让全民健身像乒乓球一样动起来
“这球打得漂亮！”7日晚上10时30分，年已过50的老妈也饶有兴趣地跟我一起看了女乒团体的决赛直播。与之前看其他赛事的直播不同，老妈这次不再是“被球迷”，她不仅看得懂乒乓球比赛，而且还能拿球拍打两下。由此可见，国内乒乓球的普及率很高，虽然乒乓球是英国人发明的，但不妨碍它成为我们的“国球”。
4年前，北京奥运会的精彩和辉煌仍历历在目；4年后的今天，我国体育健儿正活跃于伦敦奥运会，给我们呈现精彩的赛事。但对这届伦敦奥运会，不少人都在抨击我国足、篮、排三大球的竞技水平：男篮小组赛五战全败，女篮、女排均止步八强；足球嘛，就赖得说了。如何提升我国足、篮、排三大球的竞技水平？这是一个庞大的工程，非三言两语能说清楚的。
相对于三大球，我国的 “小球”（乒乓球）可谓是人才辈出，自1988年将乒乓球列入奥运会参赛项目以来，我们就极少让金牌旁落。记得我读小学的时候，因乡村学校体育设施有限，放学后经常跟一帮同学热衷于在教室拼课桌当乒乓球台，或直接在教室走廊上划格子玩乒乓球，常常流连忘返。相信不少人都有与我相同的打乒乓球经历。我们的国民很少有不会打乒乓球的，就像美国人都会打篮球一样，像巴西人都踢足球一样，这与体育项目在民间的普及率有关。所以，我们不要苛刻足、篮、排三大球的竞技水平跟乒乓球一样。
8月8日是我国的全民健身日，为了满足广大人民群众日益增长的体育需求，为了纪念北京奥运会成功举办，从2009年起，国务院将每年8月8日定 “全民健身日”。趁伦敦奥运会进行时，全民健身日的到来，在观赏精彩比赛之余，让我们像乒乓球一样动起来，投身到自己喜欢、爱好的体育项目当中。
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小学科学实验教学
小学科学实验教学河北省石家庄市教育科学研究所 李进起一、概述小学科学是一门培养学生科学素养的启蒙教育课程。科学实验是科学课教学的重要内 容、重要方法及重要手段，是发展学生科学素养的主要途径。因此研究实验教学的方法 和技能对提高科学课教学质量尤为重要。（一）实验的概念1.什么是实验。 要研究实验教学， 首先要弄清什么是实验。 在日常教学中很多教师混淆实验与观察、 实验与技术的概念，要么将观察或技术当成实验，要么将它们混为一谈。 请你判断下面的活动哪些是实验。要准确判断哪些活动是实验，首先要掌握实验与观察和技术的区别。 实验与观察的区别主要有两点：第一，观察不能改变对象的存在状态，实验可以控 制改变对象的存在状况（如“纯化” 、“重组” 、“模拟” ） ；第二观察不能充分地证明事物 的客观的必然性，实验则能证明客观的必然性。比如，学生用天文望远镜观察月食现象， 只能观察到月食发生的时间和月相的圆缺变化，不能改变月食发生的时间和月相变化的 快慢，也不能由此认识月食的成因。要认识月食的成因就要通过月食的模拟实验。 实验与技术实践的区别主要也有两点： 从目的上讲， 实验是学生获取科学信息的一种 方法。它解决是什么和为什么的问题，突出思维的发展过程；而技术实践是解决怎样做 的问题，突出操作的程序。从过程上讲实验是将事物置于控制的或特定的条件下加以观1测；技术实践是按照一定的规则、程序和技巧进行的操作活动。如，学生将一干燥的团 纸塞在杯底，垂直压入水中，并使水面没过杯底，再垂直提出来，学生会观察到纸团没 有湿。纸团为什么没有湿呢？经过进一步的思考，学生会认识到是空气占据着杯子的空 间造成的。该活动的目的是形成科学知识培养学生的科学思维能力。做陶泥条筐是一项 技术实践活动，该活动是为了训练学生的陶艺技能，只要学生按照制作的方法进行认真 的操作就可以。 从目的和过程上，我们对实验、观察和技术有了一定的认识，那么究竟什么是科学实 验呢？ 关于实验， 目前还没有一个统一的概念。 就科学课的实验而言， 我们可以作如下描述： 科学实验是人们根据研究的目的，利用科学仪器和设备，人为地控制或模拟自然现象 (指自然科学实验)，排除干扰，突出主要因素，在有利的条件下研究自然规律。 小学科学实验有广义和狭义之分：广义实验包括提出问题、构想假说、实验设计、 实验操作、分析数据、得出结论等环节。狭义实验只包括选择实验材料，组装实验模型 和操作观察的环节。 2.实验的类型。 对实验作适当的分类，明确掌握各类实验的基本要求与教学规律，有利于提高实验教 学的质量。实验可以按照不同的标准进行，比较重要的分类方法有以下几种。 （1） 根据实验中量与质的关系可以分为： 定性实验 （研究对象的性质） 、 定量实验 （用 来测定某个数值） 、结构分析实验（定性又定量） 。 （2）根据实验手段与研究对象之间的关系可以分为：直接实验和间接实验。直接实 验就是把实验手段直接加到研究对象上。间接实验又称模拟试验，分为数学模拟、电脑 模拟、物理模拟三种类型。物理模拟又分为模拟法和模形法。模拟法指先有原型，后有 模型；模形法指先有模型，后有原型。 （3）根据实验中自变量数量可以分为：单变量实验、双变量实验和多变量实验。 （4）根据实验条件的控制情况可以分为：对比实验（设计 2 个以上的对照组） 、模 拟实验（设计与“原型”相似的“模型”）和析因试验。 （5）根据实验中师生活动情况可以分为：演示实验、分组实验和独立实验。 （6）根据实验的目的可以分为：验证性实验、探究性实验和发现性实验。 3.什么是实验教学。 以指导学生开展实验为主的教学就是实验教学。小学科学实验教学具有四个特点： 一是非独立性，也就是小学实验教学没有独立的教材、独立的课时和实验教师；二是开 放性，实验教学的目标、材料、时间、空间等都是开放的；三是探究性，新课程理念强 调“科学课程要以科学探究为核心” ，实验教学是科学课程的一部分，因此它也应以科学 探究为核心的；四是非严密性，基于小学生的知识基础和年龄特征，小学科学实验内容 很多是基础的基础，甚至很多不是十分的科学。2在实验教学过程中大量使用多媒体辅助教学的就是仿真实验教学。这种教学的好处 是直观易懂，富有兴趣性,但不利于学生实验技能的培养。（二）实验教学的地位和作用1.实验教学的地位。 （1）科学实验是重要的科学课教学内容。 自然科学是以实验为基础的科学，故科学实验是学生学习的重要内容。 （2）科学实验是重要的教学方法。 教学方法有多种形式，如常用的教学方法有讲授法、演示法、实验法、讨论法、辅 导练习法、参观法、多媒体教学法等。在科学课的教学方法中，演示法与实验法是非常 重要的教学方法。实验法有直观明了的特点，有“千言万语说不清，一做实验便分明” 的功效。 （3）科学实验是重要的教学手段。 教学手段主要是指教师用以培养学生知识与能力的一切材料、工具、器材和设备。实 验器材和设备显然是科学教学的重要手段。尽管目前发达的多媒体技术为模拟实验提供 了条件，也取得了非常好的教学效果，但无论哪种手段都不能取代实验这一教学手段， 这是由学科性质决定的。 2.科学实验教学的作用。 （1）激发学生的学习兴趣。 兴趣是最好的老师，是成才的催化剂。良好的学习兴趣是求知欲的源泉，是思维的动 力。只有有了学习兴趣，才能谈得上学习的积极性、主动性和创造性。 ① 科学实验可以激发学生直接兴趣。小学生的思维方式主要以形象思维为主。他 们对新鲜事物有很强的好奇心，喜欢色彩鲜艳，生动活泼的事物，喜欢动手操作，喜欢 游戏，喜欢提出各种各样的问题。只有满足儿童的需要，才能唤起儿童的兴趣。而实验 具有真实、直观、形象、生动和有趣的特点，因此能深深吸引学生，容易激发学生的直 接兴趣，并能充分满足学生好奇心的心理需要。 ② 科学实验可以提高学生的间接兴趣。实验是一种有目的的操作行为，也是一种 实践活动。在做实验之前，学生对实验结果往往有许多的猜测，学生为了探求实验的结 果，也会投入到并不十分有趣的甚至很枯燥的实验中。通过实验，学生不断体会到发现 并克服困难、解决问题获得成功的喜悦，从而激发兴趣、增强信心、提高学习的欲望， 进而转化为一种热爱科学的志趣。 （2）加强学生科学方法的训练。 我国科学教育专家刘默耕老师曾经说过， 科学课就是要指导学生像科学家那样去体验 科学的经历，在体验中形成基本的知识和技能。小学科学课中的实验尽管很简单，但很 多实验都重现科学发展的过程，是学生在较短的时间内跨越历史的长河，在实验中，学 生像科学家那样去观察实验中的现象，分析实验现象，进发现事物之间的联系和规律。3因此，通过实验活动，能使学生获得科学研究方法的训练。 （3）能够促进学生科学知识的掌握。 第一，科学实验为学生提供了感性认识的基础。理性认识是在感性认识的基础上建 立起来的。要形成感性认识，就必须让学生感知各种科学现象。科学实验能为学生提供 丰富的科学现象，学生经过对实验现象的分析、综合、归纳等思维加工，可以形成理性 的科学知识。 第二，科学实验能够促进学生对科学知识的记忆。脑科学研究表明：大脑皮层对事 物的记忆，是神经细胞的连接。细胞受刺 激后，长出树突，树突是细胞连接的 “抓 手”。 初次受刺激的细胞， 长出的树突很短， 细胞之间的连接是不稳定的，过了一段时 间，这个短树突就会缩回去，这个记忆细 胞在大脑皮层上就会消失。经常的刺激， 树状突会变粗，变成轴状突，然后“着床” 于大脑皮层。不同情景刺激细胞而长出的 树突不仅长短不一样，连末端的微小形状 也有区别。直观形象越丰富生动，树突越 长，钩越明显。因此通过实验等操作性活 动获取的信息，有利于学生记忆。 第三， 科学实验能够促进学生对科学 知识的理解。 我国古代有句名言叫做：“耳闻是亡， 目睹为实，恭亲则明”。也就是“我听，我忘记；我看，我记得；我做，我理解”。它充分 强调了做的重要性。 社会建构主义教学的一个特征是学生有意识地接触具体的材料。 如果学生积极参加具 体形式的学习，会加深他们对知识的理解。 戴尔经验圆椎体是美国教育家爱德加?戴尔在《教学中的视听方法》一书中提出的 一种描述人类感知经验分类层次的锥形示意图（见下图） 。 “经验圆锥体”具有以下要点： ①“经验锥形体”将人类通过各种途径获得的经验按其抽象程度的不同分成：直接 经验、模拟经验和高度抽象的经验三类。每类经验都包含某些活动的特征。塔的底部为 直接的、有目的的、具体的经验，塔的顶部为抽象的经验，如文字、符号等。 ②戴尔认为，教育要从直接经验入手，并逐步过渡到抽象思维。运用模拟经验有助 于传授知识，但不能完全代替亲自动手的实践。 ③每个人的经历都受时空限制。位于“塔”腰阶层的视听教学媒体能为学习者提供 一种戴尔所谓的“替代经验” ，有助于突破时空的限制，解决教学中具体经验和抽象经验4的矛盾，弥补各种直接经验的不足。 ④直接的、有目的的体验可以使信息量的 90%形成知识；人为的体验（实验和角色 扮演）可以使信息量的 70%形成知识，由此可见，实验教学能够有效地促进学生知识的 形成。 具体材料的参与程度 知识形成的百分比 10％ 20％高度抽象语言符号 视觉符号 静态图片、录音 电影、电视的经验30％模拟经验 展览 实地考察 演示70％角色扮演 人为体验 直接经验90％直接的、有目的的体验（3）能够培养学生多方面的科学探究能力。 实验过程一般包括实验设计、实验操作、实验观察记录、实验数据（现象）分析与 处理、得出结论等步骤。完成每个步骤，学生都必须具有一定的实验能力，同样每个实 验步骤都可以培养学生相应的实验能力。 实验设计，能培养学生的思维能力和创新能力；实验观察，能培养学生的观察能力； 实验操作能培养学生的动手能力和解决问题的能力；实验数据（现象）分析与处理可以 培养学生运用知识解决问题的能力；得出结论可以培养学生分析、综合、归纳、概括等 逻辑思维能力。由此可见，科学实验能培养学生多方面的能力。 （4）能够培养学生的科学态度与科学精神。 认真的科学态度、严谨的科学作风、不畏困难的科学精神，是一个公民从事各项工 作所必须的优良素质。小学科学实验可以有效培养学生的这种优良品质。在实验过程中， 要求学生忠于实验数据，尊重客观事实，不能有丝毫的弄虚作假的行为，使学生逐步养 成严格实验操作规程的习惯，并树立实事求是的科学态度。实验过程往往不是一帆风顺5的，要求学生善始善终，不怕挫折，使学生充分体验实验过程的艰辛和成功的喜悦。此 外实验教学还有利于培养学生团结协作、勤俭节约、爱护环境等科学素质。二、科学实验的方法科学实验方法主要是指按照实验目的，利用实验仪器和设备，人为地控制研究对象， 排除干扰，突出主要因素，突出科学实验现象、过程及其特征，研究科学问题所采用的 一种科学方法。它是一种非常重要的科学方法。（一）科学实验的基本方法。科学实验的基本方法主要有实验归纳法、实验验证法、控制变量法。 1. 实验归纳法。 实验归纳法是一种由特殊到一般的研究方法，就是根据研究目的人为地控制条件，从 大量的实验现象中寻找其普遍特征，进而概括出规律的方法。 例如：声音是怎样产生的实验。 2. 实验验证法。 实验验证法是一种推理、判断在前，实验验证在后的研究方法，即在已知的科学理 论和实践的基础上，或是在出现于已知理论发生冲突的科学事实时，经过推理、假设和 预言，并通过实验来检验其真理性，最后肯定或否定论断，从而得出可靠的结论。 例如，沙洲是怎样形成的实验。 3.控制变量法。 控制变量法是当多个因素同时作用、共同影响某一变量时，要分别独立地研究其中某 一因素的影响，这时就要暂时保持其他因素不变，以便排除其他因素的干扰，更好地研 究这一因素与研究量之间的关系，最后再综合分析，由归纳法得出规律。（二）科学实验的常用方法科学实验的常用方法主要有比较法、平衡法、转化法、放大法、替代法、模拟法、解 剖法等。 1.比较法 是通过对两个或两个以上的事物进行比较，从而找出异同点的思维方法。 （如对比实验） （1） 纵向比较 纵 向比较是将同类事物在 不同时刻的现象加以比 较的方法。通过纵向比 较，可以了解事物的发 展与变化情况。如， “竿 影长度与阳光照射关 系”的 实验。6（2） 横向比较 横向比较是将不同类 事物在同一时刻产生的现象加以比较。 通过横向比较，可以了解不同事物的共 性与异性， 或通过比较得出规律。 如 “铁 生锈与什么有关”的实验。（3）测量比较是一种定量的比较。 是把待测量与已知测量或 标准测量进行比较， 这种比较通常 要借助仪器或标准量具。 （ 4 ）平衡法 平衡是指不 同因素的作用相互抵消的效应。 平 衡法是利用平衡的原理来分析、 解 决问题的方法，也是在观察与测量中普遍应用的重要方法。（5）转化法实验中人们常将一些不容易观察到的现象或不容易测量的量，通过转化的方法使之容易被观察或测量。这种方法就是转化法。（6）放大法是指将不易直接观察或测量的微小量，通过某种方法进行放大再进行观察或测量的方法。主要分力学放大法、光学放大法、电学放大法等。7（7）替代法用已知的标准量去替代未知的待测量，以保持状态和效果相同，从而推出待测量的方法叫做替代法。如， “曹冲称象” 、 “用不等臂天平测量物体的质量” 。怎样用不等臂天平测定物体的质量（8）模拟法是借助于与原型相似的物质模型或反映原型本质的思想模型间接地研究客体原型的性质和规律。三、科学实验教学的本质与探究性实验（一）实验教学的产生及发展趋势实验教学是随着经济的发展而产生，随着教育的进步而发展的。 在农业经济时代，原始的农业生产是刀耕火种，农业生产不需要什么先进技术，也 不需要什么科学知识，学校培养的人，会认字，会写地契，会算地积，会算账也就可以 了。教师以授受式方法教学 ，学生通过死记硬背来获取知识，因此不需要实验教学。 在工业经济时代，工业生产离不开机器和电器，使用机器和电器的人要有一定的技 术。这就要求学校培养出来的人要有一定的科学知识和基本技能，学习方法也由死记硬 背增加了实验内容。学生在教师的帮助下需要完成一定的实验内容。 随着社会的进步，人类已步入 21 世纪后工业（知识经济）时代。什么样的人才能 适应知识经济时代发展的需要呢？有学者认为， 新世纪要求的人才起码应具备 5 种能力， 即自己动手获取知识的能力，因为以后的文盲已不是目不视丁的人，而是不会学习的；8创造性思维的能力；解决实际问题的能力；实践能力；语言文字的表达能力。 实验教学具有什么样的功能，才能满足后工业时代对人才培养的需要呢？ （1）实验教学应以培养学生的创新精神和实践能力为核心。 我国是世界四大文明古国之一，璀璨的中华文明给人类进步产生了巨大影响，但中 国近代科技水平落后了，中国经济技术落后的原因很多，但与一个民族的科学素养有直 接关系。2005 年 7 月 29 日，国务院总理温家宝在北京亲切看望我国杰出的科学家、航天 科学的奠基人之一的钱学森先生。病榻上的钱学森坦诚建言：“现在中国没有完全发展起 来，一个重要原因是没有一所大学能够按照培养科学技术发明创造人才的模式去办学， 没有自己独特的创新的东西，老是?冒?不出杰出人才。这是很大的问题。” 我们的教育还 有些缺陷。”温家宝坦率承认。 2009 年 10 月 7 日上午，温家宝总理在北京市第 35 中学连续听了 5 节课，下午与教 师座谈听课后的感受时谈到：教育的根本任务是培养人才，特别是要培养德智体美全面 发展的高素质人才。从国内外的比较看，中国培养的学生往往书本知识掌握得很好，但 是实践能力和创造精神还比较缺乏。这应该引起我们深入的思考，也就是说我们在过去 相当长的一段时间里比较重视认知教育和应试的教学方法，而相对忽视对学生独立思考 和创造能力的培养。 实验教学的实践性对培养学生的实践能力和创造精神有得天独厚的基础。 （2）实验教学应体现科学课程标准的基本理念。 小学科学课程的基本理念包括以下六点：科学课程要面向全体学生；学生是科学学 习的主体；科学课程要以科学探究为核心；科学课程的内容要满足社会和学生双方面的 需要；科学课程应具有开放性；科学课程的评价应能促进科学素养的形成与发展。 （3）实验教学应体现科学教材的特点。 （4）实验教学应体现科学课教学的基本特征。（二）实验教学的本质新课程理念下的小学科学实验教学过程，是学生在教师的指导下，首先根据实验猜 想设计实验方案，再根据实验方案选择实验材料并组装成实验模型；然后对实验模型施 加一定的条件影响，使其产生某种实验现象；最后通过分析实验现象形成基本的科学结 论。在这一过程中，学生是活动的主体，实验材料、实验模型是活动的客体，主体与客 体之间的联系主要体现在三个方面： 1．人（学生）与物（材料、实验模型）的相互联系.。 科学实验始于问题，实验问题就是学生还没有认识但又应该和需要进行认识的科学 知识。实验问题的提出，意味着学生对新知识的追求；实验问题的解决，需要付出艰苦 的劳动，进行多次大胆而又细心的尝试和探索。科学实验的探索性，是人的主观能动性 的高度表现。科学实验的探索过程体现着人与物相互影响和相互作用，这种联系体现在9教学中，包括学生设计实验方案，选择、制作实验材料，分解组装实验模型；调控实验 条件，观察记录、分析实验现象等活动。这些活动的开展需要实验方法和实验能力的支 持，反过来这些活动的进行也有助于培养学生观察能力、实验能力、逻辑思维能力和创 新思维能力。 2.物与物之间的联系。 实验现象是人与物联系的结果，实验现象的呈现一方面体现着人与物之间的联系， 同时还体现了工具与材料，条件与模型之间的联系，即物与物的联系。工具与材料之间 的联系构成了实验模型， 实验条件与实验模型的联 系则呈现出了实验现象， 这些联系体现着工具的意 义和技术、技能的价值。 3. 人 与 人 之 间 的 联 系。 实验教学的主要目的 是为了通过实验现象揭示 自然事物或自然现象之间 的联系而形成基本的科学知识。交流和评价在形成科学知识的过程中起着重要的作用。 交流和评价是学生与学生，学生与教师相互联系的过程，即人与人之间的联系。人与人 之间的联系可以培养学生乐于实验、与人合作、实事求是、追求真知以及尊重证据的情 感、态度与价值观。 综上所述，小学科学实验教学是人与物，物与物，人与人各要素之间相互依赖、相 互制约、相互影响的整体。这些联系反映了小学科学实验教学的本质，从这些联系中我 们可以归纳出实验教学的目标，应包括三个方面，即实验知识与方法，实验技能与能力， 实验情感态度与价值观。这三方面的内容可以统称为实验素养，因此实验教学目标就是 培养学生的实验素养。实验素养的形成则是通过具体的实验教学活动来体现的。人与物的联系 （实验知识、方 法、能力） 人与人的联系 （实验情感、 态度 与价值观的形成） 物与物的联系 （实验工具、 技能）（三）探究性实验教学的特征1.什么是探究性实验 我们要认识什么是探究性实验，首先要认识什么是探究和科学探究。 按照《牛津英语词典》中的定义，探究是“求索知识或信息特别是求真的活动；是 搜寻、研究、调查、检验的活动；是提问和质疑的活动。 ”其相应的中文翻译有“探问” “质疑” “调查”及“探究”等多种译法。 《辞海》中将探究解释为“深入探讨，反复了研 究”。 科学探究是学生用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所10用的方法而进行的各种活动。科学探究包括：提出问题---猜想与假设---制订计划---观察、 实验、制作---搜集整理信息----思考与结论----表达与交流等七个环节。 探究性实验是相对验证性实验而言的。探究性实验是指学生在不知道实验结果的前 提下，在教师的启发性指导下，通过实验设计、实验操作、思考分析得出结论的实验形 式。 2.探究性实验、发现实验、模仿性实验和验证性实验的关系。 发现性实验都是探究性实验，但探究性实验不一定都是发现性实验。 验证性实验分验证实验结论或验证实验假设两个类型，前者为非探究性实验，后者 探究性实验。 模仿性实验分主动性模仿实验和被动性模仿实验，主动性模仿实验是在教师指导下 学生运用已有的知识和经验进行自主操作的活动过程，被动性模仿实验是在教师的指令 下的操作活动。前者为探究性实验，后者为非探究性实验。 演示实验有的是探究性实验，有的是非探究性实验。 探究性实验、发现实验、模仿性实验和验证性实验的关系可以用下图表示（阴影部 分为探究性实验，阴影之外的为非探究性实验）演示实验 探究性实验验证结论发现性实验提出问题、 验证假设验证假设 主动性模仿实验 的实验验证性实验验证结论的实验模仿实验被动性模仿实验非 探 究 性 实 验3.发现性实验和探究性实验的区别 探究性实验包括验证性实验和发现性实验两种，其区别主要有以下几点： （1）实验的过程不同。 比如“种子的萌发与什么有关的实验”是验证性实验，其过 程为 “问题－假设－设计实验－实验观察－分析现象－得出结论”几个环节； 而“磁铁性质 的实验”是发现性实验，其过程为“问题－实验观察－分析现象－得出结论”几个环节。 （2）实验的目的不同。验证性实验的目的是验证实验假设是否正确，而发现性实验11是发现问题的结论。 （3）学生的认知基础不同。学生对验证性实验的结果略知一、二，而对发现性实验 的结果可能一无所知。 （4）教师指导的重点不同。验证性实验重在指导学生对问题形成假设和设计实验， 而发现性实验重在给学生提供有结构的材料及实验方法。 4.探究性实验教学的特征。 （1）多元化。 实验教学由单一的培养学生实验技能向培养学生的实验素养发展。 实验素养包括实验探究能力，实验方法（知识） ，实验情感与态度。实验探究能包括提出 研究的问题、作出实验假设、制定实验计划（选择实验材料、确认和控制变量、运用操 作性定义、实验操作（组装实验模型、控制实验条件） 、收集和整理数据、得出实验结论 等。 （2）开放性。传统的实验教学方式是封闭的，教师为学生准备好实验材料，设计好 实验方案，从而导致学生不能全面地了解整个实验过程。而探究性实验是以课程标准为 依据，以教材为依托，不局限于教材、课时、场地，让学生参与实验的全过程，如设计 实验方案、准备实验材料、组装实验模型，甚至走出教室在户外开展教学等。从知识、 能力等多方面向外延伸或扩展，创设一些开放性的问题情境，拓展学生的视野和知识面， 进而提高学生的综合素质和能力。 ①实验内容的开放性。实验内容并不局限于教科书，而由学生从学习、生活中提出 感兴趣的问题，并就问题进行探究。 ②实验方案的开放性。由于学生的认知水平不同，思考问题的角度也不同，所以设 计的开放式的实验方案也不可能完全相同。有的设计的非常合理，有的设计的比较合理， 有的设计的甚至是错误的，但每个学生都进行认真的思考，对过程与方法进行了体验。 学生提出的方案越多，思考的角度就越广，思维也就越深刻。同时，学生经过交流与评 价，相互启发，会碰撞出许多创造性思维的火花。 ③实验时间的开放性。由于受课时的限制，许多实验在课堂教学中往往不能充分展 开，因此，有必要将一些课内实验延伸到课外，将课时开放，使学生有充足的时间进行 实验探究 ④实验空间的开放性。刘默耕老师曾经活过：科学课的功夫在课外，将实验的场所 转向生活和大自然。实验的活动形式可以多样化，既可以是探究活动，又可以是一些小 发明、小制作、小实验等活动。这使学生不断扩展对周围世界科学现象的体验，丰富他 们的学习经历。 （3） 趣味性。 美国心理学家布鲁纳指出： “学习最好的刺激乃是对所学学科的兴趣” 。 要让学生对实验教学感兴趣，应从三个方面入手，一是实验呈现的方式应多样化；二是 实验内容要贴近学生的生活，尽量从学生的生活及周围环境中选取学生感兴趣的实验内 容；三是实验更富趣味性。12（4）探究性. 实验过程要体现科学探究的过程，即提出通过实验能够回答的问题， 能对实验的结果进行预测，能设计或理解实验模型，能进行科学的实验操作，能分析 实验数据（观察和测量的实验数据） 。 （5）创造性四、小学科学实验基本技能目前实验教学存在的问题很多，归纳起来主要有这样几点：即盲目准备实验材料的 多，关注材料价值的少；实验方法指导不到位的多，指导得当、得法的少；实验模型模 仿的多，改进的少；实验猜想走过场的多，落到实效的少；设计实验教给的多，引导学 生自主建构的少；由实验现象合理推出实验结论的少，直接得出实验结论的多；教学中 牵得多，放的少；教师说的太多，学生活动时间少；活动热热闹闹的多，关注学生思维 的少。 要解决上述问题，除了进一步理解和贯彻新的教学理念之外，还必须要掌握一定的 实验技能，以提高实验的效果。（一） 选择和准备实验材料技能按照实验要求或实验方案，准备、制作或选择实验材料，组装实验模型，既是运用 已有知识、技能的过程，又是感知新知识的过程。在该过程中可以有效地培养学生的动 手能力和运用知识解决实际问题的能力。不同的材料会组装成不同的模型，相同的材料 也可以组装成不同的模型。不同的模型会产生不同的实验效果。 1.实验材料的类型。 实验材料包括教具和学具。学具，顾名思义就是学生学习的用具。一般地讲大致可 分为两类，一类为工具型的，称为文具，如笔墨纸砚、书包等；一类是与所学科课程配 合的教学辅助器具。我们这里指的是后一种学具。 在我国学具是一种新生事物，它是在教学改革中诞生和发展起来的。它诞生于 20 世 纪 90 年代初，距今不过 20 年，但来势之汹猛是已往的教学材料所不可比的，前几年已 席卷全国各地，最近两年似乎又消声灭迹。外国也有学具，只不过比我国的学具更早， 综合性更强，质量更高，价钱更贵。 2.怎样设计实验材料 小学科学课程是以科学探究为核心的，科学探究就是趟水过河，是科学体验，是真刀 实枪的搞科学。实验是科学探究的主要过程和方法，材料是实验活动的基础，没有一套 好的材料，就难以提高实验效果。那么怎样来设计实验材料呢？ （1）从知识的类型出发设计材料的结构 美国著名的小学科学教育专家兰本达教授在《小学科学教育的 “探究－研讨”教学 法》一书中指出： “科学教学中的材料结构，意思是指材料在被使用时能揭示自然现象间 的某种关系。 ”因此她认为“材料应和科学上一个重要的概念有关；使用这些材料应该能 揭示许多有关的现象。这就是我们称之为‘结构’的特性。 ”实验是学生为建构知识而获13取信息的一种方式，通过对实验现象的观察、分析、归纳或综合，形成基本的科学知识。 实验现象是建构知识的基础，而实验材料的种类、数量和质地即材料结构又直接影响着 实验的过程和现象，因此实验材料与科学知识有着必然的联系。我们可以从知识的类型 出发来设计有结构的实验材料。不同类型的知识有不同的建构过程，具体情况如下： 类型 事实性知识 建构过程 1.观察。凭借感官或仪器进行有目的、有顺序的观察实验现象。 2.分析或比较。分析各种实验现象，发现其共同点与不同点。分别得出实验 结论。 3.综合。将各种实验结论进行整理，综合出基本的知识。 1.观察。凭借感官或仪器进行有目的、有顺序的观察实验现象。 2.比较。分析各种实验现象有什么不同点 。 2.分类。将具有相同特征的事物放在一起。 3.比较、归纳。 比较同类实验现象有什么共同点， 用归纳的方法，得出它 们的共同性质，给他们一个共同的名字。 1.观察。凭借感官或仪器进行有目的、有顺序的观察实验现象。 2.分析。实验现象与条件之间的关系，得出个别的实验结论。 3.归纳。得出一般的实验结论。 4.推理。形成科学知识。 1.分析。观察现象或阅读资料。 2.抽象。把握知识要点，掌握基本的操作方法。 3.对照。按照操作方法进行练习，内化知识，形成技能。概念性知识规律性知识程序性知识根据知识类型设计实验材料，首先要根据实验的目的确定知识点，并判断其类型；再 根据知识的形成过程确定思维要素，最后根据思维要素的特点设计实验材料。比如河北 版《科学》四年级下册《盐到哪里去了》活动 1“混合” ，该活动的目的是通过实验让学 生建构“溶解”的概念。 “溶解”是一个概念性知识，由上表可以知道建构该知识一般需 要经过三个过程：一是实验观察，二是让学生自己制定多种标准进行分类，三是归纳概 念。这一过程中的思维要素是“比较、分类、归纳” 。给实验现象分类，需要比较实验现 象的不同点，实验现象的不同点越多，分类的标准也就越多。这就要求我们设计的实验 材料要有多种差异性，比如有可溶的和不溶的，有上浮的和下沉的，有变色的和不变色 的，有液体浑浊的和澄清的。学生归纳概念采用的是枚举归纳法，该方法需要有 3 个具 体的个体，归纳出一般的知识。要完成这一归纳过程，先要让学生比较 3 种可溶性物质 与水混合后有什么相同点，尽管它们与水混合后的颜色可能不同，但都是透明的，说明 它们与水混合后都能形成 “极小的微粒” ， 为了让学生理解它们能 “均匀地分散到了水中” ， 教师需要做一个有色物质（一般用高锰酸钾）的扩散演示实验，再进一步推想无色物质 溶解的均一性。上述分析结果可以用下表表示：14思维要素 分类材料种类具体材料可溶的和不溶的各 1 种 食盐、沙子（或铁粉） 上浮的和下沉的各 1 种 锯末（米糠） 、沙子（或铁粉） 变色的和不变色各 1 种 食盐、高锰酸钾 浑浊的和澄清的各 1 种 食盐、锯末 可溶解的物质 3 种 其中一种为有色的 食盐、白糖、高锰酸钾 锯末（米糠） 、沙子（或铁粉） 、食盐、白糖、高锰酸钾归纳 总计由上表，可以得出本课设计的实验材料有：食盐、白糖、高锰酸钾、锯末、沙子，这 几种材料每个组必须要有。其他类型的知识，也可以照上面思路设计材料，不再赘叙。 （2）从课程理念出发设计材料的内涵 兰本达指出： “材料要有丰富得内涵，学生使用这些材料应有多种的相互作用，能使 用许多不同的路子进行探究。 应该让孩子们在讨论会中获得不同的发现， 提出新的问题。 ” 材料内涵应与新的课程理念相适应，怎样从新的课程理念出发来设计内涵丰富的实验材 料呢？ ①材料应具有多样性。 新课程理念的“全体性” ，体现了以人为本的教育思想，即在学习面前人人平等。反 映在科学实验教学中，一方面要让所有的学生都参与到实验活动中去，并且是一种实实 在在的从思维到感情上的参与。另一方面，在参与过程中应该让所有的学生都有所发展。 好学生可以获得较多的收获，谋求更大的发展；差学生可以获得基本的收获，得到必要 的发展。科学实验教学要面向全体学生，必须打破传统的“单一”的“齐步走”的教学 模式，建立以学生为主体的实验教学模式。让学生学会自主实验的方法，达到个别发展 的水平。实验材料要适应学生自主实验的需要，应具有多样性和层次性。首先，材料应 突破了数量上的限制，可以达到人手一份，能够满足学生独立探究的需要，克服小组实 验中，有的当演员，有的当观众的弊端，可以有效地 提高学生学习的参与率。其次，材料要满足不同层次 学生学习的需要，好学生可以多做几次，差学生可以 少做几次。例如，河北版《科学》三年级上册《流动 的水》一课的活动 2“让小水轮转起来” ，可以设计一 套具有多种变量的小水轮，如水流大小、水位高低、 叶片多少、叶片大小、叶片角度、提重轮大小可变的 小水轮 （如图） 。 学生利用该材料除了研究小水轮转得 快慢与水流大小、水位高低有关之外，好学生还可以 用它进一步研究小水轮转得快慢与叶片多少、叶片大 小、叶片角度、提重轮大小有什么关系。当然不要求 所有的学生都完成每个实验项目。 ②材料应具有可变性。 新课程理念强调学科的“探究性” ，探究性实验一个突出的特点就是要给学生留有发15散的空间，独立思考的余地，学生能够从不同的角度，不同层面去发现问题、分析问题 和解决问题。什么样的实验材料能够满足探究性实验的需要呢？从材料的结构上讲应该 具有可变性，这样才有利于培养学生的创造性。例如， “简单机械实验材料”让学生设 计滑轮组的实验，学生想怎样设计就怎样设计，为满足学生实验需要，应提供给学生足 够的滑轮、轴和有多个孔支架。再如，河北版《科学》三年级下册《镜子》一课的拓展 活动 “镜子反光游戏” ，可以设计一个角度可变的角镜（如图） ，让学生观察角镜的角度 有大变小时，镜子中像数的变化。学生会惊奇地发现当两片镜子夹角为 0 度时，里面会出现无数个像。 ③材料应具有趣味性。 新课程理念强调学生的“主体性” ，就应该让学生把学习当成一种“需要” ，当成一 种高兴的事去做。小学生好奇、好玩、好动，喜欢色彩鲜艳、造型新颖的事物，喜欢游 戏，喜欢动手操作。实验材料应依据儿童的年龄特征进行设计。首先，从外观上讲，应 设计红、黄、蓝、绿等色泽鲜艳的材料，这些材料都会给学生一种亲切感，使他们见到 材料会爱不释手。其次，利用这些材料能够构建新颖的实验模型，通过操作能呈现新奇 的实验现象，这些现象很容易引起学生的有意注意，诱发学生主动探究科学的欲望，形 成良好的主动学习的品质。 ④材料应该应具有环保、安全性。 新的科学课程强调科学与技术、社会和环境之间的联系。低碳、环保应贯彻到整个 教学之中。实验材料的选择应符合环保要求，不可降解的材料像泡沫塑料等尽量不要设 计。其次材料的安全性也是非常重要的。听课中发现有的教师让学生用小白药片做溶解 实验，这不符合安全要求。记得有一次学生做电磁铁有磁性的实验，材料中没有电池盒 和开关，导线又过细、达不到足够的长度，接通电流后会产生很强的热，学生用手捏着 线头做实验时烫得手直抖索。这种隐性的不安全因素必须要引起我们的注意，从材料的 结构上讲，不管是显性的还是隐性的都应该符合环保和安全的要求。 （2）从实验效率出发设计具体的实验材料 ①实物材料是首选的。 小学科学是一门认物的学科，学生认识的对象是实实在在的客观事物和现象。学生只 有通过对具体的实物和现象的观察，才能获得真实的第一手资料，进而形成具体的科学 知识。因此在设计材料时，实物材料是首选的，没有实物材料选择是标本，没有标本再 考虑音像资料，这是学科特点决定的。 ②材料不是越多越好。兰本达指出： “每个孩子都应该有足够的材料。每样东西的数16目不一定和孩子们的人数相等，但是每个孩子都应该有足够的、在探索相互作用中关键 的材料。 ”例如，比如冀人版《科学》四年级下册《让瘪乒乓球鼓起来》活动 1“液体受 冷、受热的研究” 。该活动通过让学生实验观察，分析现象，在此基础上采取“枚举归纳 法”形成液体热胀冷缩的知识。学生要进行“枚举归纳” ，最少要做 3 种液体（如水、柴 油、醋）的实验，这 3 种液体是每个组都必须要有的，其他液体学生可以自由准备。但 材料不易准备的过多，尽量减少材料成本。 ③材料不是档次越高越好。 材料的质地不是档次越高就越好，因为最佳的实验现象是我们追求的目标，只要能呈 现最佳的实验现象，材料的档次越低越好。但在实际教学中，很多老师有这样一个误区， 认为科技发展了，教学条件改善了，实验材料的质地应该高一些，这样才能与时代合拍。 记得有位青年教师要在省年会上作冀人版《科学》四年级下册《让瘪乒乓球鼓起来》活 动 1“液体受冷、受热的研究”一课，课前这位老师用青霉素小药瓶给每个小组制作了 3 套实验材料（如图） 。将盛有液体的装置放到热水中，细玻璃管中的液体马上就会上升， 再放到冷水中液柱会立即下降，实验效果很好。但在现场作课时老 师用 500ml 的大烧瓶取代了小玻璃瓶，结果将该装置放到盛热水的 水槽中，玻璃管中的液柱没有变化，老师让学生把水槽中的水倒出 来，再加热水，连续两次，玻璃管中的液柱才上升了一小节。学生 把该装置放到盛有冷水的水槽中，玻璃管中的液柱没有变化，连续 两次换冷水液柱才下降了一截。该实验由于时间过长导致教学任务 未能完成。从该案例中你会受到什么启示呢？ ④材料还是身边的好。 目前，制约实验开出率的客观因素主要有两个：一是材料效果不好。很多实验材料与 教材实验内容不配套，即使可用的一些实验材料，由于质量较差也很难达到理想的实验 效果；二是材料的消费。材料消费是一笔很大的开支，学生活动的越充分，开支就越大。 解决这两个问题的最佳途径是因地制宜准备材料。其实，教材中的实验大部分都可以用 身边的材料替代，只要我们留心总会从你的身边找到理想的材料。当然，我们还可以发 动学生搜集和准备材料。这样我们就可以降低实验成本，提高实验开出率和成功率，何 乐而不为呢。 总之，只要我们能够从知识点入手考虑实验材料的结构，从课程理念出发考虑实验材 料的内涵，从实验效率出考虑具体的实验材料，就能为每个实验设计出一套有结构、有 内涵、安全、环保、高效的活动材料。（二）实验操作技能实验操作技能主要是指使用实验仪器设备完成实验任务的技能。 科学实验操技能是 学生完成科学实验过程中表现出来的实际的、专门的操作技术水平。 1.选择器材或仪器 传统实验教学，学生实验之前教师已给学生提供了进行实验所使用的器材，学生不17需要选择仪器，只需根据教师提供的实验器材进行实验即可。这样做不利于培养学生独 立解决问题的能力。探究性实验教学主张在一定的条件下，设计让学生选择仪器进行实 验的环节，以培养学生选择器材的能力。 比如量筒的选择。 量筒是用来量取液体体积的一种玻璃 仪器 ,一般有 10ml、 25ml 、 50ml、100ml、 1000ml 等规格。 10 毫升量筒每小格表示 0.2ml，而 50ml 的量筒每小格表示 1ml . 可见量筒越大，管径越粗，由视线的偏 差所造成的的读数误差也就越大。分次量取 也能引起误差。 所以，实验中应根据所取溶液的体积， 尽量选择能一次量取的最小规格的量筒。 思考：分别量取 24lm、52lm 的液体选 择什么规格的量筒。 2.掌握基本仪器的使用方法。 学生学会使用基本的仪器是小学科学实验教学的目标之一。在科学实验教学中，常 用的基本仪器有：放大镜、刻度尺、天平、测力计、量筒、试管、酒精灯、烧杯、烧瓶 等。对于这些仪器，要了解它们的名称、原理、构造、性能、特点及注意事项。对于各 种仪器的基本操作，教师都要做出示范表演。学生要通过教师规范的动作，掌握正确的 实验操作方法。 切记，仪器的使用方法是不能探究的，要采取讲授、演示、阅读等方法，让学生掌 握，严格按照实验守则去做。 3.组装实验模型的技能 在实验中，往往需要将多个仪器或器材进行组装，配合使用。无论是一个实验模型 的各个部位的装配，还是多个仪器和仪器的组装，都必须做到正确、合理和完善。 教师要指导学生组装实验模型时，应注意以下几点：第一，认真预设实验过程中可 能出现的问题，并制定相应的应急方案；第二，根据实验目的设计有结构的材料；第三， 对模型构建中的技术关键进行具体的指导。课前教师要先试一试，由初试结果，确定指 导学生组装实验模型的技术关键。（三）指导学生实验猜想的技能1.猜想、预测和假说的相互关系。 猜想是基于人们的一种直觉推论，这种推论可以没有事实的根据，也不需要实际的证 实，只需要逻辑上的证明即可。科学预测是基于一种经验和数据，而做出的逻辑推理， 预测结果的正确与否需要和事实相对照。科学假说则是“根据已知的科学事实和科学原18理，对所研究的自然现象及其规律性提出的一种假定性的推测和说明。 2.猜想和预测的作用。 （1）猜想与假设具有承上启下的作用。猜想是科学探究的程序之一，它在科学探 究活动中起着承上启下的作用。它既是学生在探究之前对研究问题所进行的一种科学预 见性思考，又是制定探究计划、设计实验方案的前提根据，是学生选择实验方法和实验 材料的基础，可以为收集信息，分析、处理和解释信息提供一个大致的框架。而且，科 学探究的结论也是围绕着猜想进行的，探究报告最终需要对猜想是否得到验证，作出明 确的结论。 （2）有利于激发学生的学习兴趣。兴趣是学习的最好老师，当一个学生对某个学 科、问题发生兴趣时，他就会积极思考，想方设法去解决所遇到的问题．而猜想就能调 动起学生的积极性．因为猜想是从学生所熟悉的知识或事实出发，这就降低了问题的难 度，从而具有较好的可接受性．恰当的运用猜想，很容易使学生的兴趣放到被研究的事 物上来。 （3）凝聚学生的注意力。“注意”，是一个古老而又永恒的话题。俄罗斯教育家乌 申斯基曾精辟地指出：“?注意?是我们心灵的惟一门户，意识中的一切，必然都要经过它 才能进来。”猜想与假设可以沟通新旧知识之间的联系，激发了他们探究的欲望，凝集学 生的注意力。 （4）培养学生的发散思维、想象力和创造性思维能力。对问题提出猜测与假设能有 效地培养学生的发散思维、想象力和创造性思维能力。猜想的过程是一个思维发散的过 程可以有效培养学生的创造性思维能力，假设的过程是一个判断、对比、推理的过程， 可以有效培养学生的逻辑思维能力。另外，教学中还可以让学生充分展现其内在的思维 过程。为自己的假设说明理由，也是培养学生思维能力的有效方法。思维是智力的核心， 因此重视猜想与假设的过程可以发展学生的智力。 4.指导养学生猜想与假设的技能。 （1）营造猜想的氛围. 心理学研究表明，学生在没有精神压力和心理负担、心情 舒畅、情绪饱满的情况下，大脑皮层容易形成兴奋中心，注意力、想象力等心理活动就 会处于积极状态，从而产生思维的火花。如果教师给学生的是一种无法亲近的感觉，那 么，即使学生在学习过程中有自己的猜想，他也不敢进行表达，当然也就无法对学生的 猜想能力进行培养和训练。因此，教师要善于营造一种利于猜想的宽松、民主的课堂氛 围，建立平等的师生关系，让学生产生猜想的心理安全感，使思维进入兴奋点，这样， 才有利于学生做出大胆的猜想。 （2）创设情景引发学生的猜想. 探究教学重视问题情境的创设，以引起学生的好 奇心和求知欲，激发学生的学习兴趣和探究的欲望，使学生发现并提出问题。由于学生 不可能像科学家那样在纷繁复杂的自然现象面前，根据自己丰富的知识经验和敏锐的感 觉提出科学的猜想，因此，教师要积极创设符合客观事实的问题情境，使创设的情境对19学生的猜想具有一定的启发性和暗示性，这样在猜想时，学生就会有一个较为明确的方 向，不至于凭空设想、胡编乱造，做出一些漫无边际的猜想。 （3）提供必要的事实为基础. （4）提供必要的思路或方法。常用的方法有四种：①因果法 根据事物之间的因果 关系，运用演绎推理的方式进行猜想。如：猜想“昼夜是怎样形成的” 、 “沙洲是怎样形 成的”等。②分析法 对各项条件逐项进行分析猜想，最后得出最基本的猜想。如《钟乳 石的形成》 。③类比法 类比是根据两个对象的相似关系受到启发而产生类推的一种解决 问题的思考策略。运用类比思考的方法可以进行类比猜想，提高学生的猜想能力。如： 猜想“青年山脉是怎样变成老年山脉的？” （与生活经验进行类比） ，猜想“降落伞降落 的速度与什么有关？” （与“神五”降落伞类比） 。④推理法 【案例】指导学生对 “小水轮转得快慢与什么有关”的问题进行猜想与假设是本节 课的难点。为突破这一难点，可以计划分两步进行： 首先指导学生对小水轮转得快慢与什么有关的问题进行猜想，该环节可以引导学生 从小水轮为什么会转动（水轮的结构）上进行指导。一般情况下教师指导到位，学生会 猜想到小水轮能够转起来与水流的大小、水流的高低、叶片多少、叶片的角度、叶片的 大小、水流与叶片上的着落点有关。 在猜想的基础上要指导学生做出这样的假设：水流大转得快，水流小转得慢；水流 高转得快，水流低转得慢；叶片多转得快，叶片少转得慢；叶片与轴垂直转得快，叶片 与轴不垂直转得慢；叶片大转得快，叶片小转得慢；水流落在叶片的顶端转得快，水流 越接近轴转得越慢。 该环节可以用下列简图表示：探究主题猜想假设 快 慢水流大小 怎样让小水轮转得更 快大 高离轮远小 低离轮近水流高低 水流与叶片着落点 叶片角度与水流垂直与水流不垂直 20课堂教学中可以这样做： 1.出示思考题： 怎样才能使小水轮转得快呢？小水轮转得快慢与哪些因素有关呢？ 在这里，教师可以出示小水轮或视频资料让学生观察小水轮的构造及转动的情况。给学 生充分的思考时间，让学生在小组内讨论。交流时，教师启发学生注意倾听其他小组的 意见，对那些能力较强的学生，可尝试让他们对猜想的内容进行归纳。 2.在猜想的基础上进一步引导学生进行有根据的假设。 这一环节是训练学生创新思维的绝好机会，猜想是一种是由问题直接预测结果的思 维方式，因此它是一种直觉思维，是创新思维的一种，学生在猜想过程中可以充分展开 想像的翅膀，想怎样想就怎样想；假设是基于事实的推想，这种事实可以是知识，也可 以是生活经验，可以是直接的也可以是间接的，教学中学生能联系生活实际提出自己的 假设，这是基于生活经验层面的事实。（四）设计实验方案的技能实验设计技能是一种智力技能。它没有明显的外显动作，主要是在头脑中进行的一 种认知活动方式。科学实验设计技能从本质上讲是一种思维技能。它是指学生根据问题 的需要确立研究目标，应用所学的知识，设计实验模型，选择实验材料的过程。实验设 计可以有效地培养学生实验能力及创新思维能力。 1．为什么要设计实验。 （1）体现科学课教学基本理念。新的课程理念强调“以科学探究为核心” ，设计方 案是科学探究过程中的一个主要环节。 （2）培养学生的创新能力和运用知识解决实际问题的能力。在设计实验过程中，不 仅有旧知识的运用，而且有对新知识的探索。 （3）明确实验的目的和要求。学生设计实验一般要围绕着实验目的和要求进行，这 样通过设计实验可以加深学生对实验目的和实验要求的理解。 （4）明确实验的原理。 2 .什么是实验设计。 所谓实验设计，就是指导学生根据实验目的，设计实验模型，实验方法、步骤，观 察实验现象，收集、处理实验数据的方案。 3. 设计实验的类型。 从小学科学教材看，设计实验主要有四个类型：根据实验提示设计，根据示意图设 计，根据实验材料设计，根据实验题目和实验猜想的设计。 4．实验设计的原则。 （1）目的性原则 该原则是指在科学实验设计的整个过程中，对实验原理、用品、 装置、步骤、方法等各方面的设计，都应围绕实验的目的要求进行。 （2）科学性原则 该原则是指设计实验原理、实验方法、实验装置、实验操作等必21须与科学知识和科学试验方法相一致。 （3）对照性原则 该原则主要包括三种对照：①空白对照 ，不给对照组任何处理 因素；②自身对照，对照组和实验组都在同一研究对象上进行；③相互对照，不单设对 照组，而是几个实验组相互对照。 （4）控制变量原则 该原则包括单一变量性和等量性两种情况。 （5）简便可行性原则 该原则要求在实验设计时，要考虑到实验材料获得、实验装 置比较简化、实验药品比较便宜、实验步骤比较少和试验时间比较短等问题。 （6）安全性原则 该原则是指设计实验时必须要考虑实验过程中的安全，尽量避免 使用有毒药品进行具有危险性的操作。 5．实验变量。 （1）什么是变量 变量是相对于常量而言的，实验中随外界环境变化而变化的量。 包括自变量、应变量、控制变量。自变量又称操作独立变量，是操作者可以自由控制的 变量，是直接影响实验结果的量。应变量又称反应变量，是随自变量改变而改变的量。 除了自变量之外，还会影响应变量的变量称为控制变量。又称无关变量、参变量、额外 变量等。 （2）操作性定义 为了保证科学结果的可操作性，探究者必须对探究过程中的术语 或确认的变量进行准确而简练的描述。 6．怎样指导学生设计实验方案。 （1）经验法。 小学科学课中很多实验设计的内容比较简单，教师可以通过引领学生对已有知识、 经验的回忆或对问题的假设，给学生提供实验设计的思路，进行实验设计。如冀人版《科 学》四年级（上册）第 11 课《怎样让小球动起来》 ，设计“用什么方法让小球动起来” 实验方案。教师可以引领学生复习各种各样的力，再让学生思考，用某种力怎样让小球 动起来。 这样学生就会根据具体的施力方法， 设 计出多种让小球动起来的方案。 又如冀人版 《科 学》 三年级上册 《流动的水》 一课， 在学生对 “小 水轮转得快慢与什么有关” 的问题进行猜想、 假 设之后，根据假设就可以设计出实验方案。 （2）分析法。 就是从实验目的出发进行分析设计。 实验 目的是设计实验的基础， 只有真正理解了实验目 的， 从实验目的出发界定实验中的要素， 才能理 清实验的基本思路为进一步设计实验奠定基础。 比如， 冀教版 《科学》 五年级上册， 第 14 课 《传 热》中的活动 1“勺柄冷热的变化” ，是一个完设计实验方案 目的 要素知识技能抽象模型材料仪器具体模型22整的探究活动，设计实验方案是该活动的重点。学生根据实验目的“热在物体中是怎样 传递的” ，经过分析可以得出：要研究热在物体中是怎样传递的，一要有热源，二要有传 热的物体，三要设法观察到热传递的现象，这就是该实验的三要素。实验要素确定之后， 教师需要指导学生以“三要素”为原点进行思维发散，学生想怎样设计就怎样设计。比 如学生可以从自己的生活经验出发，将热源设计为：用酒精灯产生热，利用炉火产生热、 利用热水产生热，利用太阳能产生热等；传热的物体设计为一种金属，但这种金属的形 状可以是多样的，可以是直的金属丝，可以是弯曲的金属丝，可以是金属片，也可以是 金属容器；热是一种用肉眼看不到的物质，要观察到热在物体中是怎样传递，学生会想 到用手摸，用温度计观测，这些方法科学但不可行。教师可以引导学生采取“替代法” 进行观察。先回忆在“声音是怎样产生的实验”中，借助绿豆等轻小物体来观察物体振 动发声音时的情景，告诉学生像黄油、凡士林等材料，遇热粘度会降低，学生会想到把 某一轻小的物体用凡士林粘在金属上，热传到哪儿，那里的轻小物体就会掉下来。在设 计实验变量的基础上，教师要指导学生通过不同变量的组合，来建立一系列的抽象的实 验模型。 学生的抽象实验模型，很多是科学的，但不一定是可行的，因为它受着材料和仪器 的制约。在学生自由设计的基础上，教师要引导学生联系身边的材料和仪器，对设计的 实验模型进行筛选，选择那些能利用身边材料组装完成的模型，这就是具体的、可行的 实验模型，当然选择的模型并非一种，同学之间也并非相同。 （3）综合法。 该方法与分析法正好相反，先指导学生根据实验目的，运用已有的知识和经验建立 一个实验模型，再分析实验模型中的变量，设计具体的方法和过程。比如，冀人版《科 学》五年级上册，研究植物向光性实验。通过前面的学习，学生知道了向日葵的“花盘” 能向着太阳的方向转动，这种特性就是向光性，并且学习了对比实验的方法和要求。在 此基础上要研究植物的向光性，学生就可以直接构建一个对比实验的模型：找两课大、 小长势相同的植物，一棵放在阳光下，另一棵放在控制阳光的环境中；接着引导学生通 过分析得出：该模型中的自变量是自然光和可控光，控制变量是植株的大小、长势、水 肥、温度等；最后让学生设计具体的实验方法和步骤。 （4）分析－综合法。 该方法是上述两种方法的综合。比如，指导学生设计“雨是怎样形成的”实验。一 般先引领学生从生活经验出发回忆什么是雨，并运用已有的知识（水蒸气的凝结）分析、 比较水蒸气的凝结与雨的形成有什么相同和不同（建立原型与模型之间的联系） 。学生会 认识到雨的形成与水蒸气的凝结实验只有一点不同，那就是雨的形成的实验，要有水珠 不断地从上面掉下来。很多情况下教师指导学生设计实验的目的可能就是将设计实验的 “面”缩为设计实验的“点” ，从而减小设计实验的难度。在教师指导的基础上，让学生 构建一个雨的形成的实验模型，再进一步分析实验中的变量，设计具体的实验方法和步23骤。这一个过程是一个“分析---综合---分析”的过程。 （5）模型诱导法。 该方法是从实验目的出发，先寻找与实验设计相似的实验模型，构建一个新的预设 的实验模型，然后分析、比较原实验模型与预设模型之间的异同，找出设计的关键点， 最后设计出新的具体的实验模型。比如，冀人版《科学》四年级下册，第 17 课《让瘪乒 乓球鼓起来》中的活动 3“设计气体热胀冷缩的实验” 。教师可以这样指导学生进行实验 设计： ①从“气体是否具有热胀冷缩的性质”这一实验目的入手，分析具体的实验要素有 气体、受冷、受热、体积膨胀、体积缩小。 ②以液体热胀冷缩的实验模型为基础，构建一个气体热胀冷缩的实验模型，再分析 两个实验模型有什么不同点。经过分析学生会认识到有两个模型的不同点有二：一个是 容器中的物质不同，一个是液体，一个是气体；二是物质体积变化的可见度不同，液体 体积的变化可以直接观察到，而气体的体积变化不能直接观察到。这样实验设计就归结 为一点，用什么方法能够观察到气体体积的变化。 ③要看到气体体积的变化，就要建立一个相对封闭的气室。建立封闭的气室有多种 方法，可以在容器口上箍一层橡胶膜，可以把一个瘪气球绑在瓶口上，可以把一个带玻 璃管的胶塞固定在瓶口上，在玻璃管中滴一滴水或将玻璃管口插入水中等等。 ④指导学生设计具体的实验方法和步骤。 （6）分析、归纳法。 分析、归纳法是设计多变量实验的一种方法。这种方法分两步进行：第一，根据实 验目的或实验假设分析实验变量；第二，将实验变量进行归纳概括，得出实验条件，构 建具体的实验模型。 比如，冀人版《科学》六年级上册，第 6 课《生活中的真菌》活动二“设计食物发 霉的实验” 。教师可以从以下几个环节进行指导： ①假设食物发霉可能与温度和湿度有关。从这一假设入手分析温度和湿度的变化会 怎样影响食物的发霉，并用图示表示出来： 实验条件： 温度 高温 湿度 干燥低温潮湿②从上图入手，可以构建四组实验条件模型：①高温、干燥；②高温、潮湿；③低温、24干燥；④低温、潮湿。 ③将上面实验条件相同的进行合并， 归纳出两个具体的实验模型： 一是在高温环境下， 一个干的食物，一个湿的食物；二是在低温环境下，一个干的食物，一个湿的食物。 ④设计具体的实验材料和实验方法。 各种实验设计的方法是相互联系的，一个实验内容可以采用不同的方法进行设计， 也可以同时采用几种方法进行设计。只要从发实验目的出发灵活运用各种方法，就一定 会给学生提供具出具体的设计思路，最大限度的提高实验设计的有效性。（五）分析和处理实验信息的技能分析和处理实验信息包括正确记录实验现象，并对实验现象进行分析、处理，从而得 出实验结论。分析实验现象的过程是学生运用知识解释现象的过程，是分析、比较、综 合、归纳和推理的过程。 1．记录实验现象的方法。 小学科学实验现象有的是定性的有的是定量的。常见的记录现象的方法有随机记忆、 文字记录、表格记录等几种方法。 （1）文字记录 整齐简洁。 （2）表格法记录 定量实验或定量观察，要根据内容设计某种表格形式，根据观测 到的数据，应准确无误的记录下来，如果数据记错，应将数据用横线划去，并在上面写 上正确的数据。 2.处理实验信息的方法。 教师指导学生处理实验信息时，应做好三件事，一是根据实验内容引导学生回忆或 补充相关的知识，为分析实验现象提供知识基础，不仅如此还要营造一个分析现象的环 境，激活学生的思维，让学生从心理上敢于分析和乐于分析实验现象；二是设计一定的 活动过程和程序；三是教给学生分析的方法。 分析实验现象的方法主要包括列表法、填图法和讨论法。 （1）列表法 比较。 建立比较/对照表的方法包括三步：一要把要比较的事物列在表格的顶端；二要把作 比较所依据的特征性列在左侧的一栏中；三要把每件事物关于各个特性的信息填入相应 的格子里。 （2）填图法 填图法主要包括概念图、韦恩图、流程图、循环图等。维恩图是用于 显示事物不同点的方法。它由两个或两个以上互相重合的圆组成，每个圆代表一个特定 的概念或观点，两圆重叠部分是其共同特征或相似点。 流程图能够帮助我们理解某一事件是按照怎样的顺序发展的。它能有效的概括出某25采用文字记录实验现象应及时、准确、清楚地记录下来，文字应列表法主要是指“对比/比较表”。对比比较表是比较两种以上事物的异同点时很有用的工具。他能提供一个有序的框架，根据你所需要了解的特性对事物进行一过程的各个阶段，或某一程序的各个步骤。 循环图用来表示一系列连续发生的事件。循环图能帮助我们理解事件的先后顺序。 概念图是从总的概念出发，逐步展开，显示出大量的概念是如何被分解成一个个小 概念的。它会清晰的表现出各概念之间的关系。 （3）图像法 图像法是根据实验数据在坐标纸上描点、绘图的方法。图像法的优点 是直观、简便，能清楚地显示出所研究对象的变化规律，并能发现实验方法、观察过程 中存在的问题。图像法主要有柱形图、折线图、扇形图等。 （4）讨论法 讨论是通过教师或学生提出有意义的问题，激发学生思考，用语言表 达交流的一种课堂形式。讨论法是分析和处理实验信息的一种常用的方法。讨论之前需 要设计好论题，论题的提出要紧扣目标，论题要小而具体、新而有趣、有启发性，论题 要有适当的难度，有足够的难度，要对真正困惑的地方提出问题，没有现成的答案，能 引发许多合理的答案。论题的表述尽量用清晰、带点专业术语、简单易懂的语言表达， 尽量用具体的细节描述，而避免空洞的、冠冕堂皇的抽象语言。不必为弄懂问题的词语 而挖空心思、绞尽脑汁。 讨论的过程，一般分为创设情境、出示题目、提出要求、学生分析、互动质疑、交流 评价等六个环节。学生分析是讨论的主要环节，该环节可以指导学生先描述一下实验现 象是什么样的，再分析实验现象形成的原因是什么，并运用有关知识分析实验现象说明 了什么，最后用推理的方法得出实验结论。 3.得出实验结论 通过分析实验现象，可以揭示一种特定条件下事物之间的联系即实验结论。实验结论 能否说明自然界中的客观事实，还需要将实验结论与客观实际进行联系，只有这样才能 形成科学的结论。归纳、综合、类比是小学科学教学中常用的方法。 （1）归纳法 就是将多个同类实验模型的结论联系起来，经过比较归纳出一般的科学 结论。比如冀教版小学《科学》教材 5 年级上，第 14 课《传热》中的“热在物体中是怎 样传递的实验” ，学生建立了多个实验模型，有的用酒精灯给金属丝的一端加热，观察到 金属丝上用黄油粘这的豆子从距热源近的地方依次掉下；有的用酒精灯给金属片的一端 加热，有的用蜡烛给金属杯的底部加热，都观察到类似的实验现象。尽管这些实验模型、 实验的具体条件各不相同，但它们具有相同的实验现象，由此可以归纳出这样的结论： 在同一物体中，热从温度高的部分传向温度低的部分。 （2）综合法 综合就是把事物的各个部分或各种属性联合起来成为整体进行考察的思 维方法。比如冀教版小学《科学》教材 4 年级下，第 18 课《盐到哪里去了》活动 1“混 合” ，学生通过实验分别认识了有的物质在水中会变成极小极小的微粒、会均匀的分散到 水中之后，可以采用综合的方法得出溶解的概念。 2．类比法26实验现象是在特定的实验环 境下呈现的， 它毕竟不是自然现 象， 不能直接说明自然事物之间 的联系。 这就需要将实验结论 与自然界中的某一现象联系起 来， 通过对各种变量的比较而得 出一般的科学结论。比如 “风 是怎样形成的”模拟试验，当学 生得出了实验环境下风成的原 因之后，教师可以出示下图，引 导学生理解：在地球上，有的地方受太阳照射较多，地面空气受热膨胀后变轻，开始上 升。空气上升后，留下的空间，被别处的冷空气补充进来。补充进来的冷空气又被晒热、 上升，冷空气又补充进来??这样就形成了空气的流动，这就是风。空气流动快就是大 风，流动慢就是小风。五、实验创新与实验模型的构建（一）什么是实验创新实验创新是按照创新教育的要求，在实验过程中，有目的的培养学生的创新思维和 创新技能为主的创新活动。 1．什么是创新思维。 创新思维是一种非逻辑思维。它是对事物间的联系进行前所未有的思考，从而创造 出新事物的思维方法，是一切具有崭新内容的思维形式的总和。流畅性、灵活性和独特 性是创新思维的基本特征。 （1）流畅性，又称非单一性，它是以思维的量来衡量的，要求思维畅通无阻、灵敏 迅速，能在短时间内表达较多的概念。 （2）思维的变通性又称灵活性，是指思路开阔，善于根据时间、地点、条件等变化， 迅速灵活地从一个思路跳到另一个思路，从一种意境进入另一种意境，从多角度、多方 位地探索、解决问题。 （3）思维是独特性，又称新颖性，求异性，是以独立思考，大胆怀疑，不盲从，不 迷信权威为前提的，指超越固定的、习贯的认知方式，以前所未有的新角度、新观点去 认识事物，提出不为一般人所有的、超乎寻常的新观念。 2．创新技法。 创造发明的方法统称创新技法。27（二）运用创新技法，构建和改进实验模型日常教学中，我们经常会遇到这样的问题：由于实验条件的限制不能按照教内容材构 建实验模型或教材中设计的实验模型效果不佳，这时我们就需要根据实验目的构建新的 实验模型或对原有的实验模型进行改进。其实，构建和改进实验模型本身是一个创新的 过程，利用创新技法，可以打开你的思路，帮你构建新的实验模型。 1.利用联想法，构建实验模型 联想法是根据已有实验模型的某一特点，而联想到一系列新的实验模型的方法。该 法可以分为外形联想、材料联想、结构联想、功能联想、原理联想等几种类型。 （1）外形联想。又分为由实验模型的外形联想到材料和由材料联想到实验模型两种 情况。 【案例 1】滑轮是一个周边有槽，能够绕轴转动的外缘有沟槽的小轮。也许生活 中类似于滑轮的材料几乎没有，如果我们把滑轮竖起来，从它的外缘沟槽处纵向切 开，那它就是两个近 似于圆台的物体。生 活中这样的物体很 多，如啤酒易拉罐瓶 底、塑料扣子等。将 两个易拉罐底或者两 个扣子的底面相对粘 在一起，中间再打个孔，不就是滑轮了吗。 用同样的方法，我们根据齿轮外缘有齿的外形，可以找到制 作齿轮的材料，如啤酒瓶盖、瓦楞纸等。 【案例 2】每种材料都有自己的外形。比如灯泡是球形的、 易拉罐桶是圆柱形的。根据材料的外形，我们可以联想到多种实 验模型。 已故的河北省保定市科学特级教师张国成，曾经利用易拉罐制作了上百套小学 科学教具。其中很多是利用了易拉罐的形体，如“耳膜演示器” 、 “土电话” 、 “小孔成像”等。耳膜演示器 土电话 小孔成像 28河北省沧州市某小学的科学教师利用废弃的旧灯泡制作了系列灯泡教具， 其中 有的也是根据灯泡的形状联想得到的。（2）原理联想。科学实验原理是指科学课中的科学事实、科学概念、科学规 律等知识， 它是科学实验的依据。 我们根据实验原理可以联想到一系列的实验模型。 【案例 3】 下图 1 是 “水蒸气的凝结实验” ， 它的实验原理是： 水蒸气遇冷会凝结成水。 根据实验原理可以知道该实验有两个基本的实验要素，一是水蒸气，二是冷的物体。根 据这两个要素，我们可以联想到实验模型 2（图 2） 、模型 3（图 3）等。 冰图1 （3）结构联想 到其他实验模型。图2图3实验结构是指实验模型中各个材料之间的关系。对比实验中，有反映自变量或反映应变量的材料或条件，根据自变量、应变量对应的材料或条件可以联想 【案例 4】下图 1 是研究帆与车速有什么关系的实验。帆是自变量材料，在帆的面积 不变的情况下可以变成各种形状，每种形状的帆就是一个新的实验模型。29【案例 5】空气热胀冷缩实验的关键是如何检验空气体积的变化。图 1 是利用水滴建 立一个密闭的气室，由此可以联想到多种利用水建立封闭气室的实验的模型。除此之外， 我们还可以利用橡胶模来建立气室，构建新的实验模型。2.利用组合法，构建实验模型 组合法就是按照某种实验目的和技术原理，将两个或多个因素通过巧妙的综合，获得 具有整体功能的新的实验模型的方法。该方法主要包括以下四个类型。 （1）加合组合法 主要有模型组合、原理组合和功能组合等。 【案例 6】将七色板与电机两个模型组合在一起构成电动七色板（图 1） 。将固体的 热胀冷缩与杠杆尺平衡原理组合在一起，构成一个热胀平衡演示器（图 2） 。2005 年石家 庄市北焦小学的梅明远老师把照明、遥控锁车、报警三个功能组合在一起，发明了多功能摩托车钥匙（图 3） 。 图1 图2 图330（2）内插式组合法。是以某一特定对象为主体，通过置换其他技术，创造新模型的方法。 【案例 7】风车模型是用来探究提起重物多少与什么有关的实验。如果风车作为自变量，可以用 不同类型的风车进行置换，而构成一系列的新的风车模型。 （3）辐射组合法。是以某一新技术为中心，同多方面传统技术或物品结合，形成技 术辐射，从而创造新模型的方法。 【案例 7】认识磁铁性质以后，很多老师要安排一个设 计磁铁日用品（或玩具）的活动，以培养学生运用知识和创 新思维能力。 这一环节最佳的方法就是指导学生运用辐射组 合法进行设计。 根据右图学生以磁铁为中心与 10 种物品组合，可以构 建 10 种理想的磁性物品，再从科学性、可行性上进行分析， 设计出一系列的磁性物品。 （4）信息交合法 中国思维魔王许国泰所创造的信息梳子 枕 鞋 服装 水杯强磁性材料玩具 门文具盒 衣扣衣柜交合法就是进行组合创造的很好的工具。 使用信息交合法构建实验模型的过程有以下 5 个环节： （1）定中心。即研究的目的是什么，也就是实验中的 应变量。（2）设标线。分析实验中影响应变量的变量，并以此来设定各个标线。 （3）注标点。即在标线上注明有关信息点。 （4）交合。在标轴上的选取任意维度、任一层次、任意数目的信息用线进行连接形 成若干个理想模型的特点。 （5）将组合的新模型一一列出。 【案例 8】构建小水轮模型。 先确定以探究小水轮提起重物的多少与什么有关，即水轮模型结构为中心。再分析水 轮模型结构确定各个变量，并以各个变量画出标线，注明标点；最后连接不同标线上的 点，构成若干个实验模型，并经过筛选找出科学、可行的实验模型，也可构建一个具有31各个变量的综合性的小水轮模型（右图） 。3.利用列举法，构建实验模型 列举法的最常用的，也是最基本的创造技法。它主要包括缺点列举法和希望列举法。 （1）缺点列举法。就是围绕现有的实验模型列出它的缺点，再针对缺点，提出改革 设想，是一种有效而简便的构建实验模型的方法。 利用缺点列举法， 构建实验模型， 首先要根据自己的教学经验找出模型中存在的缺点， 再想出改进的方法，并构建新的实验模型。 【案例 9】下图 1 是研究植物向光性的实验模型，该实验模型生动有趣，但它的缺点 是需要很长的时间，因为茎要向下弯曲生长，并且实验操作难度大。为了缩短实验的时 间，克服茎弯曲生长的缺点，于是有人构建了植物茎只向上生长的实验模型（图 2） ，但 该模型操作的难度还是比大的，于是又构建了结构非常简单的实验模型（图 3） 。图1 寻找建构新的实验模型的方法。图2图3（2）希望点列举法。是教师对实验模型提出来的种种需求和希望，经过归纳和概括，32【案例 10】冀人版《科学》六下《浩瀚的宇宙》一课，设计了让学生认识银河系形 状的内容。教材利用图片说明在地球上看到的银河系是一条光带；俯视银河系犹如 4 个 悬臂构成的铁饼；侧视银河系像个织布的梭子。俯视、侧视都好理解，而在地球上看是 一条光带，学生很难理解。授课老师希望有个银河系的瞬间模型，通过演示学生能够理 解“光带”的意思。石家庄市北焦小学梅明远老师根据这一希望，发挥自己的想象力， 在查阅资料的基础上利用铁丝、塑料珠、发光二级管等材料，制作了一个银河系瞬间模 型。他在银河系的某个旋臂上按装了一个发光二级管，以此来表示太阳，二极管周围有 个蓝色的小珠子，那就是地球。演示时点亮二极管，学生能想象到地球在银河系之中， 我们在地球上，也就是在银河系内部，只能看到银河系的一部分（也就是光带） 。模型俯视图模型侧视图二极管点亮图4.利用“x--x 动词法” ，构建实验模型 此法是参照“和田 12 动词法”原理，结合科学学科特点建立的。主要包括加一加、 减一减、扩一扩、缩一缩、变一变、反一反、代一代、学一学、搬一搬、联一联等几种 思维的方法。 （1）加一加。你可以这样思考：能在实验模型上添加些什么呢？把它们加高一些， 加宽一些行不行？再加上一些材料行不行？ 【案例 11】水果电池是小学生感兴趣的实验。1 个柠檬的电池（图 1）可以让 1 个二 极管发光， 2 个、 3 个??柠檬电池会串联起来会使小灯泡发光吗？图 2 是冀人版 5 上 《冷 水和热水》一课中，活动 2“测量水温的变化”实验模型，该实验 受气温影响很大。怎么办呢？向锥形瓶和烧杯口部、烧杯底部各加 1 块泡沫板，在瓶子的外面再加块毛巾，效果会更好吗？（图 3 ） 。图1图3 33（2）减一减。可在实验模型上减去些什么吗？把它们体积缩小一些，质量减轻一些 行不行？可省略、取消什么吗？ 【案例 12】右图是研究空气占据空间的实验。向漏斗中加水，水 流不尽瓶子中，说明空气占据空间。但由于重力的作用总会有一些水 流到瓶子中，如果瓶子的体积较大，会流下很多的水，这种现象很难 给小学生解释清楚。如果我们将瓶子的空间缩一缩，用个试管来替代 瓶子，效果会很好。 （3）变一变。 改变一下实验模型的形状、颜色、结构等会怎样 呢？ 【案例 13】石家庄市沿东小 学的王会丛老师，运用变一变的 方法对小孔成像的实验模型进行 了创新。 她将模型一端的小孔由 1 个变为 2 个、 3 个， 将圆形的小孔变为三角形、四边形、五边形的小孔， 这样构建了一套小孔成像探究性实验模型，获得全 图2 国比赛一等奖。 热在物体中是怎样传递的实验，有两个实验要素，一是热源，二是传热的物体。变一 变热源，将酒精灯变为蜡烛、阳光、炉火等会怎样？传热的物体有由直线状金属丝，变 为曲线，变为金属面、金属体会怎样呢？（4）反一反。 如果把实验模型的正反、上下、左右、前后、横竖、里外等，颠倒一 下，会有什么结果呢？ 【案例 14】记得有位科学老师跟我谈过这样一件事：课上指导学生做固体热胀冷缩 的实验时，有个小组做不成，原因是测定球体体积变化的金属圈直径太小了，没有加热 时金属球也不能从圈中通过。看到这种情况，老师灵机一动，干脆把金属圈作为实验自 变量，让学生给金属圈加热，看加热后金属圈能通过金属球，说来也巧，金属圈加热后 真的还能通过金属球，这样就得出了金属具有热胀冷缩的性质。其实，很多实验模型， 可以从相反的角度去思考，构建新的实验模型。比如什么颜色的物体吸热多的实验，一 般用下面图 1 的实验模型进行实验，有的老师将灯泡的一半涂成黑色（图 2） ，同样可以34达到实验的目的。图1图2（5）代一代。 有什么东西能代替另一样东西吗？如果用别的材料、方法等，代替实验 模型中的另一种材料、方法等，行不行？ 【案例 15】电磁铁由铁芯和线圈两部分构成。如果用玻璃棒、木棒、塑料棒、铜棒代 替铁芯又会怎样呢？电磁铁的磁性与芯的材料有什么关系？可以构建一系列的实验模 型。 下图是冀人版《科学》6 上《能 量的控制》的实验模型，导线两端连 接的是两根铅笔芯，笔芯上横着的是 一段金属丝，左右移动金属丝，会改 变灯泡的亮度。如果用右面的材料分 别替代铅笔芯，也就是把电路中导线 的两端分别接在右面装置的钉帽处， 就构成了一个温控装置。 （6）学一学。构建实验模型时，你可以这样思考：有什么事物可以让自己模仿，学 习一下吗？模仿它的形状、结构，会有什么结果？学习他的原理、技术，又会有什么结 果？ 【案例 16】 “探究金龟子六条腿怎样行走”的实验一般要用金龟子或其他昆虫做实验， 但冬季找不到昆虫应该怎样做呢。石家庄市北翟营小学的一位科学老师，根据自己的观 察记录，利用塑料等材料，采用机械的方法，模拟昆虫六条腿行走的情形，制作了一个 昆虫行走模型。操作方便，现象明显。（7）搬一搬。把这样东西搬到别的地方，还能有别的用途吗？这个想法、道理、技35术搬到别的地方，也能用的上吗？ 【案例 17】 “制作生态瓶”是学生感兴趣的内容。制作前，需要先要让学生学习“池塘 群落” ，认识池塘中的生物和非生物以及它们之间的联系。然后采取“缩一缩”的方法， 让学生把池塘群落缩到一个瓶子中，并把池塘中的生物和非生物摆到瓶子中来，就构建 了一个生态瓶的模型。 （8）.联一联。某个实验现象与它的实验条件有什么联系？能从中找到解决问题的 办法吗？把某个实验模型与另一个实验模型联系起来，能帮助我们建立新的实验模型 吗？ 【案例 18】 “雨是怎样形成” 的实验， 有小水滴连续不断地掉下来是理想的实验现象。 一定量的水蒸气和冷的物体是实验的基本条件，其中冷物体的形状是实验的关键。石家 庄市四中路小学的宋新瑞老师将实验现象与实验条件联系起来，采取“变一变”的方法， 分别在金属易拉罐底的上部盛上冰，先凸面朝上、再凸面朝下，在凸面上冲上小突起， 反复实验建构了多个理想的实验模型。 利用创新技法构建实验模型的过程是一个思维发散与集中的过程， 是一个多种技法 综合运用的过程。操作中只要我们根据实验原理，结合实验特点，灵活选用创新技法， 就能构建若干个实验模型，再根据教学实际，就能从中找出科学、可行的有效实验模型。36
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