小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料改進(jìn)和創(chuàng)新的實(shí)踐與研究

小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料改進(jìn)和創(chuàng)新的實(shí)踐與研究實(shí)施科學(xué)新課程以來，我們看到我們的科學(xué)課堂上呈現(xiàn)這樣的景象：學(xué)生通過操作實(shí)驗(yàn)器材，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行科學(xué)探究活動(dòng)，經(jīng)歷科學(xué)探究過程，體驗(yàn)科學(xué)探究帶來的樂趣。實(shí)驗(yàn)材料成了小學(xué)科學(xué)課中一個(gè)相當(dāng)重要的組成部分，它是學(xué)生開展科學(xué)探究的基礎(chǔ)，也是科學(xué)探究有效性的一個(gè)基本保證。但是，在實(shí)際的教學(xué)中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備起來存在很大的問題，解決不好直接影響科學(xué)探究的有效性。問題一：舊材料滿足不了新需要科學(xué)課的前身是常識(shí)課，原來的常識(shí)儀器室和實(shí)驗(yàn)室很自然就成了現(xiàn)在的科學(xué)儀器室和實(shí)驗(yàn)室。在儀器室中，以前配備的許多常識(shí)儀器，有酒精燈、鐵架臺(tái)、機(jī)械實(shí)驗(yàn)盒、靜電實(shí)驗(yàn)盒、物體沉浮實(shí)驗(yàn)盒等等，很自然成了科學(xué)課的實(shí)驗(yàn)材料。但是作為科學(xué)老師都知道，雖然有的儀器在新課程教學(xué)中還是可以用的，比如酒精燈、鐵架臺(tái)之類的。但是還有一些利用起來的問題卻很多，像物體沉浮實(shí)驗(yàn)盒，雖然科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)沉和浮單元也有探究有關(guān)物體沉浮方面的知識(shí)，但是新教材的內(nèi)容和原來常識(shí)課有一定的區(qū)別，提出了新要求，如“物體的沉浮和它的輕重有關(guān)系嗎？”、“物體的沉浮和它的大小有關(guān)系嗎？”，原來的實(shí)驗(yàn)材料顯然滿足不了新的探究活動(dòng)。問題二：新材料無法配備齊全新課程實(shí)施后，上級(jí)要求學(xué)校為每冊(cè)的科學(xué)教材配備一套新的實(shí)驗(yàn)材料——科學(xué)工具箱，在這個(gè)工具箱中，有一些相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)材料，比如塑料量杯、溫度計(jì)、小車、地球儀等一些可以長期重復(fù)使用的材料和高錳酸鉀等一些化學(xué)物品。除此以外，每學(xué)期每位學(xué)生還征訂了一份科學(xué)配套學(xué)具，有綠豆種子、綠豆發(fā)芽實(shí)驗(yàn)盒、電池等等。這些材料為科學(xué)儀器室注入了新的活力，充實(shí)了科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料的隊(duì)伍。但是，盡管如此，在科學(xué)教學(xué)中，依然碰到了許多來自材料方面的問題，主要是那些不能長期保存的材料，像油菜花、發(fā)芽的蠶豆、做生態(tài)瓶需要的魚、水草等，必須由教師或?qū)W生本人適時(shí)、及時(shí)準(zhǔn)備，有關(guān)部門很難在學(xué)期初統(tǒng)一配備。還有部分材料代價(jià)很大，如果有關(guān)部分統(tǒng)一配備，必然會(huì)造成學(xué)生學(xué)費(fèi)的加重，給一部分經(jīng)濟(jì)困難學(xué)生帶來麻煩，這與義務(wù)教育階段讓人人都讀得起書的政策又是相違背的，所以只好忍痛割愛，不把這些材料配備進(jìn)去，那教學(xué)時(shí)勢(shì)必又要由教師或?qū)W生本人準(zhǔn)備，這又增加了實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備的難度。問題三：教師、學(xué)生自己準(zhǔn)備材料情況不樂觀小學(xué)科學(xué)教師工作量大，專職教科學(xué)的，一般課都在15節(jié)—20節(jié)左右，不僅要花時(shí)間備課、上課和批改外，還可能教著好幾個(gè)年級(jí)的科學(xué)課程，在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料可想而知；常常上完一節(jié)實(shí)驗(yàn)課材料還沒收拾好，下一節(jié)課鈴聲已經(jīng)響了，學(xué)生已經(jīng)來了，可材料還沒準(zhǔn)備好。所以有時(shí)就會(huì)出現(xiàn)教師只準(zhǔn)備本人的實(shí)驗(yàn)材料，在課堂上作一下演示實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象。兼職老師更是不用說了，一般已經(jīng)在教學(xué)語文或者數(shù)學(xué)等，這些課本身就需要花大量的時(shí)間。而且還有的科學(xué)老師還擔(dān)任著班主任等職位，科學(xué)課的準(zhǔn)備材料更是不言而遇了。而科學(xué)材料的準(zhǔn)備又需要很多的時(shí)間和精力，兼職教師就很難再有功夫去完成了，常常會(huì)感到心有余而力不足?？茖W(xué)材料除了教師準(zhǔn)備外，還有許多時(shí)候我們教師會(huì)讓學(xué)生自己準(zhǔn)備。但是實(shí)際情況與我們的想象有一定的距離，讓學(xué)生準(zhǔn)備材料的情況不太樂觀。有的學(xué)生總是忘帶材料了，有的學(xué)生準(zhǔn)備的材料不符合實(shí)驗(yàn)要求了，總之，問題很多，情況不太樂觀。由此，我們更深刻認(rèn)識(shí)到：對(duì)于教學(xué)一線尤其是地處農(nóng)村的小學(xué)科學(xué)教師而言，能有意識(shí)關(guān)注、積極地參與活動(dòng)材料的改進(jìn)工作，整理形成一套符合地域特點(diǎn)、適合教學(xué)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)材料和一份實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備指導(dǎo)方案，將會(huì)大大方便一線科學(xué)教師課前的工作量，同樣會(huì)更精細(xì)地滿足學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的需要。無錫市天一實(shí)驗(yàn)小學(xué)潘利峰《服務(wù)探究，選擇有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)材料》中指出：探究既是科學(xué)學(xué)習(xí)的目標(biāo)，又是科學(xué)學(xué)習(xí)的方式，親身經(jīng)歷以探究為主的學(xué)習(xí)活動(dòng)是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的主要途徑?？茖W(xué)探究活動(dòng)依賴于科學(xué)研究的材料，材料引起學(xué)習(xí)，材料引起活動(dòng)。教育學(xué)原理認(rèn)為，從材料本身出發(fā)來組織教學(xué)，既符合兒童的認(rèn)知特點(diǎn)，又符合世界物質(zhì)性的基本觀點(diǎn)。在探究學(xué)習(xí)中，教師能否為學(xué)生提供生活化、典型、合適、豐富、有結(jié)構(gòu)的探究材料，是學(xué)生進(jìn)行探究學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。學(xué)生只有對(duì)材料加以觀察、操作和思考，才能形成合理的科學(xué)概念，產(chǎn)生正確的科學(xué)認(rèn)知，領(lǐng)會(huì)科學(xué)的過程和方法，感悟科學(xué)精神，因此教師選擇合適的實(shí)驗(yàn)材料，往往影響到課堂教學(xué)的效果，怎樣選擇合適的、具有探究生命活動(dòng)周期的實(shí)驗(yàn)材料，對(duì)于教師組織的科學(xué)探究活動(dòng)尤為重要。江蘇省名教師、自然學(xué)科特級(jí)教師、蘇州市葉圣陶實(shí)驗(yàn)小學(xué)校長張洪鳴作《科學(xué)探究需要有結(jié)構(gòu)的材料》報(bào)告中指出“搞科學(xué)”——“有結(jié)構(gòu)的材料”“巧婦難為無米之炊”，課堂教學(xué)要讓學(xué)生經(jīng)歷、體驗(yàn)，要活動(dòng)。怎么才能活動(dòng)呢？空口說白話，黑板上種田，不是胡扯嘛，要有點(diǎn)東西才行。這東西就是材料，材料是死的，怎樣使死的材料活起來呢？這就必須加上老師的智慧，根據(jù)一堂課的教學(xué)目標(biāo)，精心選擇，精心設(shè)計(jì)，為學(xué)生的探究活動(dòng)提供典型的教學(xué)材料，這樣的有機(jī)組合，便稱為“有結(jié)構(gòu)的材料”。七、課題研究總結(jié)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)課教學(xué)中一種重要的教學(xué)活動(dòng)類型，它能很好地培養(yǎng)學(xué)生的觀察、動(dòng)手、思維、合作、創(chuàng)造等能力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中，應(yīng)以科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)為準(zhǔn)則，運(yùn)用一定的創(chuàng)新技術(shù)，創(chuàng)造性地選擇和使用實(shí)驗(yàn)材料，讓學(xué)生感受到實(shí)驗(yàn)材料在探究活動(dòng)中的重大作用和意義，真正培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、探究欲望和創(chuàng)造精神。實(shí)驗(yàn)材料的創(chuàng)新，一定要避免過去那種“一張實(shí)驗(yàn)桌，材料就幾樣”的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑蠼處熖峁┐罅控S富的實(shí)驗(yàn)材料供學(xué)生選擇；要根據(jù)實(shí)際情況創(chuàng)造性地尋找和使用材料；實(shí)驗(yàn)材料的擺放不要只局限于實(shí)驗(yàn)桌，要充分利用廣闊的空間?？茖W(xué)教材中實(shí)驗(yàn)材料的提供大多是具有普遍性的，不一定能滿足每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的要求，或者在實(shí)驗(yàn)操作的過程中會(huì)有一些不方便之處。因此，很有必要?jiǎng)?chuàng)造性地選擇和使用實(shí)驗(yàn)材料，更多地根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的需要和本地實(shí)際選擇和使用材料：對(duì)同一個(gè)實(shí)驗(yàn)，材料的確定可以不同，不要求全體學(xué)生千篇一律地使用同一類型的材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而應(yīng)力爭做到多種多樣，各取所需；同樣，同一種實(shí)驗(yàn)材料，在不同的實(shí)驗(yàn)中也能發(fā)揮不同的作用，解釋不同的科學(xué)道理；材料的選擇還要從教學(xué)成本考慮，盡量使用身邊易得的材料，使用學(xué)生感興趣的材料；實(shí)驗(yàn)材料的創(chuàng)新還包括對(duì)原有材料的改進(jìn)、替代和更新。因此，課前準(zhǔn)備好合適的、有結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)材料是學(xué)生愛上科學(xué)課、進(jìn)行有效探究學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。但是，較多實(shí)驗(yàn)材料不好準(zhǔn)備是科學(xué)教師的共識(shí)。經(jīng)過我們課題組的討論，我們可以從以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新：（一）積極學(xué)習(xí)其他教師的實(shí)驗(yàn)材料改進(jìn)科學(xué)課作為新課程下的一門新的學(xué)科，擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)和提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重任，它的學(xué)科地位不容忽視。有些老師可能對(duì)它還不是非常了解，以為和以前的常識(shí)課差不多，還是一門副科。尤其是兼課老師，認(rèn)為只有自己另外教的語文、數(shù)學(xué)才是主課，這樣的認(rèn)識(shí)我們會(huì)阻礙我們的行為。所以我們要在思想上認(rèn)識(shí)這門學(xué)科的重要性，正確認(rèn)識(shí)科學(xué)課教學(xué)的特點(diǎn)，有必要對(duì)所有科學(xué)教師進(jìn)行科學(xué)課程的系統(tǒng)培訓(xùn)，加強(qiáng)理論的學(xué)習(xí)，無論是專職還是兼課教師都應(yīng)該多外出聽課學(xué)習(xí)，開開眼界，看看別的教師是如何準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料的，從而做好學(xué)生科學(xué)課學(xué)習(xí)的引領(lǐng)，讓學(xué)生都有機(jī)會(huì)參與到科學(xué)探究活動(dòng)中來，親身體會(huì)探究活動(dòng)的樂趣。如教學(xué)五下單擺的內(nèi)容時(shí)，根據(jù)書上插圖準(zhǔn)備材料是不理想的，鐵架臺(tái)上的橫桿太短，擺錘擺動(dòng)時(shí)很快就會(huì)碰上鐵架臺(tái)的豎桿。擺線如何固定才能既讓它自如地晃動(dòng)又便于調(diào)節(jié)長短也是問題。在網(wǎng)上視頻中觀摩了李家緒老師教學(xué)的《擺的研究》后，通過加長橫桿，借助夾子，很快解決了這些難題，增強(qiáng)了教學(xué)效果。（二）整理實(shí)驗(yàn)室中已有材料，合理利用現(xiàn)有材料學(xué)校儀器室中有著許多原常識(shí)課教學(xué)時(shí)留下來的材料。這些實(shí)驗(yàn)材料雖然不能滿足現(xiàn)在科學(xué)課教學(xué)的實(shí)驗(yàn)需要，但是它們卻還后很大的價(jià)值，完全可以好好利用。有許多的實(shí)驗(yàn)器材不管是以前的常識(shí)課還是今天的科學(xué)課都用得上的。如酒精燈、燒杯、鐵架臺(tái)、放大鏡、水槽、彈簧秤、溫度計(jì)啊等等，只要我們對(duì)它們進(jìn)行充分的篩選、整理、修復(fù)、歸類，用得著的時(shí)候多著哪。所以我們要好好的保管，發(fā)揮他們的應(yīng)有功能。再如原來常識(shí)教學(xué)中的杠桿實(shí)驗(yàn)盒、冷熱實(shí)驗(yàn)盒，光學(xué)實(shí)驗(yàn)等等，雖然盒里的材料不全能用得上，但通過整理，里邊我們還是會(huì)發(fā)現(xiàn)許多科學(xué)課上用得著的好材料的如杠桿實(shí)驗(yàn)盒中的杠桿尺、簡單機(jī)械盒中的滑輪等器材，質(zhì)量還是很不錯(cuò)的，經(jīng)久耐用，效果不見得比科學(xué)材料箱中的差。科學(xué)工具箱中的科學(xué)材料都是經(jīng)過專家們研究制造的，又與科學(xué)教材配套，可以說為科學(xué)教師的材料準(zhǔn)備節(jié)省了不少時(shí)間和精力，箱中的材料雖還不能說是盡善盡美但總體還是不錯(cuò)的。如六下的小電動(dòng)機(jī)、拱形橋等，我們要用好它。在備課的過程中對(duì)工具箱中的實(shí)驗(yàn)材料做到心中有數(shù)。而對(duì)于箱中的一些易耗品，我們用好后要及時(shí)添置，以備下次的使用。（三）教師應(yīng)該積累以往材料一些科學(xué)材料的準(zhǔn)備是不能一朝一夕就能完成得到的，所以科學(xué)老師要做個(gè)有心人。平時(shí)注意材料的收集整理，變廢為寶，積少成多。不要等到今天要上這個(gè)內(nèi)容要用到這種材料才想到當(dāng)初那個(gè)材料可以用上而沒留下。有些材料如可樂瓶，對(duì)于其它學(xué)科的老師來講可能是垃圾要扔掉的，但對(duì)于我們科學(xué)課來講卻是寶貝，許多時(shí)候要用到它，再如硬紙板、壞了的乒乓球等它們是研究抗彎曲能力的好材料；還有生活中的一些石頭，可能很少有人去關(guān)心研究它，但在我們的科學(xué)課上就有這樣的內(nèi)容安排?！陡鞣N各樣的巖石》就是要我們?nèi)パ芯繋r石的組成和巖石的特性。所以我們平時(shí)可以多撿一些象花崗巖、長石之類的巖石以備上課時(shí)用，且?guī)r石不易消耗可以長期保存，填補(bǔ)學(xué)校儀器室材料的不足?？茖W(xué)課實(shí)施的第一個(gè)輪回中，新材料還未配下來或根本就沒有，實(shí)驗(yàn)材料相當(dāng)缺乏。這個(gè)時(shí)侯任教的教師要準(zhǔn)備的材料尤其得多。這個(gè)時(shí)侯老師要把辛辛苦苦準(zhǔn)備的材料好好保存，學(xué)會(huì)積累以備后用。當(dāng)下一屆老師任教到相應(yīng)內(nèi)容時(shí)也可以少花一點(diǎn)時(shí)間，減少一點(diǎn)后邊任課老師的準(zhǔn)備時(shí)間。（四）動(dòng)手自制，替代專用不足材料實(shí)驗(yàn)室的材料并不能完全滿足每一課的需要，有的實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)室里根本就沒有，這個(gè)時(shí)候我們就要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)自己來設(shè)計(jì)制作實(shí)驗(yàn)器材。在研究《固體的熱脹冷縮》時(shí)，學(xué)校里大都只有銅球這樣一種可以研究熱脹冷縮的實(shí)驗(yàn)材料。而一種材料如何讓學(xué)生信服固體有熱脹冷縮的特點(diǎn)呢？于是我就想在做其它金屬材料的熱脹冷縮的實(shí)驗(yàn)，苦于儀器室里沒有這樣別的器材，我就和其他幾個(gè)科學(xué)老師自制器材。由于其他的材料的熱脹冷縮現(xiàn)象不明顯，我就想到利用指針的偏轉(zhuǎn)來將試驗(yàn)中材料受熱或遇冷產(chǎn)生的現(xiàn)象進(jìn)行放大，使學(xué)生看到了實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，得出了正確的結(jié)論。再如五年級(jí)科學(xué)教材中的《光》單元中，在研究不同顏色物體吸熱能力強(qiáng)弱的對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們?cè)O(shè)計(jì)制作了一個(gè)利用白熾燈照射，不同顏色試管內(nèi)空氣膨脹快慢的對(duì)比試驗(yàn)，由于空氣受熱膨脹速度比較快，所以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象十分明顯，這遠(yuǎn)比教材中將溫度計(jì)放入不同顏色的紙袋中，看溫度計(jì)上的讀數(shù)上升的快慢的研究效果好得多，也節(jié)省了許多課堂上時(shí)間。（五）引發(fā)學(xué)生興趣，讓學(xué)生能自發(fā)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料有些科學(xué)課堂上要準(zhǔn)備的材料有很多，有些時(shí)候要準(zhǔn)備的材料需要專業(yè)人士的幫忙，這個(gè)時(shí)候完全依靠教師自己的力量也許就難以完成，這個(gè)時(shí)侯我們不妨想想其他辦法，如學(xué)生就是一個(gè)不錯(cuò)的資源。在材料的準(zhǔn)備中我就經(jīng)常請(qǐng)學(xué)生協(xié)助我準(zhǔn)備材料。別小看學(xué)生，他們會(huì)幫上不少忙。難度大的他們會(huì)發(fā)動(dòng)他們的家長協(xié)助老師的材料準(zhǔn)備。針對(duì)所教的學(xué)生，我采用獎(jiǎng)勵(lì)激發(fā)學(xué)生的興趣。我覺得這是最普通的方法，也是最實(shí)用的方法，然而也是我們老師經(jīng)常會(huì)忘記的方法。有時(shí)一個(gè)班只有幾個(gè)同學(xué)準(zhǔn)備了令人滿意的材料，這時(shí)老師可能會(huì)很不開心，往往只想著怎樣教育他們！其實(shí)，這個(gè)時(shí)候就可以好好的獎(jiǎng)勵(lì)那幾個(gè)準(zhǔn)備的好的同學(xué)，效果肯定不會(huì)比板著臉批評(píng)教育差！比如在《比較水的多少》一課中要用到幾十個(gè)大小不同的塑料瓶，這完全可以讓學(xué)生去準(zhǔn)備，到自己家里找找，課堂上用的幾個(gè)根本不是問題。再如《蝸?！贰厄球尽返刃?dòng)物的研究，課中用到的這些蝸牛和蚯蚓最好也還是讓學(xué)生自己去準(zhǔn)備。在材料的尋找過程中學(xué)生對(duì)這些小動(dòng)物的生活環(huán)境和生活習(xí)性會(huì)有一個(gè)全面的了解，也增長了不少相關(guān)的課外知識(shí)。既然這樣就讓學(xué)生自己去準(zhǔn)備，何樂而不為呢？再如研究《磁鐵的性質(zhì)》《我們周圍的材料》的時(shí)候，我們可以讓學(xué)生去準(zhǔn)備各種各樣的材料，用豐富的材料來研究它們能不能被磁鐵吸引、以及軟硬、柔韌性等，材料越多對(duì)于結(jié)論的科學(xué)得出更有價(jià)值、更帶有普遍性。我們的學(xué)生來自于不同的家庭，每一個(gè)家庭又有不同的背景，所以教師在讓學(xué)生準(zhǔn)備某些材料時(shí)，可以充分利用學(xué)生的家庭資源。如在講動(dòng)物的一生的時(shí)候，我就讓一些來自于農(nóng)村的學(xué)生去準(zhǔn)備，農(nóng)村的孩子家里養(yǎng)蠶的比較多，又有桑樹的優(yōu)勢(shì)，我就讓學(xué)生帶一些來供同學(xué)們觀察。再如五年級(jí)第一學(xué)期“運(yùn)動(dòng)與力”單元中要講《我們的小纜車》一課，課中要用到許多墊圈或螺帽，利用墊圈或螺帽的重力來牽引小車，從中發(fā)現(xiàn)墊圈或螺帽越多小車行駛的速度就越快的結(jié)論?？墒菍?shí)驗(yàn)室里根本就沒有這樣的材料。當(dāng)我了解到任教的班級(jí)中有幾個(gè)學(xué)生家里就開螺絲廠的，就和這些學(xué)生的家長取得聯(lián)系，讓孩子帶一些來供我們課堂上研究使用。這位家長聽說老師上課要用到小墊圈，就主動(dòng)教孩子帶了一些墊圈送給學(xué)校實(shí)驗(yàn)室。兵馬未動(dòng)，