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小学生学习科学的过程，常常是从观察现象、动手实验出发，经过形象思维和抽象思维形成概念、规律，然后再回到实践中进行检验，是一个“实践——认识——再实践——再认识”的过程。一个好的实验设计能够帮助学生直观清晰地观察到现象，揭示实验所蕴含的科学道理，从而建立科学概念，提高实验能力，发展科学思维，培养科学素养。反之，一个不合理、不适切的实验设计不仅不能发挥其应有的作用，甚至会给教学带来负面影响。
在实际教学中，我们经常会碰到许多尴尬的现象，甚至导致实验教学无法顺利进行，如学生配套的实验包先天不足不可操作；实验设计复杂难以实施；实验抽象难以直观等。面对这些问题，我们应当精心设计，巧妙地对实验适当地进行改进，以保证科学实验高效地开展。
一、化偶然为必然
教材中的一些实验，学生操作时成功率不高，使得实验的成功很大程度上具有一定的“偶然性”，往往浪费了师生的精力和宝贵的时间，甚至会挫伤学生科学探究的积极性，无法获得可靠的事实与依据。
《热是怎样传递的》一课有两个活动：热在金属条中的传递和热在金属片中的传递。希望通过实验让学生感知热是怎样传递的，明白热总是从物体较热的一端传向较冷的一端。
教材中的实验要求在一段铁丝上，每隔一定距离用蜡粘上一根火柴，将铁丝固定在铁架台上，火柴都向下悬挂，用酒精灯给铁丝的一端加热，观察哪端的火柴先掉下来。
根据教材的要求，课前我和学生用蜡进行了尝试，花了不少时间才把火柴粘在铁丝上。一上课学生就抱怨火柴粘不牢，成功的小组寥寥无几。我把事先准备好的器材拿到讲台上展示时，颤颤巍巍地又掉落了几根，实验现象无法观察。这么简单的实验为什么会不成功呢？问题在哪？通过观察，我发现是蜡油的原因。蜡先要熔化成液体，然后滴在铁丝上，再往上粘火柴，但蜡的凝固时间快（上这一课时天气较冷），熔化后粘性不大，所以很难粘上去。
在思考用什么来代替蜡油时，我无意中发现了烧菜用的猪油。猪油凝固后具有粘性，相比蜡油要先加热变成液体凝固后再粘火柴棒更加简便，而且猪油受热熔化快，实验所需时间短。后来我又将火柴棒改为乒乓球，粘贴在铁条上，这样接触面大，比铁丝更容易粘贴。实验中，学生能亲眼观察到猪油受热慢慢熔化，随后乒乓球掉落的过程，现象非常明显。改进后，每个小组的实验都取得了成功。后来，也有老师在教学中采用修自行车的黄油、凡士林等替代蜡油，都取得了好的效果。
对于一些只能偶然成功的实验，教师应当重新设计和改进，化偶然为必然。
二、化复杂为简单
为了追求最佳的教学效果，很多老师在实验中费尽了心思，在材料上也是不断地推陈出新，不断地做着加法，以求最大的效益。如果我们在实验中适当地化“繁”为“简”，反而会取得意想不到的的效果。
《轮轴的秘密》一课，一般采用螺丝刀来做实验。为了研究轮越大是否越省力，有的老师自制了类似“喇叭”的教具（前端小、后端大，并且前端刚好能够套住螺丝刀的刀柄），不仅准备时不方便、花钱多，而且有一个重要的问题：由于这一材料前端的口径是固定的，螺丝刀刀柄的大小必须统一，教师还要为学生准备好配套的螺丝刀。另一位教师只是给学生准备了一块毛巾，让学生把毛巾裹在螺丝刀的刀柄上，增加了轮的直径，学生就在实验中感受到了“轮越大越省力”。
前一位教师对教学不可谓不用心，在材料的改进上花费了大心思，可是，这样的效果只要一条普普通通的毛巾就能达到，何不化复杂为简单呢？
同样可以化复杂为简单的还有《下沉的物体会受到水的浮力吗》一课，本课第一个实验让学生设计如何测量下沉的物体受到水的浮力的大小，实验记录表如下：
实际教学中，学生挂上一个重物，按记录表要求分三次实验。可问题来了，有的小组问重物怎样算小部分浸入，大部分浸入？有的小组问测力计的指针只上升了一点点怎样读数据？原因何在？因为是分组实验，我们一般提供的重物是钩码。实验用的钩码的质量是50克，重量约是0.5牛顿，它在水中受到的浮力约是0.1牛顿，而学生用的测力计的最小刻度一般是0.1牛顿。由于钩码高度小，要使一个钩码在水中分几个层次浸入，学生不易把握，且数据在测力计上也很难反映出来。
为了解决这些问题，我为每组准备了3个1号干电池，把3个干电池用透明胶带绑成条状，让学生把3个干电池看作是一个整体，1个浸入水中为“小部分浸入”，2个为“大部分浸人”，3个浸入水中为“全部浸入”。这样，学生容易把握好浸入水中的干电池数，且每浸入水中一个干电池就有了0.45牛顿的浮力变化，效果明显。三次实验以后，学生对数据进行观察与分析后，很轻松地找出了水中物体浮力大小变化的规律。
化“繁”为“简”，把复杂的事情做简单，是教师在准确把握教材的基础上追求“简约”课堂的手段，更是教师智慧的体现。
三、化抽象为直观
心理学家鲁宾斯坦指出，任何思维，不论是多么抽象和多么理论的，都是从分析材料开始。教师可以放手让学生自己去发现规律、总结法则，但在这个过程中必须提供丰富具体的物质载体，作为学生分析、综合、比较、抽象、概括的例證。小学生的思维正处于从具体形象思维向抽象逻辑思维的过渡中，但仍以具体形象思维为主。因此，在教学中，我们应给学生提供足够的有结构的材料，让他们进行有效的科学探究。
《光是怎样传播的》一课中，教材设计的是用三张在同一位置打孔的纸片，排成一排，在后面放一张没有打孔的白纸做屏，用手电筒照射，观察光的传播路线。
实际教学中，学生能看到三个小孔在一条直线上的纸屏上会出现光点，而没有在一条直线上的纸屏上不会出现光点。由“光点”得出“直线”，仅凭这些现象就说“光是沿直线传播的”，对学生来说比较抽象也比较牵强。
如何改进？在一次教学展示课上，有位教师设计的实验有了重大突破。教师将打孔的纸片改为纱网，纸片只在最后的屏上留下光点，纱网则在每张上都留下了光点，学生发现这些光点似乎在同一条直线上。教师又给每个组增加了一些纱网，纱网之间的距离变近了，可以发现，更多更密集的光点几乎都在一条直线上。最后，教师利用课件展示如果有更多的纱网和更多的光点，把它们连起来，就形成了一条直线，这样，学生很直观地看到“光是沿直线传播的”。接着教师又提供了第二组材料——塑料水管，塑料水管可改变弯曲度，能任意将其变成直管或弯管。学生通过实验发现直管时光能通过管子照射到下面，变成弯管时则不能照射过去，从而进一步深化了“光是沿直线传播的”这一概念。 教师通过对实验的改进，让抽象的现象变得直观，突破了教学难点，帮助学生从简明具体的现象与事实中清晰地建构了科学概念。
四、化隐性为显性
在教学中，有的实验现象不明显或变化不大，学生在观察时很容易忽视，如何将隐性的现象转变为显性的现象就显得尤为重要。
如《金属热胀冷缩吗》一课，要观察钢条受热后的变化。我做下水實验时发现这一实验存在这样一些问题：
30厘米长的钢条加热后变长变粗所需的时间很长，课堂40分钟有限；
在钢条未加热一端钉上大头针，钢条受热膨胀后将大头针挤歪，效果不明显，大头针太紧挤不动，太松容易歪。
针对这些问题，我们对实验进行了改进：用铝片代替钢条，把两块铝片连接进电路，铝片之间留有一条缝隙。给铝片加热时，铝片受热后向四周膨胀，缝隙消失，接通电路，灯泡亮；加热停止后，铝片遇冷收缩，缝隙出现，电路断开，灯泡灭。因为铝片的传热比钢条快，既节省了时间，也让实验现象更明显。
五、化分散为集中
学生进行科学探究需要有足够的时间，但教材中有的一课时内容要进行好几个实验，不利于他们进行有效的探究。这时教师可以根据内容化分散为集中，适当整合实验，保证探究的时间和探究中学生思维的延续性，提高探究的效率。
《溶解》单元第一课要求过滤食盐、沙、面粉三种液体。如果每个小组都进行过滤的话时间来不及，器材一大堆，又担心材料过多反而影响了学生的探究；如果每个组只对一种溶液进行过滤，他们不能观察到三种溶液过滤后的现象，不利于“溶解”概念的建构。
实际教学中，我把三个过滤漏斗组装在一个铁架台上，每个学生都能亲手进行过滤实验的操作，同时对三种液体进行过滤，节省了时间。学生在过滤结束后，观察三张滤纸，就能很明确地认识到面粉像沙子一样被留在了滤纸上，不能溶解在水中，进一步完善了“溶解”的概念。
再如，《怎样得到更多的光和热》一课，教材安排的实验是要分别对不同颜色的纸袋测量温度，还要对不同摆放方式的纸袋测量温度，从而得出：深色物体吸热快，浅色物体吸热慢；与阳光垂直的摆放方式吸热快。
在实际教学中，因为测量温度需要用的时间较长，学生维持同一个角度难度较大，还有阳光等原因实验效果不明显。为此，我们对实验进行了改进，将两个实验整合成一个实验（如下图）：在一个环形的架子上挂上温度计，分别测试不同颜色纸袋的温度。架子的底部安装了一个强光源（浴霸的取暖灯）保证光的强度，在架子上用几个铁丝搭成与光垂直、与光平行、与光竖直等不同角度，可以同时测量纸袋摆放角度与吸热的关系。
某些实验的集中与整合，不仅使实验的过程简约了，而且让学生在实验中的思路清晰了，能更好地培养他们的科学思维能力。
浙江省金华市金师附小教育集团艾青小学（321000）
在实际教学中，我们经常会碰到许多尴尬的现象，甚至导致实验教学无法顺利进行，如学生配套的实验包先天不足不可操作；实验设计复杂难以实施；实验抽象难以直观等。面对这些问题，我们应当精心设计，巧妙地对实验适当地进行改进，以保证科学实验高效地开展。
一、化偶然为必然
教材中的一些实验，学生操作时成功率不高，使得实验的成功很大程度上具有一定的“偶然性”，往往浪费了师生的精力和宝贵的时间，甚至会挫伤学生科学探究的积极性，无法获得可靠的事实与依据。
《热是怎样传递的》一课有两个活动：热在金属条中的传递和热在金属片中的传递。希望通过实验让学生感知热是怎样传递的，明白热总是从物体较热的一端传向较冷的一端。
教材中的实验要求在一段铁丝上，每隔一定距离用蜡粘上一根火柴，将铁丝固定在铁架台上，火柴都向下悬挂，用酒精灯给铁丝的一端加热，观察哪端的火柴先掉下来。
根据教材的要求，课前我和学生用蜡进行了尝试，花了不少时间才把火柴粘在铁丝上。一上课学生就抱怨火柴粘不牢，成功的小组寥寥无几。我把事先准备好的器材拿到讲台上展示时，颤颤巍巍地又掉落了几根，实验现象无法观察。这么简单的实验为什么会不成功呢？问题在哪？通过观察，我发现是蜡油的原因。蜡先要熔化成液体，然后滴在铁丝上，再往上粘火柴，但蜡的凝固时间快（上这一课时天气较冷），熔化后粘性不大，所以很难粘上去。
在思考用什么来代替蜡油时，我无意中发现了烧菜用的猪油。猪油凝固后具有粘性，相比蜡油要先加热变成液体凝固后再粘火柴棒更加简便，而且猪油受热熔化快，实验所需时间短。后来我又将火柴棒改为乒乓球，粘贴在铁条上，这样接触面大，比铁丝更容易粘贴。实验中，学生能亲眼观察到猪油受热慢慢熔化，随后乒乓球掉落的过程，现象非常明显。改进后，每个小组的实验都取得了成功。后来，也有老师在教学中采用修自行车的黄油、凡士林等替代蜡油，都取得了好的效果。
对于一些只能偶然成功的实验，教师应当重新设计和改进，化偶然为必然。
二、化复杂为简单
为了追求最佳的教学效果，很多老师在实验中费尽了心思，在材料上也是不断地推陈出新，不断地做着加法，以求最大的效益。如果我们在实验中适当地化“繁”为“简”，反而会取得意想不到的的效果。
《轮轴的秘密》一课，一般采用螺丝刀来做实验。为了研究轮越大是否越省力，有的老师自制了类似“喇叭”的教具（前端小、后端大，并且前端刚好能够套住螺丝刀的刀柄），不仅准备时不方便、花钱多，而且有一个重要的问题：由于这一材料前端的口径是固定的，螺丝刀刀柄的大小必须统一，教师还要为学生准备好配套的螺丝刀。另一位教师只是给学生准备了一块毛巾，让学生把毛巾裹在螺丝刀的刀柄上，增加了轮的直径，学生就在实验中感受到了“轮越大越省力”。
前一位教师对教学不可谓不用心，在材料的改进上花费了大心思，可是，这样的效果只要一条普普通通的毛巾就能达到，何不化复杂为简单呢？
同样可以化复杂为简单的还有《下沉的物体会受到水的浮力吗》一课，本课第一个实验让学生设计如何测量下沉的物体受到水的浮力的大小，实验记录表如下：
实际教学中，学生挂上一个重物，按记录表要求分三次实验。可问题来了，有的小组问重物怎样算小部分浸入，大部分浸入？有的小组问测力计的指针只上升了一点点怎样读数据？原因何在？因为是分组实验，我们一般提供的重物是钩码。实验用的钩码的质量是50克，重量约是0.5牛顿，它在水中受到的浮力约是0.1牛顿，而学生用的测力计的最小刻度一般是0.1牛顿。由于钩码高度小，要使一个钩码在水中分几个层次浸入，学生不易把握，且数据在测力计上也很难反映出来。
为了解决这些问题，我为每组准备了3个1号干电池，把3个干电池用透明胶带绑成条状，让学生把3个干电池看作是一个整体，1个浸入水中为“小部分浸入”，2个为“大部分浸人”，3个浸入水中为“全部浸入”。这样，学生容易把握好浸入水中的干电池数，且每浸入水中一个干电池就有了0.45牛顿的浮力变化，效果明显。三次实验以后，学生对数据进行观察与分析后，很轻松地找出了水中物体浮力大小变化的规律。
化“繁”为“简”，把复杂的事情做简单，是教师在准确把握教材的基础上追求“简约”课堂的手段，更是教师智慧的体现。
三、化抽象为直观
心理学家鲁宾斯坦指出，任何思维，不论是多么抽象和多么理论的，都是从分析材料开始。教师可以放手让学生自己去发现规律、总结法则，但在这个过程中必须提供丰富具体的物质载体，作为学生分析、综合、比较、抽象、概括的例證。小学生的思维正处于从具体形象思维向抽象逻辑思维的过渡中，但仍以具体形象思维为主。因此，在教学中，我们应给学生提供足够的有结构的材料，让他们进行有效的科学探究。
《光是怎样传播的》一课中，教材设计的是用三张在同一位置打孔的纸片，排成一排，在后面放一张没有打孔的白纸做屏，用手电筒照射，观察光的传播路线。
实际教学中，学生能看到三个小孔在一条直线上的纸屏上会出现光点，而没有在一条直线上的纸屏上不会出现光点。由“光点”得出“直线”，仅凭这些现象就说“光是沿直线传播的”，对学生来说比较抽象也比较牵强。
如何改进？在一次教学展示课上，有位教师设计的实验有了重大突破。教师将打孔的纸片改为纱网，纸片只在最后的屏上留下光点，纱网则在每张上都留下了光点，学生发现这些光点似乎在同一条直线上。教师又给每个组增加了一些纱网，纱网之间的距离变近了，可以发现，更多更密集的光点几乎都在一条直线上。最后，教师利用课件展示如果有更多的纱网和更多的光点，把它们连起来，就形成了一条直线，这样，学生很直观地看到“光是沿直线传播的”。接着教师又提供了第二组材料——塑料水管，塑料水管可改变弯曲度，能任意将其变成直管或弯管。学生通过实验发现直管时光能通过管子照射到下面，变成弯管时则不能照射过去，从而进一步深化了“光是沿直线传播的”这一概念。 教师通过对实验的改进，让抽象的现象变得直观，突破了教学难点，帮助学生从简明具体的现象与事实中清晰地建构了科学概念。
四、化隐性为显性
在教学中，有的实验现象不明显或变化不大，学生在观察时很容易忽视，如何将隐性的现象转变为显性的现象就显得尤为重要。
如《金属热胀冷缩吗》一课，要观察钢条受热后的变化。我做下水實验时发现这一实验存在这样一些问题：
30厘米长的钢条加热后变长变粗所需的时间很长，课堂40分钟有限；
在钢条未加热一端钉上大头针，钢条受热膨胀后将大头针挤歪，效果不明显，大头针太紧挤不动，太松容易歪。
针对这些问题，我们对实验进行了改进：用铝片代替钢条，把两块铝片连接进电路，铝片之间留有一条缝隙。给铝片加热时，铝片受热后向四周膨胀，缝隙消失，接通电路，灯泡亮；加热停止后，铝片遇冷收缩，缝隙出现，电路断开，灯泡灭。因为铝片的传热比钢条快，既节省了时间，也让实验现象更明显。
五、化分散为集中
学生进行科学探究需要有足够的时间，但教材中有的一课时内容要进行好几个实验，不利于他们进行有效的探究。这时教师可以根据内容化分散为集中，适当整合实验，保证探究的时间和探究中学生思维的延续性，提高探究的效率。
《溶解》单元第一课要求过滤食盐、沙、面粉三种液体。如果每个小组都进行过滤的话时间来不及，器材一大堆，又担心材料过多反而影响了学生的探究；如果每个组只对一种溶液进行过滤，他们不能观察到三种溶液过滤后的现象，不利于“溶解”概念的建构。
实际教学中，我把三个过滤漏斗组装在一个铁架台上，每个学生都能亲手进行过滤实验的操作，同时对三种液体进行过滤，节省了时间。学生在过滤结束后，观察三张滤纸，就能很明确地认识到面粉像沙子一样被留在了滤纸上，不能溶解在水中，进一步完善了“溶解”的概念。
再如，《怎样得到更多的光和热》一课，教材安排的实验是要分别对不同颜色的纸袋测量温度，还要对不同摆放方式的纸袋测量温度，从而得出：深色物体吸热快，浅色物体吸热慢；与阳光垂直的摆放方式吸热快。
在实际教学中，因为测量温度需要用的时间较长，学生维持同一个角度难度较大，还有阳光等原因实验效果不明显。为此，我们对实验进行了改进，将两个实验整合成一个实验（如下图）：在一个环形的架子上挂上温度计，分别测试不同颜色纸袋的温度。架子的底部安装了一个强光源（浴霸的取暖灯）保证光的强度，在架子上用几个铁丝搭成与光垂直、与光平行、与光竖直等不同角度，可以同时测量纸袋摆放角度与吸热的关系。
某些实验的集中与整合，不仅使实验的过程简约了，而且让学生在实验中的思路清晰了，能更好地培养他们的科学思维能力。
浙江省金华市金师附小教育集团艾青小学（321000）