例谈实验材料的选择及创新利用

理查德·莱文曾经说过，教育的目的不是学会知识，而是习得一种思维方式。科学课尤其要在激发学生好奇心、想象力和探求欲的同时，培养他们的科学思维和探究精神，这是科学教师不可推卸的责任。实验是科学课的标配，材料又是实验成功的保障。然而，有的学校由于多种客观原因导致实验材料不配套，降低了科学教学质量。科学教师要因地制宜地利用、调整、充实相应实验材料，促进学生的科学学习。

一、选择与教材完全一致的材料

大部分科学教师选择与教材完全一致的器材做实验，但在实验中巧设问题来促进学生思维进阶。不妨对思维进阶作一个通俗的理解：阅读时我们看到文字，这是一种知识性的低阶思维表现形式，如果我们总是停留在只见文字不动脑子的阶段，渐渐地就提不起继续阅读的兴趣；如果看到文字后马上可以联想到一些与文字相关联的事物或场景，并用自己喜欢的方式表词达意，那么思维触角将蔓延到知识云海的下一个角落。思维火花一经点燃，真正的进阶便开始了，随之人的认知观念也发生改变，科学课便产生了神奇的效果。

“火山喷发的成因”实验中，教师可按照教材上的实验设计如下问题：

地球内部处于什么状态？（高温高压，产生炽热的岩浆）

岩浆喷发的动力来自哪里？（地壳运动）

岩浆更容易从地表什么地方喷出？（地壳中薄弱的地带）

思考用什么材料模拟实验时，以下问题又给学生提供了思维的支架，让思维看得见：

地壳用什么模拟？（土豆泥）

岩浆用什么模拟？（番茄酱）

如何模拟高温高压的状态？（用酒精灯加热模拟地壳深处高温的状态）

当学生从不同的角度分析火山喷发的原因时，动手模拟、观察现象、描述实验结果甚至图文并茂地描述都不再是难事。

选择与教材完全一致的材料是不是只能产生一种相同的教学效果呢？答案是否定的。材料相同时，教师可以从实验原型中发现不利于学生观察的点，然后改进实验方法，同样可以起到很好的教学效果。例如，“空气占据空间”内容有一个经典实验，需要的材料是很常见的水槽、塑料杯、吸水纸。教师可以按照教材上的步骤操作：先将吸水纸团粘在塑料杯内底部，然后将杯子慢慢竖直倒扣在水里，拿出来观察纸团有没有湿（没有涉及水面的高度）；在杯底扎一个小孔，再次将杯子压入水中，拿出来观察纸团有没有湿（依然没有涉及水面的高度）。

这个实验教材的意图是，空气从小孔被“挤”出去，水就占据了杯子的整个空间，纸团也就湿了。由于空气看不见，擅长形象思维的学生有时很难找到两个实验的关键点。教师可以将实验稍做改进，让实验现象明显且具有趣味性：

教师强调水槽中水的高度要超过杯子的高度，并且在水中加入红墨水便于观察水面的高低，学生可以清楚地看到杯内有部分不是红色的，被空气占据着，所以纸团没有湿。

在杯底扎一个小孔，再次倒扣塑料杯时，学生清楚地看到从小孔中冒出很多气泡，杯内的空气“跑”出去了，杯内的水面在上升，纸团湿了。

二、选择与教材部分一致的材料

要借助实验材料将探究活动与学生的思维搭建起来并不是一件容易的事情。实践中，有的课堂上学生为了实验而实验，整节课动手有余、动脑不够，小组合作汇报交流流于形式，甚至信息捕捉含有“表演”成分。教师不妨利用已有的材料为学生搭建思维“脚手架”。

例如，模拟鼓膜的作用时，教师可以将教材上的橡皮膜改成乳胶膜，其厚薄程度、弹性及韧性更接近于真实的鼓膜。学生发现，乳胶膜正常发声时米粒会跳动。当乳胶膜被牙签刺穿一个小眼，再次试图制造声音，米粒不跳动。学生的思维随即被激活：这是为什么呢？他们很快意识到：米粒不跳动与乳胶膜穿孔有关，并由此推论：完好的耳膜能将声波转化为鼓膜的振动，而穿孔的耳膜会失去振动功能，声波从中耳传到鼓膜后，鼓膜能感受到声波却引不起振动，信号就此中断，听小骨、耳蜗及听觉神经感知不到振动，听力消失。

又如，执教“电路”内容时，教师让学生上台将一根导线、一节电池和一个小灯泡连接起来，可无论怎么连接，小灯泡都没有被点亮。台下有的学生沉不住气了，问题一个接一个：是不是电池没电了？小灯泡不会是坏的吧？这时，教师不动声色地将小灯泡和电池都装到手电筒内，一推按钮，小灯泡就亮了，证明小灯泡和电池没有坏。这时，学生将注意力转移到导线的连接方式上，当观察不到内部结构时，怎样连接小灯泡才会亮？此时，教师出示一个自制的灯泡模型，其内部结构与功能一目了然。这一与教材略微不同的教具，牢牢地锁住学生的关注点，教学效果不言而喻。

三、选择与教材完全不一致的材料

小学生的思维方式以具体形象为主，抽象思维能力的培养是建立在所见所闻所触、所思所想所悟基础上的。科学教师要善于发现身边的“宝藏”，发挥身边材料得天独厚的优势。

研究土壤颗粒的分类时，仅仅利用牙签将土壤颗粒分开，再用放大镜观察，并描述现象，这样的活动无法促进学生的思维发展。这时，我想到基建队筛沙子，何不也做一个这样的筛沙器呢？我根据沙砾、沙、粉沙和黏土的大小设计相应的尺寸——确定筛孔的直径，请木工和网纱师傅帮忙制作了一个筛沙器（如图1）。这个工具可以按教学需要将土壤分类，使得原本抽象的实验变成了具体的活动。课堂上，学生在观察土壤的结构后，我引入筛沙器，引导他们根据其特征推测其用途，这既调动了他们的积极性，又有效渗透了结构与功能的概念，进阶式拓展他们的科学思维。

“食物链和食物网”内容，教材利用套筒游戏让学生理解食物链，这种设计不仅不够形象，也不利于变“链”成“网”。于是，我对这一活动的实验材料进行了改良，利用硬质卡片和带回形针的票夹（形似动物张开的嘴）作为实验材料。我给每个小组准备了3个信封，分别为①号（绿豆苗、蚜虫、瓢虫、蜘蛛卡片和3个票夹）、②号（小草、落叶、蚯蚓、蜗牛、青蛙、老鼠卡片和2个票夹）、③号（小鸟、蛇、老鹰卡片和5个票夹）。这样设计的意图是：串好①号信封中的卡片得出食物链的概念，重在突破箭头的方向这个重点；组合②号信封中的卡片得到多条食物链，初搭食物链的框架；将③号信封中的卡片串入之前的食物链中，建构食物关系网状模型。

（作者单位：湖南省浏阳市浏阳河小学）