小学科学趣味实验的开发研究探微.doc

小学科学趣味实验的开发研究探微摘要小学科学是以培养学生科学素养为宗旨的科学启蒙课程，同时又是一门以实验为基础的综合学科，实验教学在小学科学课的学习中发挥着无可替代的作用，小学科学实验的开发突出了过程与方法的重要性,更强调学生在实验过程中的主体性体验。针对本区域小学生科学素养的现状，我们提出了通过开发低成本的趣味实验来培养小学生的科学素养，并对培养的途径和策略进行了探讨。关键词：小学科学 趣味实验 开发一、小学科学趣味实验开发的研究背景新课程改革后，科学教材发生了较大的变化，科学实验随着教育理念的变化也随之发生了改变，由原先注重知识教学过渡到注重培养学生的探究能力和激发学生的创造精神，由注重实验结果过渡到探究过程。在这一转变中，很多学校及教师产生了不适应，尤其是科学探究背景下的小学科学实验，对教师、学生及实验器材都提出了更高的要求，造成了实验的趣味性及可操作性下降，教师实验设计敷衍了事，学生对实验不甚了解，影响了科学教学的质量，学生的科学素养不仅没有得到有效提高，反而在低水平徘徊。针对以上现状，我们进行了小学科学趣味实验开发与应用的研究，旨在改变科学实验操作繁杂，趣味性不高，对师生的吸引力下降的现状，设计一些简单易行、趣味性强、实验器材通用性大，并且符合课标要求的实验设计，并且能根据趣味实验的要求，采用就地选材料的原则，利用学生生活中的一些器具作为替代，完成教材中的一些科学实验，总结案例，编撰成操作指南。二、小学科学趣味实验开发的研究范畴1、对现有教材中实验的趣味性开发目前，小学科学课上的实验，有的依然保留有中学理、化、生等实验的痕迹，操作难度大，没有什么趣味性，导致学生不太喜欢上实验课，很多实验只有老师包办代替，草草了事。例如：苏教版小学科学四年级下册中关于“摆”的研究，教材中安排了这样一个实验，要求每组设计一个“摆”，使“摆”在15秒内摆的次数分别为7次，8次16次。在实际操作中我们发现，这个定量实验要求非常高，对小学生来说，难度较大。学生花费了大量的时间用于研究如何控制摆动次数来符合实验要求，而真正对于到底是什么因素决定了摆的次数却逐渐模糊，实验操作的复杂性对于教学反而变成了一种干扰。事实上，在小学阶段，只要求学生通过经历探究过程，初步了解到摆动次数只与摆长有关，与摆幅大小、摆的重量无关，教学目标已经达成，至于怎样通过较为精确的摆长设计来达到规定数目的摆动次数，是无关紧要的。这样的实验，貌似可以通过探究实验来培养学生的定量实验的素养，但对于小学生来说，趣味性大为降低，学生在多次探索，多次失败之后产生了危难情绪，严重挫伤了学习积极性。为此，我们对这个实验进行了趣味性的开发，在学生进行摆动次数与哪些因素有关的猜测之后，要求学生将事先准备好的细绳和螺母连接起来，制作一个摆，然后将两把椅子背靠背，中间拉上一根长绳子，将摆系在长绳上，通过改变螺母的数量和绳子的长短来改变摆的重量和摆幅，多次实验后探究摆的运动规律。改动之后的实验操作难度大为降低，趣味性增强，学生乐在其中，既经历了探究过程，也能在有限的课堂教学时间内掌握一些科学知识。2、对现有教材中实验的补充性开发小学科学课程标准提出：要让学生经历科学的探究过程。目前，因受器材限制，尤其是大班教学，学生真正参与实验的很少，大多数学生只是做为看客。而趣味实验因取材方便，基本可以做到人人参与，可以让更多的学生经历科学探究过程，使得教学面向全体落到实处。苏教版小学科学三年级下册使沉在水里的物体浮起来中，安排了一个使小潜艇浮上来或者沉下去的实验。实验器材是一个塑料的潜艇模型，一个注射器，中间用塑料管连接，通过注射器来控制潜艇模型中水的重量，来控制潜艇模型的上浮和下沉。这个实验所用的实验器材为教材配套的套材，很多学校配备的数量有限，只能按实验大组进行分组实验，能动手操作的学生寥寥无几，绝大多数学生围在一起作为观众，在人多的学校甚至有的学生只能远远的看个大概，学生探究的兴趣大打折扣。有鉴于此，我们对这个实验进行了趣味性的补充开发。一部分学生利用现有套材进行实验，另一部分学生通过自带实验器材，进行同质异形的补充实验。实验操作如下：在眼药水小瓶中装一些水，将螺母（或橡皮泥）套在小瓶的瓶口，使小瓶刚好倒立在装有水的大的可乐瓶中，小瓶的底部露出水面一点点；盖好可乐瓶瓶盖，用手轻轻地压扁可乐瓶，再轻轻地放手，观察小瓶的沉浮。学生在实验中发现，用手轻压可乐瓶，水进入小瓶，小瓶向下沉，轻放可乐瓶，小药瓶中的水因压力变小流出，小药瓶上浮。为了增强实验的效果，小药瓶中装上清水，可乐瓶中滴上一滴红墨水染色，实验的效果会更加明显。因为实验器材均来自于生活实际，容易获得，可以使更多的学生参与到实验中去，与教材的实验进行对照，虽然实验所用器材的外形不一样，但实验现象和现象背后的原理都是一样的，学生的学习热情都被充分地调动起来，教学成效显著增强。3、对课外趣味实验的拓展性开发科学探究活动是一个连续的过程，很多科学实验活动不可能在一节课内得以解决，需要课外继续开展。同时，一些和课堂实验相关的探究活动也是科学学习的重要内容，需要在课外进行操作和实践，可用于解决一些实际生活中碰到的问题。 由于受到课堂是学习主阵地的传统意识的影响，学生总是把学习活动印刻在课堂上，因此，他们离开课堂主动开展实验的习惯很难养成。主要原因一是其他学科（最主要的是语、数、外）学习任务繁重，学生没有时间主动进行课外探究；二是课外延伸的探究活动趣味性不强，作业的意味浓厚，不能激发学生主动积极的探究激情。仍旧举“摆”的实验作为例子，在课堂教学中，学生通过实验发现摆的摆动次数只与摆长有关，与摆的重量和摆幅无关后，我们积极引导学生进行摆的拓展性实验。实验操作如下：制作两个摆长一样的摆，系在一根拉紧的绳子上，拉动其中一个摆让其摆动，观察另一个摆的摆动，探究它的运动规律。这是一个共振现象，实验中，两个摆的长度相等，当摆动其中一个摆时，它会通过绳子向第二个摆传递振动。振动触动了第二个摆的自然频率，从而使第二个摆和第一个摆以相同的频率摆动，出现了共振现象。这个实验看似简单，但蕴含的科学道理却比较深刻，可以作为课外继续探究的内容，从而引导学生通过简单有趣的科学实验，去探究更多的科学奥秘。三、开发小学科学趣味实验的应用领域1、丰富课堂实验教学内容课堂教学是培养小学生科学素养的主阵地，开发趣味实验是在有限的课堂教学时间内高效地达成培养目标的途径之一。苏霍姆林斯基曾经说过：“在人的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，希望自己是一个发现者、研究者和探索者，这种需要，在儿童的精神世界里更为强烈。小学生在科学课上对实验较感兴趣，好奇心也较强，但这种兴趣和好奇心难于持久，处于一种较低级的水平，仅仅是“好玩”而已。小学趣味实验的开发，因为贴近学生生活实际，尽最大限度地让学生能参与到实验当中，有助于维持小学生较为持久的学习兴趣，使小学课堂充满童趣，焕发探究的活力。我们提倡小学生研究科学要向科学家一样经历探究过程，但我们反对将小学科学研究成人化，过于严谨的探究过程不仅无助于小学生科学素养的形成，物极必反，有的时候反而是一种挫伤甚至是打击。我们理想的小学科学课堂应当是人人动手，人人参与，充满童趣，“好玩”的课堂。开展一系列的趣味实验活动，对于丰富当下的小学科学课堂教学，大有裨益。2、为学校“科技周”、“科技节”等活动提供素材在科学教育日益受到重视的今天，不少学校每年都会定期举办“科技周”、“科技节”等活动，试图营造浓郁的科学氛围，但往往苦于没有什么素材，“科技周”、“科技节”办的枯燥乏味，只是学生搞几个小制作，制作一份科技小报等草草收场，造成看热闹的多，动手的少，简单“仿制”的多，创新的少，网上资源摘抄的多，动脑思索的少的尴尬局面，科技教育徒有形式，对学生科学素养的培养很难有什么大的触动和推进。趣味实验的开发，为小学生在“科技周”、“科技节”等活动上提供了丰富的表现素材，可以让更多的学生在这一平台上得以展现。学校可以举办“趣味实验大擂台”等活动，学生既可以做一些已经做过的趣味小实验，也可以自行开发一些趣味实验。学生有事可做、愿做，有话可说、愿说，学校科技活动也就有了更多的实质性内容，同时，趣味实验有了更广泛的认识基础，更加深入人心，师生、家长都可以成为趣味实验的开发者和应用者。3、组建家庭“小小科学实验室”爱迪生的母亲为11岁儿子建在自家地窖里的“实验室”成就了一位伟大的发明家，而温州市实验小学以“创适合每个孩子发展的教育”为宗旨，引导孩子们异想天开，建起了数量众多的“家庭实验室”的做法，也给我们提供了非常好的启示。科学教育的最终目的，不仅仅是让学生掌握多少现有的科学知识，更为重要的是激发学生的科学志趣，培养学生的创新精神和动手能力，发展学生的智力。学生能主动地依托家庭开展一些小实验，可以有效地帮助学生建构相关科学概念，发现相关科学规律，培养学生的实验操作和创造思维能力等，还能实现因趣而宜，因能而宜，因时而宜，学生可以根据自己的兴趣、能力、时间，自主选择实验的内容，自主控制实验的难度，自主调剂实验的时间。此外，因为实验活动能够得到家长的支持、指导和帮助，所以即使学力不足的学生，也能保证实验获得成功，从而激发更大的实验兴趣。“家庭实验室”的生命力能否长久，关键在是否有一些趣味性强，操作简便易行，实验器材获取方便，可以轻易上手的实验可以做，学生可以按图索骥，在动手中激趣，在动手中益智，在动手中培养对科学的情感。开发趣味小实验，并且能够集结成册，恰恰能够为“家庭实验室”的组建提供必要的实验内容与素材。四、编写小学科学趣味实验校本教材在开发小学生趣味实验的过程中，我们也正在积极筹措，广泛收集，准备编写小学生趣味实验校本教材。初步构想是：在体例上，以“情境引入器材准备动手做一做原理揭示原理运用”的探究流程来安排。在形式上，以童话的形式设计3个主要人物。人物之一小迷糊，对科学知识不太懂（一知半解）对一些现象老提问题；人物之二小能豆，对科学学科很感兴趣，掌握很多科学知识，会做很多趣味的科学实验；人物之三小博士，为小迷糊、小能豆解答科学实验疑问、拓展科学思维空间，以上人物以卡通画人物形象出现。在内容安排上，按物理实验、化学实验、生物实验进行分类。每一大类实验设计50个趣味小实验，共计150个。在年段分设上，暂且编撰中年级段和高年级段两册，其中中年级段适用于小学3、4年级的学生；高年级段适用小学5、6年级的学生。爱因斯坦说过：“兴趣是最好的老师”，小学趣味实验的开发研究，可以激发学生浓厚的探索科学奥秘的兴趣，小学生通过一个个趣味小实验，既学习了有关的科学知识和技能、技巧，又增强了对自然科学的兴趣和爱好，掌握基本的科学方法，还锤炼了学生的意志，培养其观察、思维、想象、创造以及动手的能力，是培养小学生科学素养的有效途径之一。主要参考文献1 美国家科学教育标准科学探究附属读物编委会.科学探究与国家科学教育标准-教与学的指南M.北京：科学普及出版社，2004。2 美国家研究理事会.每个孩子都是科学家-让每个学生都具备科学素养M.北京：科学普及出版社， 2005。3中华人民共和国教育部.全日制中小学科学国家课程标准（实验稿），北京：北京师范大学出版社，200。4谢玲玲，刘力. 壶山模式以创新为本位的科技教育校本课程建设M.杭州：浙江大学出版社，2001。5中央教育科学研究所.青少年科普创新在行动中2001-2005年中国青少年科学技术普及活动指导纲要实施项目研究报告M.北京：教育科学出版社，2003。6中华人民共和国教育部.科学（36年级）课程标准（实验稿）M.北京师范大学出版社，2001。 南京市鼓楼区少年宫 华艳