陳志強(qiáng) 程偉鋒

實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究活動(dòng)的重要組成部分，教師的“下水實(shí)驗(yàn)”指科學(xué)教師在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)前，對(duì)課堂上學(xué)生要做的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行多次的預(yù)演或試驗(yàn)，從而為有效指導(dǎo)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)（科學(xué)探究活動(dòng)）做好準(zhǔn)備的行為。教師課前的“下水實(shí)驗(yàn)”對(duì)于提高整個(gè)探究活動(dòng)的有效性能起到積極的作用。在《浙江省小學(xué)學(xué)科教學(xué)建議·科學(xué)》中就有如下建議：“教材上的觀察、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，教師在上課前要親自做一遍，保證課堂教學(xué)順利實(shí)施?！蹦敲慈绾巫龊谩跋滤畬?shí)驗(yàn)”以提高課堂科學(xué)探究活動(dòng)的有效性呢？

一、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)材料

科學(xué)探究離不開材料，材料選用合理與否，直接關(guān)系到教學(xué)的成敗。因此課前教師親自去當(dāng)一回學(xué)生，“下水實(shí)驗(yàn)”一番，檢驗(yàn)材料的有效性，進(jìn)行合理的改進(jìn)，從而選擇結(jié)構(gòu)合理的探究材料，為提高探究活動(dòng)的有效性打好基礎(chǔ)。

如筆者教學(xué)《空氣的熱脹冷縮》一課，課前通過“下水實(shí)驗(yàn)”，對(duì)教師用書中建議提供給學(xué)生的材料進(jìn)行了多次優(yōu)化改進(jìn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行了一定的增減與替換。教參上提供的材料是：燒瓶、L形玻璃管、熱水、常溫水、冰水、錐形瓶，氣球、紅墨水。課前實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，要將紅墨水裝入L形玻璃管還需要滴管，而且紅墨水滴入L形玻璃管里需要一定的技巧，學(xué)生較難操作；其次，用常溫水使空氣受冷現(xiàn)象已很明顯，可將冰水去掉，降低準(zhǔn)備材料的難度；再次，錐形瓶瓶口大，容積小，里面容納的空氣量較少，套在瓶口的氣球較大，效果不夠明顯，改用500毫升的燒瓶后效果較好；最后，材料的結(jié)構(gòu)性和層次性還不夠強(qiáng)。綜合上述“下水實(shí)驗(yàn)”的體會(huì)，筆者對(duì)材料進(jìn)行了如下的調(diào)整，每組材料為：燒瓶、燒杯（兩個(gè)）、帶吸管的小玻璃瓶、滴管、紅墨水、肥皂水、氣球、熱水、常溫水、細(xì)繩。改進(jìn)后的材料在實(shí)際的教學(xué)中效果更好，且可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)多種實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證空氣具有熱脹冷縮的性質(zhì)，培養(yǎng)其發(fā)散思維。

下水實(shí)驗(yàn)往往還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)儀器本身的質(zhì)量問題，將“問題”消除在課前。在下水實(shí)驗(yàn)中，筆者曾經(jīng)檢查出了不能準(zhǔn)確指示溫度的玻棒式溫度計(jì)；指南一端顏色不同的指南針；兩端是兩小片強(qiáng)力的磁鐵，中間一大部分是鐵。

二、預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)中該給學(xué)生多少時(shí)間？該怎樣調(diào)控實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)度？這是我們教師在備課時(shí)應(yīng)該考慮的問題。教師的課前“下水實(shí)驗(yàn)”，是課中預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的重要依據(jù)。

如《空氣的熱脹冷縮》實(shí)驗(yàn)，筆者在“下水實(shí)驗(yàn)”中發(fā)現(xiàn)，在沒有外界干擾下有序完成實(shí)驗(yàn)，需6～8分鐘時(shí)間，而學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)受到很多的干擾，實(shí)驗(yàn)熟練程度也不如教師，因此筆者預(yù)計(jì)需要12～15分鐘。再加上前面課題的提出，實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的討論，以及后面實(shí)驗(yàn)結(jié)論的探討與課外拓展，整節(jié)課可能要超時(shí)，于是筆者對(duì)一些環(huán)節(jié)進(jìn)行了取舍與濃縮，最終設(shè)計(jì)了一個(gè)長(zhǎng)時(shí)探究活動(dòng)。既以學(xué)生為主體，又合理調(diào)控了時(shí)間與進(jìn)度，整個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)持續(xù)18分鐘，有序又高效。

再如教學(xué)《冰融化了》一課，要求記錄冰在融化過程中溫度的變化。一方面要讓學(xué)生測(cè)得冰水混合物一直保持在0攝氏度；另一方面要讓學(xué)生測(cè)得冰在全部化成水后溫度在不斷上升，且一直到與室溫一致。在“下水實(shí)驗(yàn)”時(shí)發(fā)現(xiàn)冰塊融化的整個(gè)過程所需時(shí)間受多個(gè)方面因素的影響，如：冰塊的大小，冰塊的多少，實(shí)驗(yàn)室的溫度，冰塊拿離冰箱時(shí)間的長(zhǎng)短，實(shí)驗(yàn)室中人員的多少等，都會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)時(shí)間的變化與實(shí)驗(yàn)效果的好壞。因此筆者在不影響實(shí)驗(yàn)效果的情況下對(duì)如下方面進(jìn)行了改進(jìn)：冰塊的大小要控制在直徑兩厘米以內(nèi)；體積控制在300毫升左右；事先根據(jù)天氣情況與室溫調(diào)整放冰時(shí)間，以及冰水混合物冰與水的比例等。

三、檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方法

正確的實(shí)驗(yàn)操作方法是實(shí)驗(yàn)規(guī)范高效的基礎(chǔ)之一。需要教師課前“下水”，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方法恰當(dāng)與否，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利開展保駕護(hù)航。

如筆者教學(xué)《冰融化了》一課，要求學(xué)生記錄冰融化過程中溫度的變化與時(shí)間的關(guān)系，還要求記錄冰上方、旁邊、遠(yuǎn)處的空氣溫度變化。筆者事先進(jìn)行了“下水實(shí)驗(yàn)”，發(fā)現(xiàn)要在間隔一分鐘讀出溫度時(shí)間有點(diǎn)緊，而且時(shí)間不夠長(zhǎng)溫度變化不明顯。若時(shí)間延長(zhǎng)到兩分鐘，連續(xù)測(cè)量5次需要10分鐘，感覺手有點(diǎn)疲勞，易抖動(dòng)，溫度計(jì)易碰到玻璃杯的底與壁。另外，記錄四組數(shù)據(jù)至少要四根溫度計(jì)和四個(gè)人，易產(chǎn)生誤差。于是筆者便想，可用什么裝置來替代人手拿溫度計(jì)避免誤差呢？鐵架臺(tái)是不錯(cuò)的選擇，于是在“下水”一番后，在鐵架臺(tái)上設(shè)計(jì)了一個(gè)可在不同位置懸掛溫度計(jì)的杠子（如圖1），解決了上述的多個(gè)問題，優(yōu)化了我們的操作方法，讓學(xué)生的探究過程輕松又規(guī)范。

圖1 懸掛溫度計(jì)的簡(jiǎn)易裝置

正是通過課前的“下水”，及時(shí)檢驗(yàn)了探究活動(dòng)中方法的正確與否，讓筆者有時(shí)間重新設(shè)計(jì)更加合理有效的實(shí)驗(yàn)方法，避免了實(shí)際教學(xué)中可能會(huì)遇到的困難，保證了探究活動(dòng)的順利開展。

四、控制實(shí)驗(yàn)難度

科學(xué)課中的實(shí)驗(yàn)，既要基于學(xué)生已有的能力，同時(shí)也要有利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ倪M(jìn)一步發(fā)展，要讓他們“跳一跳，摘到桃子”。因此教師要準(zhǔn)確把握學(xué)生當(dāng)前的能力水平，合理有效的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，控制實(shí)驗(yàn)的難度。

如《空氣的熱脹冷縮》一課，整節(jié)課采取探究式學(xué)習(xí)法。教學(xué)思路是：創(chuàng)設(shè)情境，產(chǎn)生問題，大膽猜想；引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)收集證據(jù)；基于證據(jù)，進(jìn)行交流研討，證實(shí)猜想。整個(gè)學(xué)習(xí)過程對(duì)學(xué)生而言是有難度的。那么如何合理搭建腳手架，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰δ?？通過“下水”后筆者設(shè)計(jì)了如下環(huán)節(jié)：

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，收集證據(jù)（收集有關(guān)空氣發(fā)生熱脹冷縮的現(xiàn)象）

1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，讓學(xué)生談設(shè)想

引導(dǎo)學(xué)生如何抓空氣—如何密封空氣—如何加熱和冷卻空氣—通過什么現(xiàn)象看到空氣的變化—證明空氣有熱脹冷縮的現(xiàn)象。

（1）激發(fā)學(xué)生展開思考，想出辦法讓其他同學(xué)看得見或是摸得著空氣受熱、受冷后體積的變化。

（2）讓學(xué)生說一說方法，教師提供材料（燒瓶和氣球）讓學(xué)生試一試，并做好學(xué)生操作的指導(dǎo)，讓學(xué)生獲得最初設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思考的方向。

提供材料，給學(xué)生的是腳手架，降低了學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的難度。引導(dǎo)學(xué)生如何抓空氣、密封空氣、加熱和冷卻空氣，思考通過怎樣的現(xiàn)象能證明空氣具有熱脹冷縮的性質(zhì)，最終讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)到的是看不見的物體體積的變化情況往往可以借助觀察看得見的物體體積的變化情況來驗(yàn)證的思想。

2.出示課件，依次提供材料，讓學(xué)生實(shí)驗(yàn)

教師提供更多有結(jié)構(gòu)的材料，讓學(xué)生想出多種方法來驗(yàn)證空氣具有熱脹冷縮的性質(zhì)。通過實(shí)驗(yàn)學(xué)生在進(jìn)行驗(yàn)證猜想時(shí)，證據(jù)越多，猜想越可能上升為科學(xué)結(jié)論。

五、優(yōu)化小組合作

科學(xué)課的大多數(shù)探究實(shí)驗(yàn)需要小組合作完成，而且要求全員參與，并避免一人操作多人圍觀的現(xiàn)象發(fā)生。這便要求教師課前進(jìn)行“下水實(shí)驗(yàn)”，并在學(xué)生實(shí)驗(yàn)前做好調(diào)查，考慮在探究過程中學(xué)生們喜歡怎樣的合作？哪些活動(dòng)需要?jiǎng)e人幫助？哪些可獨(dú)立完成？根據(jù)調(diào)查，大部分學(xué)生喜歡自己動(dòng)手操作參與活動(dòng)；對(duì)于需要?jiǎng)e人幫助的活動(dòng)，事先要安排好每個(gè)學(xué)生的任務(wù)，最大限度發(fā)揮小組合作的優(yōu)勢(shì)，提高效率，節(jié)約時(shí)間；對(duì)于可獨(dú)立完成的活動(dòng)，我們應(yīng)給足實(shí)驗(yàn)探究的材料，讓每個(gè)學(xué)生都有動(dòng)手的機(jī)會(huì)。

如《空氣的熱脹冷縮》一課，有這樣一個(gè)環(huán)節(jié)，在燒瓶口套上氣球，由于考慮到氣密性瓶口要緊，所以選擇的氣球較小。在“下水實(shí)驗(yàn)”時(shí)筆者發(fā)現(xiàn)，要將小氣球套到燒瓶口上，一個(gè)人完成有一定難度，一不小心燒瓶易從手上滑離，極易導(dǎo)致燒瓶摔壞，因而需要一個(gè)人握住燒瓶，一個(gè)人套氣球才易完成。通過“下水實(shí)驗(yàn)”，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)很多細(xì)節(jié)問題需要我們?nèi)ニ伎?，并處理和協(xié)調(diào)好這些問題，進(jìn)而優(yōu)化小組的合作過程，優(yōu)化我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

此外，做好“下水實(shí)驗(yàn)”還能讓我們事先獲得實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)有些什么現(xiàn)象，可能會(huì)遇到什么問題，可以獲得哪些數(shù)據(jù)或證據(jù)，可以推斷出什么結(jié)論；在學(xué)生進(jìn)行探究時(shí)，清楚學(xué)生可能需要得到哪些幫助，什么時(shí)候教師介入是適時(shí)必要的；等等。從而讓我們?cè)趯?shí)際的課堂教學(xué)中了然于胸，游刃有余。

總之，“下水實(shí)驗(yàn)”能讓教師從學(xué)生的學(xué)出發(fā)，反思教師的教，從而使教師在課堂中能更加合理有效地進(jìn)行指導(dǎo)，讓學(xué)生探究得更主動(dòng)、更有效！

（浙江省縉云縣紫薇小學(xué) 321400 浙江省云和縣江濱實(shí)驗(yàn)小學(xué) 323600）