家、航天科學的奠基人之一的錢學森先生。病榻上的錢學森坦誠建言：“現在中國沒有完全發展起來，一個重要原因是沒有一所大學能夠按照培養科學技術發明創造人才的模式去辦學，沒有自己獨特的創新的

21、東西，老是冒不出杰出人才。這是很大的問題。” 我們的教育還有些缺陷。”溫家寶坦率承認。 2009年10月7日上午，溫家寶總理在北京市第35中學連續聽了5節課，下午與教師座談聽課后的感受時談到：教育的根本任務是培養人才，特別是要培養德智體美全面發展的高素質人才。從國內外的比較看，中國培養的學生往往書本知識掌握得很好，但是實踐能力和創造精神還比較缺乏。這應該引起我們深入的思考，也就是說我們在過去相當長的一段時間里比較重視認知教育和應試的教學方法，而相對忽視對學生獨立思考和創造能力的培養。實驗教學的實踐性對培養學生的實踐能力和創造精神有得天獨厚的基礎。（2）實驗教學應體現科學課程標準的基本理念。小學

22、科學課程的基本理念包括以下六點：科學課程要面向全體學生；學生是科學學習的主體；科學課程要以科學探究為核心；科學課程的內容要滿足社會和學生雙方面的需要；科學課程應具有開放性；科學課程的評價應能促進科學素養的形成與發展。（3）實驗教學應體現科學教材的特點。（4）實驗教學應體現科學課教學的基本特征。（二）實驗教學的本質新課程理念下的小學科學實驗教學過程，是學生在教師的指導下，首先根據實驗猜想設計實驗方案，再根據實驗方案選擇實驗材料并組裝成實驗模型；然后對實驗模型施加一定的條件影響，使其產生某種實驗現象；最后通過分析實驗現象形成基本的科學結論。在這一過程中，學生是活動的主體，實驗材料、實驗模型是活動的

23、客體，主體與客體之間的聯系主要體現在三個方面：1人（學生）與物（材料、實驗模型）的相互聯系.。科學實驗始于問題，實驗問題就是學生還沒有認識但又應該和需要進行認識的科學知識。實驗問題的提出，意味著學生對新知識的追求；實驗問題的解決，需要付出艱苦的勞動，進行多次大膽而又細心的嘗試和探索。科學實驗的探索性，是人的主觀能動性的高度表現。科學實驗的探索過程體現著人與物相互影響和相互作用，這種聯系體現在教學中，包括學生設計實驗方案，選擇、制作實驗材料，分解組裝實驗模型；調控實驗條件，觀察記錄、分析實驗現象等活動。這些活動的開展需要實驗方法和實驗能力的支持，反過來這些活動的進行也有助于培養學生觀察能力、實驗

24、能力、邏輯思維能力和創新思維能力。2.物與物之間的聯系。人與物的聯系（實驗知識、方法、能力）人與人的聯系（實驗情感、態度與價值觀的形成）物與物的聯系（實驗工具、技能）實驗現象是人與物聯系的結果，實驗現象的呈現一方面體現著人與物之間的聯系，同時還體現了工具與材料，條件與模型之間的聯系，即物與物的聯系。工具與材料之間的聯系構成了實驗模型，實驗條件與實驗模型的聯系則呈現出了實驗現象，這些聯系體現著工具的意義和技術、技能的價值。3.人與人之間的聯系。實驗教學的主要目的是為了通過實驗現象揭示自然事物或自然現象之間的聯系而形成基本的科學知識。交流和評價在形成科學知識的過程中起著重要的作用。交流和評價是學生

25、與學生，學生與教師相互聯系的過程，即人與人之間的聯系。人與人之間的聯系可以培養學生樂于實驗、與人合作、實事求是、追求真知以及尊重證據的情感、態度與價值觀。綜上所述，小學科學實驗教學是人與物，物與物，人與人各要素之間相互依賴、相互制約、相互影響的整體。這些聯系反映了小學科學實驗教學的本質，從這些聯系中我們可以歸納出實驗教學的目標，應包括三個方面，即實驗知識與方法，實驗技能與能力，實驗情感態度與價值觀。這三方面的內容可以統稱為實驗素養，因此實驗教學目標就是培養學生的實驗素養。實驗素養的形成則是通過具體的實驗教學活動來體現的。（三）探究性實驗教學的特征1.什么是探究性實驗我們要認識什么是探究性實驗，

26、首先要認識什么是探究和科學探究。按照牛津英語詞典中的定義，探究是“求索知識或信息特別是求真的活動；是搜尋、研究、調查、檢驗的活動；是提問和質疑的活動。”其相應的中文翻譯有“探問”“質疑”“調查”及“探究”等多種譯法。辭海中將探究解釋為“深入探討，反復了研究”。科學探究是學生用以獲取知識、領悟科學的思想觀念、領悟科學家們研究自然界所用的方法而進行的各種活動。科學探究包括：提出問題-猜想與假設-制訂計劃-觀察、實驗、制作-搜集整理信息-思考與結論-表達與交流等七個環節。探究性實驗是相對驗證性實驗而言的。探究性實驗是指學生在不知道實驗結果的前提下，在教師的啟發性指導下，通過實驗設計、實驗操作、思考分

27、析得出結論的實驗形式。2.探究性實驗、發現實驗、模仿性實驗和驗證性實驗的關系。發現性實驗都是探究性實驗，但探究性實驗不一定都是發現性實驗。驗證性實驗分驗證實驗結論或驗證實驗假設兩個類型，前者為非探究性實驗，后者探究性實驗。模仿性實驗分主動性模仿實驗和被動性模仿實驗，主動性模仿實驗是在教師指導下學生運用已有的知識和經驗進行自主操作的活動過程，被動性模仿實驗是在教師的指令下的操作活動。前者為探究性實驗，后者為非探究性實驗。演示實驗有的是探究性實驗，有的是非探究性實驗。探究性實驗、發現實驗、模仿性實驗和驗證性實驗的關系可以用下圖表示（陰影部分為探究性實驗，陰影之外的為非探究性實驗）探究性實驗發現性實

28、驗驗證性實驗驗證假設的實驗驗證結論的實驗非探究性實驗模仿實驗被動性模仿實驗主動性模仿實驗演示實驗提出問題、驗證假設驗證結論3.發現性實驗和探究性實驗的區別探究性實驗包括驗證性實驗和發現性實驗兩種，其區別主要有以下幾點：（1）實驗的過程不同。 比如“種子的萌發與什么有關的實驗”是驗證性實驗，其過程為 “問題假設設計實驗實驗觀察分析現象得出結論”幾個環節；而“磁鐵性質的實驗”是發現性實驗，其過程為“問題實驗觀察分析現象得出結論”幾個環節。（2）實驗的目的不同。驗證性實驗的目的是驗證實驗假設是否正確，而發現性實驗是發現問題的結論。（3）學生的認知基礎不同。學生對驗證性實驗的結果略知一、二，而對發現性

29、實驗的結果可能一無所知。（4）教師指導的重點不同。驗證性實驗重在指導學生對問題形成假設和設計實驗，而發現性實驗重在給學生提供有結構的材料及實驗方法。4.探究性實驗教學的特征。（1）多元化。 實驗教學由單一的培養學生實驗技能向培養學生的實驗素養發展。實驗素養包括實驗探究能力，實驗方法（知識），實驗情感與態度。實驗探究能包括提出研究的問題、作出實驗假設、制定實驗計劃（選擇實驗材料、確認和控制變量、運用操作性定義、實驗操作（組裝實驗模型、控制實驗條件）、收集和整理數據、得出實驗結論等。（2）開放性。傳統的實驗教學方式是封閉的，教師為學生準備好實驗材料，設計好實驗方案，從而導致學生不能全面地了解整個實

30、驗過程。而探究性實驗是以課程標準為依據，以教材為依托，不局限于教材、課時、場地，讓學生參與實驗的全過程，如設計實驗方案、準備實驗材料、組裝實驗模型，甚至走出教室在戶外開展教學等。從知識、能力等多方面向外延伸或擴展，創設一些開放性的問題情境，拓展學生的視野和知識面，進而提高學生的綜合素質和能力。實驗內容的開放性。實驗內容并不局限于教科書，而由學生從學習、生活中提出感興趣的問題，并就問題進行探究。實驗方案的開放性。由于學生的認知水平不同，思考問題的角度也不同，所以設計的開放式的實驗方案也不可能完全相同。有的設計的非常合理，有的設計的比較合理，有的設計的甚至是錯誤的，但每個學生都進行認真的思考，對過

31、程與方法進行了體驗。學生提出的方案越多，思考的角度就越廣，思維也就越深刻。同時，學生經過交流與評價，相互啟發，會碰撞出許多創造性思維的火花。實驗時間的開放性。由于受課時的限制，許多實驗在課堂教學中往往不能充分展開，因此，有必要將一些課內實驗延伸到課外，將課時開放，使學生有充足的時間進行實驗探究實驗空間的開放性。劉默耕老師曾經活過：科學課的功夫在課外，將實驗的場所轉向生活和大自然。實驗的活動形式可以多樣化，既可以是探究活動，又可以是一些小發明、小制作、小實驗等活動。這使學生不斷擴展對周圍世界科學現象的體驗，豐富他們的學習經歷。（3）趣味性。美國心理學家布魯納指出：“學習最好的刺激乃是對所學學科的

32、興趣”。要讓學生對實驗教學感興趣，應從三個方面入手，一是實驗呈現的方式應多樣化；二是實驗內容要貼近學生的生活，盡量從學生的生活及周圍環境中選取學生感興趣的實驗內容；三是實驗更富趣味性。（4）探究性. 實驗過程要體現科學探究的過程，即提出通過實驗能夠回答的問題，能對實驗的結果進行預測，能設計或理解實驗模型，能進行科學的實驗操作，能分析實驗數據（觀察和測量的實驗數據）。（5）創造性四、小學科學實驗基本技能目前實驗教學存在的問題很多，歸納起來主要有這樣幾點：即盲目準備實驗材料的多，關注材料價值的少；實驗方法指導不到位的多，指導得當、得法的少；實驗模型模仿的多，改進的少；實驗猜想走過場的多，落到實效的

33、少；設計實驗教給的多，引導學生自主建構的少；由實驗現象合理推出實驗結論的少，直接得出實驗結論的多；教學中牽得多，放的少；教師說的太多，學生活動時間少；活動熱熱鬧鬧的多，關注學生思維的少。要解決上述問題，除了進一步理解和貫徹新的教學理念之外，還必須要掌握一定的實驗技能，以提高實驗的效果。（一） 選擇和準備實驗材料技能按照實驗要求或實驗方案，準備、制作或選擇實驗材料，組裝實驗模型，既是運用已有知識、技能的過程，又是感知新知識的過程。在該過程中可以有效地培養學生的動手能力和運用知識解決實際問題的能力。不同的材料會組裝成不同的模型，相同的材料也可以組裝成不同的模型。不同的模型會產生不同的實驗效果。1.

34、實驗材料的類型。實驗材料包括教具和學具。學具，顧名思義就是學生學習的用具。一般地講大致可分為兩類，一類為工具型的，稱為文具，如筆墨紙硯、書包等；一類是與所學科課程配合的教學輔助器具。我們這里指的是后一種學具。 在我國學具是一種新生事物，它是在教學改革中誕生和發展起來的。它誕生于20世紀90年代初，距今不過20年，但來勢之洶猛是已往的教學材料所不可比的，前幾年已席卷全國各地，最近兩年似乎又消聲滅跡。外國也有學具，只不過比我國的學具更早，綜合性更強，質量更高，價錢更貴。2.怎樣設計實驗材料小學科學課程是以科學探究為核心的，科學探究就是趟水過河，是科學體驗，是真刀實槍的搞科學。實驗是科學探究的主要過

35、程和方法，材料是實驗活動的基礎，沒有一套好的材料，就難以提高實驗效果。那么怎樣來設計實驗材料呢？（1）從知識的類型出發設計材料的結構美國著名的小學科學教育專家蘭本達教授在小學科學教育的“探究研討”教學法一書中指出：“科學教學中的材料結構，意思是指材料在被使用時能揭示自然現象間的某種關系。”因此她認為“材料應和科學上一個重要的概念有關；使用這些材料應該能揭示許多有關的現象。這就是我們稱之為結構的特性。”實驗是學生為建構知識而獲取信息的一種方式，通過對實驗現象的觀察、分析、歸納或綜合，形成基本的科學知識。實驗現象是建構知識的基礎，而實驗材料的種類、數量和質地即材料結構又直接影響著實驗的過程和現象，

36、因此實驗材料與科學知識有著必然的聯系。我們可以從知識的類型出發來設計有結構的實驗材料。不同類型的知識有不同的建構過程，具體情況如下：類型建構過程事實性知識1.觀察。憑借感官或儀器進行有目的、有順序的觀察實驗現象。2.分析或比較。分析各種實驗現象，發現其共同點與不同點。分別得出實驗結論。3.綜合。將各種實驗結論進行整理，綜合出基本的知識。概念性知識1.觀察。憑借感官或儀器進行有目的、有順序的觀察實驗現象。2.比較。分析各種實驗現象有什么不同點 。2.分類。將具有相同特征的事物放在一起。3.比較、歸納。 比較同類實驗現象有什么共同點， 用歸納的方法，得出它們的共同性質，給他們一個共同的名字。規律性

37、知識1.觀察。憑借感官或儀器進行有目的、有順序的觀察實驗現象。2.分析。實驗現象與條件之間的關系，得出個別的實驗結論。3.歸納。得出一般的實驗結論。4.推理。形成科學知識。程序性知識1.分析。觀察現象或閱讀資料。2.抽象。把握知識要點，掌握基本的操作方法。3.對照。按照操作方法進行練習，內化知識，形成技能。根據知識類型設計實驗材料，首先要根據實驗的目的確定知識點，并判斷其類型；再根據知識的形成過程確定思維要素，最后根據思維要素的特點設計實驗材料。比如河北版科學四年級下冊鹽到哪里去了活動1“混合”，該活動的目的是通過實驗讓學生建構“溶解”的概念。“溶解”是一個概念性知識，由上表可以知道建構該知識

38、一般需要經過三個過程：一是實驗觀察，二是讓學生自己制定多種標準進行分類，三是歸納概念。這一過程中的思維要素是“比較、分類、歸納”。給實驗現象分類，需要比較實驗現象的不同點，實驗現象的不同點越多，分類的標準也就越多。這就要求我們設計的實驗材料要有多種差異性，比如有可溶的和不溶的，有上浮的和下沉的，有變色的和不變色的，有液體渾濁的和澄清的。學生歸納概念采用的是枚舉歸納法，該方法需要有3個具體的個體，歸納出一般的知識。要完成這一歸納過程，先要讓學生比較3種可溶性物質與水混合后有什么相同點，盡管它們與水混合后的顏色可能不同，但都是透明的，說明它們與水混合后都能形成“極小的微粒”，為了讓學生理解它們能“

39、均勻地分散到了水中”，教師需要做一個有色物質（一般用高錳酸鉀）的擴散演示實驗，再進一步推想無色物質溶解的均一性。上述分析結果可以用下表表示：思維要素材料種類具體材料分類可溶的和不溶的各1種上浮的和下沉的各1種變色的和不變色各1種渾濁的和澄清的各1種食鹽、沙子（或鐵粉）鋸末（米糠）、沙子（或鐵粉）食鹽、高錳酸鉀食鹽、鋸末歸納可溶解的物質3種其中一種為有色的食鹽、白糖、高錳酸鉀總計鋸末（米糠）、沙子（或鐵粉）、食鹽、白糖、高錳酸鉀由上表，可以得出本課設計的實驗材料有：食鹽、白糖、高錳酸鉀、鋸末、沙子，這幾種材料每個組必須要有。其他類型的知識，也可以照上面思路設計材料，不再贅敘。（2）從課程理念出發

40、設計材料的內涵蘭本達指出：“材料要有豐富得內涵，學生使用這些材料應有多種的相互作用，能使用許多不同的路子進行探究。應該讓孩子們在討論會中獲得不同的發現，提出新的問題。”材料內涵應與新的課程理念相適應，怎樣從新的課程理念出發來設計內涵豐富的實驗材料呢？材料應具有多樣性。新課程理念的“全體性”，體現了以人為本的教育思想，即在學習面前人人平等。反映在科學實驗教學中，一方面要讓所有的學生都參與到實驗活動中去，并且是一種實實在在的從思維到感情上的參與。另一方面，在參與過程中應該讓所有的學生都有所發展。好學生可以獲得較多的收獲，謀求更大的發展；差學生可以獲得基本的收獲，得到必要的發展。科學實驗教學要面向全

41、體學生，必須打破傳統的“單一”的“齊步走”的教學模式，建立以學生為主體的實驗教學模式。讓學生學會自主實驗的方法，達到個別發展的水平。實驗材料要適應學生自主實驗的需要，應具有多樣性和層次性。首先，材料應突破了數量上的限制，可以達到人手一份，能夠滿足學生獨立探究的需要，克服小組實驗中，有的當演員，有的當觀眾的弊端，可以有效地提高學生學習的參與率。其次，材料要滿足不同層次學生學習的需要，好學生可以多做幾次，差學生可以少做幾次。例如，河北版科學三年級上冊流動的水一課的活動2“讓小水輪轉起來”，可以設計一套具有多種變量的小水輪，如水流大小、水位高低、葉片多少、葉片大小、葉片角度、提重輪大小可變的小水輪（

42、如圖）。學生利用該材料除了研究小水輪轉得快慢與水流大小、水位高低有關之外，好學生還可以用它進一步研究小水輪轉得快慢與葉片多少、葉片大小、葉片角度、提重輪大小有什么關系。當然不要求所有的學生都完成每個實驗項目。材料應具有可變性。新課程理念強調學科的“探究性”，探究性實驗一個突出的特點就是要給學生留有發散的空間，獨立思考的余地，學生能夠從不同的角度，不同層面去發現問題、分析問題和解決問題。什么樣的實驗材料能夠滿足探究性實驗的需要呢？從材料的結構上講應該具有可變性，這樣才有利于培養學生的創造性。例如， “簡單機械實驗材料”讓學生設計滑輪組的實驗，學生想怎樣設計就怎樣設計，為滿足學生實驗需要，應提供給

43、學生足夠的滑輪、軸和有多個孔支架。再如，河北版科學三年級下冊鏡子一課的拓展活動 “鏡子反光游戲”，可以設計一個角度可變的角鏡（如圖），讓學生觀察角鏡的角度有大變小時，鏡子中像數的變化。學生會驚奇地發現當兩片鏡子夾角為0度時，里面會出現無數個像。材料應具有趣味性。新課程理念強調學生的“主體性”，就應該讓學生把學習當成一種“需要”，當成一種高興的事去做。小學生好奇、好玩、好動，喜歡色彩鮮艷、造型新穎的事物，喜歡游戲，喜歡動手操作。實驗材料應依據兒童的年齡特征進行設計。首先，從外觀上講，應設計紅、黃、藍、綠等色澤鮮艷的材料，這些材料都會給學生一種親切感，使他們見到材料會愛不釋手。其次，利用這些材料能

44、夠構建新穎的實驗模型，通過操作能呈現新奇的實驗現象，這些現象很容易引起學生的有意注意，誘發學生主動探究科學的欲望，形成良好的主動學習的品質。材料應該應具有環保、安全性。新的科學課程強調科學與技術、社會和環境之間的聯系。低碳、環保應貫徹到整個教學之中。實驗材料的選擇應符合環保要求，不可降解的材料像泡沫塑料等盡量不要設計。其次材料的安全性也是非常重要的。聽課中發現有的教師讓學生用小白藥片做溶解實驗，這不符合安全要求。記得有一次學生做電磁鐵有磁性的實驗，材料中沒有電池盒和開關，導線又過細、達不到足夠的長度，接通電流后會產生很強的熱，學生用手捏著線頭做實驗時燙得手直抖索。這種隱性的不安全因素必須要引起

45、我們的注意，從材料的結構上講，不管是顯性的還是隱性的都應該符合環保和安全的要求。（2）從實驗效率出發設計具體的實驗材料實物材料是首選的。小學科學是一門認物的學科，學生認識的對象是實實在在的客觀事物和現象。學生只有通過對具體的實物和現象的觀察，才能獲得真實的第一手資料，進而形成具體的科學知識。因此在設計材料時，實物材料是首選的，沒有實物材料選擇是標本，沒有標本再考慮音像資料，這是學科特點決定的。材料不是越多越好。蘭本達指出：“每個孩子都應該有足夠的材料。每樣東西的數目不一定和孩子們的人數相等，但是每個孩子都應該有足夠的、在探索相互作用中關鍵的材料。”例如，比如冀人版科學四年級下冊讓癟乒乓球鼓起來

46、活動1“液體受冷、受熱的研究”。該活動通過讓學生實驗觀察，分析現象，在此基礎上采取“枚舉歸納法”形成液體熱脹冷縮的知識。學生要進行“枚舉歸納”，最少要做3種液體（如水、柴油、醋）的實驗，這3種液體是每個組都必須要有的，其他液體學生可以自由準備。但材料不易準備的過多，盡量減少材料成本。材料不是檔次越高越好。材料的質地不是檔次越高就越好，因為最佳的實驗現象是我們追求的目標，只要能呈現最佳的實驗現象，材料的檔次越低越好。但在實際教學中，很多老師有這樣一個誤區，認為科技發展了，教學條件改善了，實驗材料的質地應該高一些，這樣才能與時代合拍。記得有位青年教師要在省年會上作冀人版科學四年級下冊讓癟乒乓球鼓起

47、來活動1“液體受冷、受熱的研究”一課，課前這位老師用青霉素小藥瓶給每個小組制作了3套實驗材料（如圖）。將盛有液體的裝置放到熱水中，細玻璃管中的液體馬上就會上升，再放到冷水中液柱會立即下降，實驗效果很好。但在現場作課時老師用500ml的大燒瓶取代了小玻璃瓶，結果將該裝置放到盛熱水的水槽中，玻璃管中的液柱沒有變化，老師讓學生把水槽中的水倒出來，再加熱水，連續兩次，玻璃管中的液柱才上升了一小節。學生把該裝置放到盛有冷水的水槽中，玻璃管中的液柱沒有變化，連續兩次換冷水液柱才下降了一截。該實驗由于時間過長導致教學任務未能完成。從該案例中你會受到什么啟示呢？材料還是身邊的好。目前，制約實驗開出率的客觀因素

48、主要有兩個：一是材料效果不好。很多實驗材料與教材實驗內容不配套，即使可用的一些實驗材料，由于質量較差也很難達到理想的實驗效果；二是材料的消費。材料消費是一筆很大的開支，學生活動的越充分，開支就越大。解決這兩個問題的最佳途徑是因地制宜準備材料。其實，教材中的實驗大部分都可以用身邊的材料替代，只要我們留心總會從你的身邊找到理想的材料。當然，我們還可以發動學生搜集和準備材料。這樣我們就可以降低實驗成本，提高實驗開出率和成功率，何樂而不為呢。總之，只要我們能夠從知識點入手考慮實驗材料的結構，從課程理念出發考慮實驗材料的內涵，從實驗效率出考慮具體的實驗材料，就能為每個實驗設計出一套有結構、有內涵、安全、

49、環保、高效的活動材料。（二）實驗操作技能實驗操作技能主要是指使用實驗儀器設備完成實驗任務的技能。科學實驗操技能是學生完成科學實驗過程中表現出來的實際的、專門的操作技術水平。1.選擇器材或儀器傳統實驗教學，學生實驗之前教師已給學生提供了進行實驗所使用的器材，學生不需要選擇儀器，只需根據教師提供的實驗器材進行實驗即可。這樣做不利于培養學生獨立解決問題的能力。探究性實驗教學主張在一定的條件下，設計讓學生選擇儀器進行實驗的環節，以培養學生選擇器材的能力。比如量筒的選擇。量筒是用來量取液體體積的一種玻璃儀器,一般有10ml、25ml、50ml、100ml、1000ml等規格。10毫升量筒每小格表示0.2

50、ml，而50ml的量筒每小格表示1ml .可見量筒越大，管徑越粗，由視線的偏差所造成的的讀數誤差也就越大。分次量取也能引起誤差。所以，實驗中應根據所取溶液的體積，盡量選擇能一次量取的最小規格的量筒。思考：分別量取24lm、52lm的液體選擇什么規格的量筒。2.掌握基本儀器的使用方法。學生學會使用基本的儀器是小學科學實驗教學的目標之一。在科學實驗教學中，常用的基本儀器有：放大鏡、刻度尺、天平、測力計、量筒、試管、酒精燈、燒杯、燒瓶等。對于這些儀器，要了解它們的名稱、原理、構造、性能、特點及注意事項。對于各種儀器的基本操作，教師都要做出示范表演。學生要通過教師規范的動作，掌握正確的實驗操作方法。切

51、記，儀器的使用方法是不能探究的，要采取講授、演示、閱讀等方法，讓學生掌握，嚴格按照實驗守則去做。3.組裝實驗模型的技能在實驗中，往往需要將多個儀器或器材進行組裝，配合使用。無論是一個實驗模型的各個部位的裝配，還是多個儀器和儀器的組裝，都必須做到正確、合理和完善。教師要指導學生組裝實驗模型時，應注意以下幾點：第一，認真預設實驗過程中可能出現的問題，并制定相應的應急方案；第二，根據實驗目的設計有結構的材料；第三，對模型構建中的技術關鍵進行具體的指導。課前教師要先試一試，由初試結果，確定指導學生組裝實驗模型的技術關鍵。（三）指導學生實驗猜想的技能1.猜想、預測和假說的相互關系。猜想是基于人們的一種直

52、覺推論，這種推論可以沒有事實的根據，也不需要實際的證實，只需要邏輯上的證明即可。科學預測是基于一種經驗和數據，而做出的邏輯推理，預測結果的正確與否需要和事實相對照。科學假說則是“根據已知的科學事實和科學原理，對所研究的自然現象及其規律性提出的一種假定性的推測和說明。 2.猜想和預測的作用。（1）猜想與假設具有承上啟下的作用。猜想是科學探究的程序之一，它在科學探究活動中起著承上啟下的作用。它既是學生在探究之前對研究問題所進行的一種科學預見性思考，又是制定探究計劃、設計實驗方案的前提根據，是學生選擇實驗方法和實驗材料的基礎，可以為收集信息，分析、處理和解釋信息提供一個大致的框架。而且，科學探究的結

53、論也是圍繞著猜想進行的，探究報告最終需要對猜想是否得到驗證，作出明確的結論。 （2）有利于激發學生的學習興趣。興趣是學習的最好老師，當一個學生對某個學科、問題發生興趣時，他就會積極思考，想方設法去解決所遇到的問題而猜想就能調動起學生的積極性因為猜想是從學生所熟悉的知識或事實出發，這就降低了問題的難度，從而具有較好的可接受性恰當的運用猜想，很容易使學生的興趣放到被研究的事物上來。（3）凝聚學生的注意力。“注意”，是一個古老而又永恒的話題。俄羅斯教育家烏申斯基曾精辟地指出：“注意是我們心靈的惟一門戶，意識中的一切，必然都要經過它才能進來。”猜想與假設可以溝通新舊知識之間的聯系，激發了他們探究的欲望

54、，凝集學生的注意力。 （4）培養學生的發散思維、想象力和創造性思維能力。對問題提出猜測與假設能有效地培養學生的發散思維、想象力和創造性思維能力。猜想的過程是一個思維發散的過程可以有效培養學生的創造性思維能力，假設的過程是一個判斷、對比、推理的過程，可以有效培養學生的邏輯思維能力。另外，教學中還可以讓學生充分展現其內在的思維過程。為自己的假設說明理由，也是培養學生思維能力的有效方法。思維是智力的核心，因此重視猜想與假設的過程可以發展學生的智力。4.指導養學生猜想與假設的技能。（1）營造猜想的氛圍. 心理學研究表明，學生在沒有精神壓力和心理負擔、心情舒暢、情緒飽滿的情況下，大腦皮層容易形成興奮中心

55、，注意力、想象力等心理活動就會處于積極狀態，從而產生思維的火花。如果教師給學生的是一種無法親近的感覺，那么，即使學生在學習過程中有自己的猜想，他也不敢進行表達，當然也就無法對學生的猜想能力進行培養和訓練。因此，教師要善于營造一種利于猜想的寬松、民主的課堂氛圍，建立平等的師生關系，讓學生產生猜想的心理安全感，使思維進入興奮點，這樣，才有利于學生做出大膽的猜想。 （2）創設情景引發學生的猜想. 探究教學重視問題情境的創設，以引起學生的好奇心和求知欲，激發學生的學習興趣和探究的欲望，使學生發現并提出問題。由于學生不可能像科學家那樣在紛繁復雜的自然現象面前，根據自己豐富的知識經驗和敏銳的感覺提出科學的

56、猜想，因此，教師要積極創設符合客觀事實的問題情境，使創設的情境對學生的猜想具有一定的啟發性和暗示性，這樣在猜想時，學生就會有一個較為明確的方向，不至于憑空設想、胡編亂造，做出一些漫無邊際的猜想。 （3）提供必要的事實為基礎.（4）提供必要的思路或方法。常用的方法有四種：因果法 根據事物之間的因果關系，運用演繹推理的方式進行猜想。如：猜想“晝夜是怎樣形成的”、“沙洲是怎樣形成的”等。分析法 對各項條件逐項進行分析猜想，最后得出最基本的猜想。如鐘乳石的形成。類比法 類比是根據兩個對象的相似關系受到啟發而產生類推的一種解決問題的思考策略。運用類比思考的方法可以進行類比猜想，提高學生的猜想能力。如：猜

57、想“青年山脈是怎樣變成老年山脈的？”（與生活經驗進行類比），猜想“降落傘降落的速度與什么有關？”（與“神五”降落傘類比）。推理法 【案例】指導學生對 “小水輪轉得快慢與什么有關”的問題進行猜想與假設是本節課的難點。為突破這一難點，可以計劃分兩步進行：首先指導學生對小水輪轉得快慢與什么有關的問題進行猜想，該環節可以引導學生從小水輪為什么會轉動（水輪的結構）上進行指導。一般情況下教師指導到位，學生會猜想到小水輪能夠轉起來與水流的大小、水流的高低、葉片多少、葉片的角度、葉片的大小、水流與葉片上的著落點有關。在猜想的基礎上要指導學生做出這樣的假設：水流大轉得快，水流小轉得慢；水流高轉得快，水流低轉得慢；葉片多轉得快，葉片少轉得慢；葉片與軸垂直轉得快，葉片與軸不垂直轉得慢；葉片大轉得快，葉片小轉得慢；水流落在葉片的頂端轉得快，水流越接近軸轉得越慢。該環節可以用下列簡圖表示：怎樣讓小水輪轉得更快探究主題猜想 假設快 慢