化繁为简高效实验浅谈科学课堂实验的改进

《小学科学课程标准》中指出：“小学科学课程是一门具有活动性质的课程，能够最大限度地将科学探究活动过程呈现在课程内容中。”由此可见，实验的有效性对于学生掌握科学知识有着决定性的作用，科学课堂上指导学生开展实验探究的重要性不言而喻。然而，在实际的教学上，教材中安排的实验是否都能很好地帮助学生理解所学的知识呢？如何才能做到化繁为简，高效实验，使课堂实验真正成为学生学习、成长的有效办法呢？下面就如何改进课堂实验，使之更为行之有效，结合笔者多年的教学经验谈谈一些具体做法。

一、了解孩子的思维特点，化间接推理为直观可视

瑞士心理学家皮亚杰认为7到11岁的孩子认知发育处于具体运算阶段，他举了这样一个有趣的例子：A的头发比B淡些，A的头发比C黑些，问儿童：“三个中谁的头发最黑？”这个问题如是以语言的形式出现，则具体运算阶段儿童难以正确回答。但如果拿来三个头发黑白程度不同的布娃，分别命名为A、B和C，按题目的顺序两两拿出来给儿童看，儿童看过之后，提问者再将布娃娃收藏起来，再让儿童说谁的头发最黑，他们会毫无困难地指出B的头发最黑。由此可见，小学阶段的孩子大多只能利用具体的事物、物体或过程来进行思维或运算，不能利用语言、文字陈述的事物和过程为基础来运算。对语言、文字的理解有很大的局限性，他们更倾向于对具体形象事物的理解与认知，因此在科学实验教学中我们若能简化实验，少绕圈子将实验变得直观可视就能有效地利用实验帮助孩子们正确、高效地学习知识。

如何做到化间接推理为直观可视的高效实验？下面我以小学五年级的一个科学实验为例介绍一下笔者的具体做法。

《为什么一年有四季》是小学科学教科版五年级下册的教学内容。教学的知识目标是让学生认识：四季形成与地球公转、地轴倾斜有关。

教材中介绍的模拟实验方法是：利用四个地球仪，中间放一盏灯代表太阳，在公转轨道上确定A、B、C、D四个方位，调整地轴倾斜指向北方，在北半球同一地点上都立一根标杆，标杆正对太阳(正午时间)，观察地球仪上标杆的影长。通过分析影长变化知道太阳直射点的移动造成气温变化并分析变化原因。

这个模拟实验学生很难以理解，为什么一定要选取“正午时间”做代表？影子长短和直射点之间的关系是什么？都理解之后还要解决为什么直射点会在南北回归线之间移动？对于五年级的孩子，这样的推理实在太难了，且实际操作上也有很多问题，如：怎样才能让地轴指向北？标杆怎样才能保证垂直立在地球仪上？(稍有倾斜对实验结果影响很大)

三球仪的制作本来就是要模拟月球围绕地球公转，地球围绕太阳公转的。四季气温变化的主因是：地球围绕太阳公转，地轴倾斜方向保持不变，使太阳直射点来回移动，从而造成温度变化。因此，利用三球仪来模拟《为什么一年有四季》这一实验无疑是最好的选择。偶然的机会我发现一学生在玩一种玩具镭射灯，这种灯的前面有两个洞，一个里面装了小灯泡能发出白光，另一个能射出很亮的红光(镭射光)。我想如果能用镭射灯射出来的红色光点表示太阳直射点，白色光代表其他的斜射阳光进行模拟实验是否可行呢。于是，我将镭射灯安装在三球仪的“太阳”里面。然后将“太阳”和“地球”调整到夏至的位置，打开开关，将镭射灯射出来的光点调整到刚好射到地球的北回归线上。

将三球仪电源接上，打开开关，地球围绕太阳旋转，学生直接观察到太阳的直射点在南北回归线之间来回移动。

在实验表上出示左图，要求学生根据自己所观察到的现象画出“冬至”和“夏至”时地轴的方向，并标示出什么情况下我国是夏至，什么情况下是冬至。(如下图)

通过观察与分析、比较学生很容易发现：如果将地球看作一个球，无论什么时候阳光都是直射球的正中间，但是地轴是倾斜的，且在公转时方向保持不变所以才造成了直射点的来回移动从而造成气温的变化。

在实际教学中教师应因实际情况，结合学生的认知特点，对教材中的实验进行修改，做到简单、直观，这样才能让实验成为学生掌握知识的有效途径，由于这个模拟实验化间接推理为直观可视，它将地球的公转、地轴的倾斜、公转时地轴倾斜方向不变、太阳直射点的变化非常具体地展示给学生，学生能直接观察到因此教学效果非常好。学生通过观察后将观察到的具体事物用抽象的示意图进行描述与分析，从理性上分析出四季的成因，强化其认知，从实际的教学效果来看明显比教材介绍的实验更高效。

文章来源：《创新创业理论研究与实践》 网址: http://www.cxcyllyjysj.cn/qikandaodu/2021/0708/1533.html