充分發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果

◇沙志明（江蘇：淮安市清江浦區(qū)教師發(fā)展中心）

2022 年4 月出版的《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：“義務(wù)教育科學(xué)課程是一門體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的綜合性基礎(chǔ)課程，具有實(shí)踐性?！?020 年9月，習(xí)近平總書記在科學(xué)家座談會(huì)上強(qiáng)調(diào)，“對(duì)科學(xué)興趣的引導(dǎo)和培養(yǎng)要從娃娃抓起”。對(duì)于我們科學(xué)教育工作者來說，要讓學(xué)生從小就萌發(fā)對(duì)日常生活中發(fā)生的各種自然現(xiàn)象的好奇心和探究欲望，從觀察自然現(xiàn)象轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)探究科學(xué)。因此，小學(xué)階段的科學(xué)教育必須以實(shí)驗(yàn)探究為基礎(chǔ)。教師在課堂教學(xué)中精當(dāng)?shù)难菔緦?shí)驗(yàn)，能創(chuàng)設(shè)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的探究情境，化抽象為具體，化枯燥為生動(dòng)，把要研究的科學(xué)現(xiàn)象清晰而真實(shí)地展示在學(xué)生面前，從而達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。

怎樣才能凸顯演示實(shí)驗(yàn)最優(yōu)的教學(xué)效果？筆者根據(jù)平時(shí)工作中與一線教師一起觀課、議課、磨課中遇到的幾個(gè)具體實(shí)例，談?wù)勑W(xué)科學(xué)演示實(shí)驗(yàn)中需注意的幾個(gè)問題。

一、要有明確的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模蔁o的放矢

教師課堂上所做的演示實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象明顯、直觀，具有新奇性，容易引發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)現(xiàn)象的探究興趣。在觀察演示實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生的思維始終處于活躍狀態(tài)。例如，在進(jìn)行“聲音是怎樣產(chǎn)生的”這一部分內(nèi)容教學(xué)時(shí)，從演示實(shí)驗(yàn)的目的來看，能選擇的實(shí)驗(yàn)很多，除了教材提供的實(shí)驗(yàn)外，還可直接用手拍打課桌發(fā)出聲音、利用音響設(shè)備播放音樂讓揚(yáng)聲器紙盆振動(dòng)發(fā)出聲音。更為簡(jiǎn)單的做法，是讓學(xué)生講話時(shí)把手放在喉嚨處感受聲帶的振動(dòng)。以上實(shí)驗(yàn)的最終目的是讓學(xué)生初步認(rèn)識(shí)“所有發(fā)聲的物體都在振動(dòng)”這一客觀規(guī)律。在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步用一張A4紙進(jìn)行演示：用手指彈擊紙張、兩手搓揉或抖動(dòng)等方法，讓紙發(fā)出聲音。我們也可以將紙折成紙炮后快速在空氣中運(yùn)動(dòng)，紙炮炸開，從而引起空氣劇烈振動(dòng)發(fā)出聲音等，進(jìn)而將聲源由固體擴(kuò)展到氣體。最后還可以演示下列奇妙的實(shí)驗(yàn)，用食指蘸點(diǎn)水，在盛水的高腳杯口處摩擦。此實(shí)驗(yàn)?zāi)馨l(fā)出學(xué)生意想不到的奇妙而動(dòng)聽的聲音，具體原理可以不過多解釋，目的是進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生探究的欲望和學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。

實(shí)驗(yàn)切忌毫無目的，無的放矢，嘩眾取寵。所有的演示實(shí)驗(yàn)，都是為課堂教學(xué)提供輔助，是為了讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律，領(lǐng)會(huì)科學(xué)觀念，從而掌握科學(xué)知識(shí)。如果教師為實(shí)驗(yàn)而做實(shí)驗(yàn)，只會(huì)使課堂教學(xué)形式上熱鬧，實(shí)質(zhì)上學(xué)生根本不明白為何做實(shí)驗(yàn)，更弄不清教師想通過實(shí)驗(yàn)得出什么科學(xué)規(guī)律，只能是被動(dòng)地成為“吃瓜群眾”。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生也不會(huì)去思考，更談不上科學(xué)思維與探究能力的發(fā)展了。

二、要有充分的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，忌隨心所欲

實(shí)驗(yàn)操作的先后步驟要科學(xué)，動(dòng)作要領(lǐng)要規(guī)范。這不僅關(guān)系到演示實(shí)驗(yàn)的效果，也對(duì)學(xué)生以后自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)起到示范作用。因此科學(xué)教師在進(jìn)課堂之前，一定要先做下水實(shí)驗(yàn)，從而預(yù)測(cè)在課堂當(dāng)眾演示過程中可能會(huì)出現(xiàn)的問題，并針對(duì)這些問題準(zhǔn)備對(duì)應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，確保演示實(shí)驗(yàn)的成功。

例如，在演示“空氣有重量嗎？”這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)谀景舻囊欢擞镁€系上一個(gè)沒充氣的氣球，另一端用線系上一支筆帽，再提起在木棒中間的細(xì)線，通過調(diào)節(jié)氣球或筆帽懸掛點(diǎn)在木棒上的位置，使木棒達(dá)到平衡狀態(tài)。然后小心取下氣球并打足氣，再將氣球掛在原來的位置，會(huì)發(fā)現(xiàn)氣球一側(cè)會(huì)下沉，從而說明空氣有重量。教師在做演示這個(gè)實(shí)驗(yàn)之前，必須做好充分準(zhǔn)備，選擇大小合適的氣球和筆帽。氣球沒有充氣時(shí)要確定細(xì)繩懸掛點(diǎn)的位置，切不可在課堂上一會(huì)兒向左調(diào)節(jié)，一會(huì)兒向右調(diào)節(jié)。這樣學(xué)生會(huì)感覺教師實(shí)驗(yàn)前沒有認(rèn)真準(zhǔn)備，缺乏規(guī)范性。另外，在本實(shí)驗(yàn)中，將充滿氣的氣球懸掛到木棒上原來的位置時(shí)，很可能木棒仍然保持原來的平衡狀態(tài)。此時(shí)教師切不可含糊其詞，敷衍了事，這樣會(huì)造成學(xué)生的疑惑。這里有必要讓學(xué)生知道，由于氣球在空氣中受到浮力的作用，使得實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。此時(shí)教師還要引導(dǎo)學(xué)生提出實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的措施，將氣球換成皮球，先用天平稱一稱皮球的重量，再稱一稱充足氣的同一個(gè)皮球的重量，比較兩次稱量的結(jié)果，即可得出結(jié)論。通過這樣改進(jìn)，一方面有力地說明了空氣有重量，另一方面也彌補(bǔ)了第一個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不太明顯的缺點(diǎn)。

教師對(duì)每一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)都應(yīng)該持科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，切忌隨心所欲。只有規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作步驟、端正實(shí)驗(yàn)態(tài)度，才可能得出科學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

三、要有明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，忌模糊不清

演示實(shí)驗(yàn)是教師在課堂上向全體學(xué)生呈現(xiàn)的一種教學(xué)活動(dòng)，因此，演示實(shí)驗(yàn)的直觀性是最起碼的要求。教師在設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意下列具體事項(xiàng)。

首先，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象要明顯、直觀。為此，在選擇實(shí)驗(yàn)器材或儀器時(shí)，要盡可能地用幾何尺寸大一點(diǎn)的，需重點(diǎn)觀察的部位，視覺上的線條要清晰、明朗，盡可能讓坐在教室最后面的學(xué)生也看得清。必要時(shí)，還可以借助其他設(shè)備對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行局部放大以進(jìn)一步提高直觀性，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果。其次，實(shí)驗(yàn)器材放置的位置與實(shí)驗(yàn)背景的色調(diào)反差要大一些，可以用染色、煙霧、背景反襯等方法來增強(qiáng)觀察的效果。除此之外，我們還可以這樣改進(jìn)：讓激光筆發(fā)出的光穿過滴有少量牛奶的水或讓光穿過煙霧，利用光的散射來直觀地顯示光的傳播路線。這樣改進(jìn)后，幾乎所有的學(xué)生都能很清晰地觀察到光在空氣或在水中的直線傳播現(xiàn)象。

再如，在演示磁極間相互作用規(guī)律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們可以將一個(gè)條形磁鐵放在兩支圓柱形的鉛筆上（或者放在小車上），用另一個(gè)條形磁鐵的一端靠近放在鉛筆上的條形磁鐵的一端，這樣可以非常直觀地觀察到磁極間的相互吸引或排斥的現(xiàn)象。對(duì)于圓環(huán)形磁鐵，可以將兩個(gè)環(huán)形磁體套在圓柱形木棒上的方法，演示磁極間的相互作用規(guī)律。這樣的改進(jìn)顯然比教材上用手握兩個(gè)條形磁鐵來做演示實(shí)驗(yàn)要直觀明顯得多。

演示實(shí)驗(yàn)切忌模糊不清，學(xué)生如果看不到清晰的實(shí)驗(yàn)過程和明顯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，搞不清演示實(shí)驗(yàn)所要展示的科學(xué)規(guī)律或原理，久而久之，對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣就會(huì)衰減。

四、要確保實(shí)驗(yàn)的成功，忌敷衍搪塞

在演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于課前準(zhǔn)備不當(dāng)、器材限制、環(huán)境制約等原因，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)開展不順，乃至失敗。一旦出現(xiàn)這種狀況，不僅會(huì)耽誤課堂上的寶貴時(shí)間，而且容易令學(xué)生失望，也會(huì)讓教師陷入被動(dòng)尷尬的境地。實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，在條形磁鐵兩端吸掛回形針比較容易，但在條形磁鐵的其他部分就不太容易了，特別是靠近兩端四分之一位置處的回形針，很容易被兩端強(qiáng)磁力吸引而滑到磁鐵兩頭，這樣就無法衡量條形磁鐵不同位置磁力的大小。為此，我們可以在磁鐵的不同位置，將橡皮筋扎在磁鐵上以阻止回形針的滑動(dòng)。這樣既不影響磁鐵的磁性，又能確保實(shí)驗(yàn)成功。

當(dāng)然，演示實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒κ芏喾N因素的影響，只有厘清不同實(shí)驗(yàn)的原理，才能精準(zhǔn)把握演示實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，從而確保演示實(shí)驗(yàn)萬無一失。

五、實(shí)驗(yàn)問題要富有啟發(fā)性，忌無病呻吟

演示實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛱峁┴S富的感性材料，變抽象的科學(xué)觀念為具象的實(shí)物。其實(shí)，它的最終目的是通過觀察啟發(fā)思維，使學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)客觀規(guī)律，發(fā)展能力。因此，在實(shí)驗(yàn)過程中，教師要設(shè)計(jì)一系列富有啟發(fā)性的問題，點(diǎn)燃學(xué)生思維的火花，助推學(xué)生的思維向縱深發(fā)展。例如，在講授“水珠從哪里來？”這一節(jié)內(nèi)容時(shí)，有這樣一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)：裝滿碎冰的干燥玻璃杯外壁上過一會(huì)兒會(huì)有許多小水珠。看到這種現(xiàn)象，學(xué)生會(huì)認(rèn)為：“水珠可能是從杯壁滲出來的”“杯外壁上的冰塊遇熱融化成水流下來的”“冰化成水體積變大，從杯口溢出來的”等等。通過演示實(shí)驗(yàn)觸發(fā)學(xué)生頭腦中的問題，只是開啟了科學(xué)思維的大門，要想引發(fā)學(xué)生深度思維，仍需要教師精心設(shè)置問題并不斷啟發(fā)、引導(dǎo)。例如，出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因是什么？這種現(xiàn)象究竟是如何產(chǎn)生的？你的觀點(diǎn)真的正確嗎?不妨與同伴討論討論……通過頭腦風(fēng)暴，學(xué)生會(huì)逐漸領(lǐng)會(huì)其中的科學(xué)奧秘，了解科學(xué)概念的形成過程。這樣的演示實(shí)驗(yàn)?zāi)苓_(dá)到以問題為向?qū)Оl(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的目標(biāo)，也體現(xiàn)了從現(xiàn)象到本質(zhì)再從本質(zhì)反思現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)規(guī)律。如果實(shí)驗(yàn)過程中，教師所提的問題毫無價(jià)值，甚至是無病呻吟，根本不能激起學(xué)生思維的火花，這樣的演示實(shí)驗(yàn)就達(dá)不到輔助課堂教學(xué)的效果。

六、演示實(shí)驗(yàn)要有探究價(jià)值，忌為探究而探究

在教和學(xué)的活動(dòng)中，學(xué)生應(yīng)始終處于學(xué)習(xí)的主體地位。演示實(shí)驗(yàn)的目的在于使學(xué)生學(xué)會(huì)模仿、體驗(yàn)像科學(xué)家那樣研究科學(xué)問題。由于演示實(shí)驗(yàn)具有觀察者多、受時(shí)間和地點(diǎn)影響大的特點(diǎn)，所以在實(shí)驗(yàn)過程中，要以“猜想—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—觀察現(xiàn)象—收集證據(jù)和數(shù)據(jù)—總結(jié)歸納”為基本思路，這樣能大大提高科學(xué)探究的價(jià)值。如，在講授“聲音的傳播”這一部分內(nèi)容時(shí)，我介紹完實(shí)驗(yàn)儀器后，就向?qū)W生拋出探究性問題：如果將發(fā)聲的手機(jī)放入玻璃罩中，用抽氣機(jī)抽氣，鈴聲可能會(huì)有何變化？問題拋出后，留給學(xué)生一些思考和討論的時(shí)間，等他們急于通過教師的演示實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的觀點(diǎn)時(shí)，再讓學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)過程并分析得出結(jié)論。如果實(shí)驗(yàn)結(jié)論跟自己觀點(diǎn)一致，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情會(huì)高漲，而不一致的學(xué)生又急于弄清其中的原因。接下來，讓持不同觀點(diǎn)的學(xué)生討論交流，教師再予以適時(shí)點(diǎn)撥，學(xué)生自然就會(huì)豁然開朗了。孔子所說的“不憤不啟，不悱不發(fā)”就是這個(gè)道理。這個(gè)實(shí)驗(yàn)不但讓學(xué)生認(rèn)識(shí)了聲音不能在真空中傳播，還培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)態(tài)度，教會(huì)了學(xué)生科學(xué)方法。實(shí)驗(yàn)前，教師要讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行有準(zhǔn)備、有目的觀察，并鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中不斷提出問題，促進(jìn)他們積極地思維。在學(xué)生觀察到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后，再因勢(shì)利導(dǎo)，盡可能利用實(shí)驗(yàn)激發(fā)并持久地維持學(xué)生的求知欲，讓學(xué)生通過激烈的思維活動(dòng)得出科學(xué)的結(jié)論，從而進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的科學(xué)素養(yǎng)。

七、演示實(shí)驗(yàn)要注重師生互動(dòng)，忌唱獨(dú)角戲

教學(xué)過程是教師與學(xué)生共同參與的師生雙向活動(dòng)。教師在課堂上做實(shí)驗(yàn)時(shí)，不能孤芳自賞、自我陶醉式地一個(gè)人做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)隨時(shí)與學(xué)生互動(dòng)交流，遇到關(guān)鍵處，要引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或請(qǐng)學(xué)生上臺(tái)參與實(shí)驗(yàn)。如果只采用教師做、學(xué)生看，結(jié)束后再教師講、學(xué)生聽這種陳舊教學(xué)方法，就完全忽視了學(xué)生的主體地位和學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，僅把學(xué)生當(dāng)作接受知識(shí)的終端設(shè)備，不能凸顯演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)有的教學(xué)效果。所以，在確保實(shí)驗(yàn)安全的情況下，教師不要唱獨(dú)角戲，盡量讓學(xué)生參與其中。相關(guān)研究表明，學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的鞏固程度與他們是否動(dòng)手有很大關(guān)聯(lián)：通常情況下，聽講能記住15%左右的內(nèi)容；如果在聽講的基礎(chǔ)上再進(jìn)行觀察活動(dòng)，則會(huì)記住70%左右的內(nèi)容；假如在此基礎(chǔ)上再讓學(xué)生親身體驗(yàn)、經(jīng)歷，就能記住90%左右的內(nèi)容。特別對(duì)小學(xué)生來說，大多數(shù)被請(qǐng)上講臺(tái)參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生都愿意在全班面前展示自己，表現(xiàn)欲望也得到極大的滿足。

綜上所述，演示實(shí)驗(yàn)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中具有極其重要的作用。科學(xué)教師一定要了解演示實(shí)驗(yàn)的注意點(diǎn)，并在平時(shí)的教學(xué)中不斷實(shí)踐與思考，使演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)展現(xiàn)出應(yīng)有的學(xué)科魅力，進(jìn)一步提高學(xué)科育人的水平。