科学实验材料的选择与优化

［摘 要］实验材料的选择与优化直接决定了科学实验能否顺利开展，是影响小学科学课堂教学目标达成的重要因素。在小学科学实验教学中，教师不仅要具备组织学生顺利开展实验活动的能力，还要注重对实验材料的选择，可以选择一些具有趣味性、便捷性、生活性、结构性的材料，以激发学生的探究兴趣，帮助学生更好地开展实验活动，促进科学素养的落地。

［关键词］科学实验；实验材料；选择；优化

［中图分类号］ G623.6 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1007-9068（2025）06-0090-03

《义务教育科学课程标准（2022年版）》明确提出：“科学课程旨在培养学生的核心素养，为学生的终身发展奠定基础。”科学实验是学生在科学学习中感兴趣的一种学习方式，也是学生获得科学知识的主要途径。它可以让学生在动手操作的过程中获得对科学知识的深刻认知，不断提升学生的学习品质。科学实验的开展需要与之相匹配的实验材料。在当下的科学实验教学中，尽管实验器材正在日趋完善，但由于实验材料的选择不当，仍然存在实验操作难度大且脱离生活、学生迁移运用效果低下、无法让学生直观看到实验现象、材料实用性不强及使用率低下等问题，不利于提升学生的科学学习质量。

针对科学实验材料出现的问题，要充分发挥科学实验在科学教学中的育人价值，教师就要注重实验材料的选择及优化，使得科学实验能够保证实验过程的安全、有利于学生的动手操作及科学知识概念的建构衔接等，真正为学生的科学学习助力。基于科学学科特点及学生实际情况，教师可以从以下方面入手选择实验材料。

一、选择具有趣味性的材料

趣味性的实验材料指的是能够让学生积极主动地参与实验并乐于探究的材料。科学教学方法要富有情趣，符合儿童的认知规律。在小学科学实验教学中，选择的实验材料要能激发学生参与实验探究的兴趣，为学生顺利开展科学实验奠定基础。

如在教学教科版科学教材四年级上册《食物中的营养》一课时，通过本课的学习，学生要明白人体所需的营养成分都是从食物中获取的，了解食物为我们提供的营养成分有哪些，知道合理安排饮食的重要性。教学的重点是让学生知道食物中含有哪些营养成分及其作用，并能够用实验的方法检验食物中是否含有脂肪或淀粉。在进行本次科学实验前，教师可以让学生准备土豆、花生、萝卜等常见的食物。教师如果一开始就让学生检测这些食物中含有的营养成分，很难激起学生参与实验的兴趣。为了激发学生的实验兴趣，教师可以变身为“魔术师”，先展示一瓶棕红色的液体，让学生猜一猜这个瓶子里装的是什么液体。在学生的好奇心被充分激发后，教师再拿出事先准备的土豆，并对学生说：“现在老师要变一个魔术，让这个土豆变色。你们想知道土豆会变成什么颜色吗？”在学生期待的目光中，教师用滴管将瓶子里的棕红色液体滴在土豆上，学生会发现土豆马上变成了蓝色。当学生的好奇心越来越浓时，教师再揭示答案：“这种棕红色液体是碘酒，是著名的‘变色大王’，只要遇到淀粉就会变成蓝色。”最后，教师引导学生开展科学实验：“怎样才能快速判断一种食物中是否含有淀粉呢？”学生的实践探究兴趣被充分激发，纷纷拿出碘酒对各种食物进行检测，通过观察食物的变色情况来得出结论。这样的科学实验既有趣，又好玩，可以促进学生学习质量的提升。

在小学科学实验教学中，教师选择具有趣味性的实验材料，可以有效激发学生参与实验的积极主动性，使其积极主动地参与实验，并在实验探究中感受科学学习的乐趣，不断培养学生的科学精神，落实科学核心素养。

二、选择便捷易操作的材料

在小学科学教学中，组织学生进行科学实验能帮助学生更好地进行科学探究、掌握科学知识、培养科学精神，但学习科学知识仍是课堂教学的首要目标。教师在组织学生进行科学实验活动时，如果选择的实验材料过于复杂烦琐，使得准备或使用材料的过程花费大量时间，就会严重影响学生进行科学探究的积极主动性。因此，教师要尽可能选择简便且易于操作的材料，以节约学生的实验操作时间，让学生有充足的时间进行科学探究与思考。

如教学教科版科学教材五年级下册《热在金属中的传递》一课时，要让学生知道热有热传导、热对流、热辐射三种传递方式，明白热可以在物体内和物体间传递且热量的传递具有一定的方向性，了解热传递的规律。在日常生活中，学生对金属物体中的热传递虽然有一定的了解，但大都是学生在不小心碰到发热的金属物体时发现的，他们对热传递的现象及规律的感受并不深刻。教材中呈现的实验是把涂有蜡的金属圆片固定在支架上，用酒精灯加热，让学生观察蜡的变化。然而，利用教材中的实验材料进行实验，很容易出现蜡融化或凝固过快等不利于操作的现象。为了避免出现这种状况，教师不妨对实验材料进行改进，让学生在金属铜棒上涂一层感温变色油墨。这样学生只需要观察加热金属铜棒时感温变色油墨的颜色变化就可直观地感受热传递的过程。这样的实验材料易于操作，可以有效提升学生实验操作的成功率。

烦琐、不易操作的实验材料会给学生的实验操作带来一定的难度，让实验过程变得复杂且耗时费力，影响学生的实验体验和效果。在小学科学实验教学中，教师要依据实验需求选择一些便于操作的实验材料。这样不仅可以有效减少学生在实验操作中可能出现的失误，还可以使学生的实验质量得到明显提升。

三、选择生活化的材料

小学科学教材中的许多内容都是基于学生的认知经验进行编排的，与学生的生活紧密相连。在科学实验活动中，教师要善于选择一些生活化的实验材料，让学生可以在生活观察中揭开科学的神秘面纱、在科学实验活动中体验学习科学的乐趣，从而更加热爱生活中的科学。

如教学教科版科学教材三年级上册《水沸腾了》一课时，需要让学生通过加热水的探究实验来观察水的沸腾过程，在探究实验中记录水沸腾的相关证据，并与已有知识冲撞整合，以获得深刻的学习体验。学生在生活中虽然见过水的沸腾现象，但一般不会在意，只是有一些模糊印象，比如水沸腾时出现气泡以及发出声音等，缺乏对水沸腾过程的具体认知。学生通过本次实验可以获得对水沸腾现象的直观感性认知。教材中要求学生用酒精灯加热烧杯中的水并观察水的沸腾现象。然而，用酒精灯加热烧杯中的水至沸腾耗费时间长，许多学生由于操作速度慢等很难在规定时间内完成实验操作，导致学生的观察兴趣大大降低。基于此，教师可以让学生利用生活中的电陶炉对烧杯进行加热，并用变形夹夹住温度计，这样可以让学生在短时间内直观看到水在沸腾过程中温度的变化及水达到100摄氏度以后温度不再发生变化的现象，使学生对水沸腾现象的感受更加直观，不断提高学生的科学实验质量。

教师结合科学学习内容特点，选择贴近学生生活、常见的实验材料，可以让学生对科学实验的感受更加直观深刻。许多科学现象都来源于生活。在科学教学中，教师带领学生探究科学现象时选择学生熟悉的生活实验材料，不仅可以增加学生对科学实验的亲切感，而且可以将学生所学的知识延伸到课外，帮助学生养成留心观察生活的意识，并在生活中发现更多的科学知识。

四、选择轻巧能自制的材料

比起实验室中千篇一律的实验材料，让学生利用自制的材料进行科学实验探究活动，更能激发学生探究学习的兴趣，让学生在实验中感受自制材料的独特魅力，不断增强学生的学习自信、强化学生的学习效果。

如教学教科版科学教材四年级上册《设计制作小车（一）》《设计制作小车（二）》时，通过单元前面几课的学习，学生已经知道了运动的小车与其受到的动力、摩擦力之间的关系，知道了如何根据需要增大或者减小摩擦力，并理解了运动的物体是具有能量的。本课的教学目标是让学生能够利用生活中的材料，自行设计并制作一辆具有动力的小车，使它能够在5秒内把两块橡皮运输1米远。教师需要准备的实验材料有硬纸盒、安全剪刀、橡皮筋、轮子、连接轴、胶水、吸管、胶带、气球等。为了帮助学生更好地完成自制小车的学习任务，教师可以让学生用废旧的玩具汽车轮子代替小车的轮子。在准备好实验材料后，教师需要明确本次活动要求：用橡皮筋或者气球做动力；明确自己要制作什么样的小车、用途是什么、具体要求是什么；在制作出小车后，需要对小车的性能进行测试，分析其可能存在的问题，并运用合适的材料对其进行改进。在学生完成自制小车之后，教师可以组织学生互相交流各自的设计方案、组装过程等，使其从中收获学习的快乐。

自制实验材料可以帮助学生更好地发现实验材料与实验内容之间的关系，为学生更好地利用实验材料对研究对象进行探究提供条件。在小学科学实验教学中，教师让学生利用自制的材料开展实验研究，并分析其中可能存在的问题，可以有效激发学生参与科学实验的积极性，让学生充分地动手动脑，并在科学实验中感受到学习的快乐。

五、选择整合结构性的材料

整合结构性实验材料是对科学观察类实验探究的有效补充，它可以有效解决学生在科学实验中因受实验活动与课堂时间、空间等因素制约而产生的问题。在小学科学实验教学中，一些实验由于受到实验条件的制约，不能起到应有的教学效果。基于此，教师要选择一些具有整合性或者结构化的实验材料，以克服实验活动开展的限制，提升科学实验教学成效。

如教学教科版科学教材三年级上册《观测风》一课时，教学目标是让学生知道风有方向和大小的不同，会制作简单的风向标，会用简易风向标和其他简易方法来观测风向，乐于在实验探究中发现事物规律并坚持观测、记录。在生活中，学生对风并不陌生，也经常在天气预报中听到风向、风力等词语。怎样才能让学生借助小风旗和风向标来判断不同位置的风速和风向呢？这就需要学生在实验过程中运用已有经验，通过对照风级图、制作风向标测量工具等进行科学观察。但在实际的科学实验活动中，经常会出现无风或只有一部分学生能感受到风的情况，使得学生无法建构完整的科学概念，有的学生甚至到课堂结束仍无法掌握判断风速和风向的方法。基于此，教师可以对实验材料进行优化重组，让学生利用方位纸、手持风扇、小风旗、风向标模型等进行科学实验。学生在进行科学实验时，可以将小风旗或者风向标模型立于中央，用手持风扇从不同方向模拟风，这样可以直观感受到小风旗风向的变化，从而得出更加准确的科学数据。

在小学科学实验教学中，教师依据实验需要对实验材料进行优化重组，可以帮助学生形成对研究内容系统化、结构化的认知，不断拓宽学生的知识面和眼界，提升学生的科学学习质量。

综上所述，在小学科学实验教学中，实验材料的选择与优化对学生来说具有重要的意义，直接影响着学生实验探究的兴趣和参与状态。要让科学实验取得理想的教学效果，教师就要选择具有趣味性、便捷性、生活性、结构性等的实验材料，帮助学生打开科学探究的窗户，打造直观、有趣、丰富的科学课堂，为培养学生的科学素养贡献力量。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 余京华.小学科学实验材料选择与改进：以《温度不同的物体相互接触》一课为例[J].教学月刊小学版（综合），2024（Z1）：61-63.

[2] 谢惠敏.基于核心素养的小学科学实验教学探究[J].华夏教师，2024（13）：78-80.

[3] 宋博阳.核心素养下小学科学低成本材料实验箱的开发[J].实验教学与仪器，2024，41（7）：97-99.

（责编 廖婷婷 杜 华）