亲爱的同学们又一次回到了学校,又开始在科学课堂上认识各种各样的物质,操作各种各样的实验。在科学实验的过程中,你们肯定有过成功的经验,也一定遇到过实验失败的窘况。那么,成功的关键和失败的陷阱究竟在哪里呢?桐乡市实验小学教育集团北港小学的钱凛杰老师,根据自己在教学中的实践和思考,提出了对小学科学课堂实验设计,准备和操作的一些看法。虽然钱老师的文章主要是针对老师写的,但是同学们看一看是否对你也有所启发。
　　
　　在小学科学教学过程中,最能彰显学科特征的莫过于探究过程中的对比试验了。因为一个规范、完整、成功的对比试验(当然是小学生认知水平意义上的),几乎涵盖了提出问题、作出假设、设计方案、实验操作、获得数据、分析整理数据、得出结论等科学探究中的全部要素。(在《小学科学》2010年第3期“老编说事”里谈到过科学探究的过程)。
　　但是,在科学实验课堂上,常常由于某些实验的环节、细节不够严谨,造成实验操作无法获得真实准确的数据,从而影响了整个实验的结果,造成缺憾甚至失败,给学生的科学探究造成障碍,更对学生科学素养的发展产生不利影响。
　　“评判一项科学研究是否科学,首先不在于你的理论有多么高深,而在于你的观察资料有多真实。”可以认为,观察资料数据的真实有效,是科学探究特别是对比试验的灵魂。为了实现这一目标,我们必须在以下几个方面努力完善自己的实验教学:
　　
　　一、选择修饰适宜匹配的器材
　　
　　在科学探究中,尤其是在对比试验中,适宜、匹配的器材有多重要呢?我们看一看几个例子:
　　例一:教科版六年极下册第二单元《物质的变化》第三个主题《铁生锈了》。由于很难遇找到纯粹的铁锈,一些教师只好退而求其次,给学生准备不纯粹的“铁锈”,即还没有完全变成铁锈的铁块和铁锈的混合物,在与铁对比是否能被磁铁吸引时,就会出现这样的尴尬场景:“铁锈”具有能被磁铁吸引的性质。
　　但为了说清楚铁锈的性质,教师只能做补充说明并“引导”:“真正的铁锈是不能被磁铁吸引的,这块铁锈为什么能被磁铁吸引呢?”学生就会顺着教师的意图回答:“这块铁锈还没有完全锈掉,里面还有铁的成分……”
　　然而,看似圆满的教学过程与科学结论,不仅与学生观察到的客观实际相背离;同时也误导了学生,当实际观察到的事实与“应该得到”的现象不一致时,可以通过各种各样的“解释”来修正。这不仅违背了“事实一结论”的知识逻辑。更大的危害在于,妨碍甚至逆化了学生对科学探究中实证意识的培养与确立。
　　其实,只要教师确立观察资料必须真实的观念,事先对“铁锈”进行必要的处理,将纯粹的铁锈带入课堂,上述的一系列缺憾和弊端都能避免。
　　例二:教科版五年级上册的第四单元《运动与摩擦力》探究主题中(课本29页)“接触面光滑粗糙程度与摩擦力大小的关系”这一对比试验中,接触面光滑粗糙的差异度,会直接导致实验数据的有效性。由于用弹簧测力计测量摩擦力时,测力计的指针几乎始终处于摆动状态,很难稳定下来,学生读取的数据往往误差较大,在对比实验时,如果接触面的光滑粗糙程度差异较大,这种误差对学生的探究影响较小;如果接触面的光滑粗糙差异较小,这种不可避免的误差,甚至有可能使实验得出相反的数据。如果出现这种状况,我们除了重新实验,很难找到更好的弥补措施。这除了浪费宝贵的时间外,对学生科学素养发展的负面影响也不可低估。
　　想要避免上述状况的出现,解决的方法其实也比较简单,需要教师事先将一块木板(作为“另一个物体”)处理成粗糙与光滑差异极大的两面,同时将一个长方体木块(作为“运动的物体”)相对的两个面也做同样的处理。用这样的器材,作为“接触面的光滑、粗糙程度与摩擦力大小关系”对比实验的材料,即便在实际测量中难以避免误差,也不会出现光滑时摩擦力读数大,粗糙时摩擦力读数小的尴尬局面。
　　
　　二、规范细化实验操作的要领
　　
　　新课程实施以来,各方面都强调关注学生主体性的发挥,但是部分一线教师对学生自主探究的理解有不小的偏颇,以至于在学生探究特别是实验时,不敢进行具体仔细的引导,使得学生的实验操作缺乏应有的规范和细化,从而导致了实验操作的随意化、浮躁化。
　　可以想象,这样的探究活动,特别是对比实验,获取真实有效的观察资料和数据的概率就会大大降低,轻者造成探究活动的失败,而重者是经历“探究活动”后,获得了一个不科学、伪科学、反科学的结论,阻碍甚至逆化了学生科学素养的健康发展。
　　例如:在探究“阳光直射、斜射与吸热”关系时,教科版五年级上册第二单元第六个主题《怎样得到更多的光和热》(教材36页),曾经有过这样一个案例:教师引导学生这样来操作——把三个同样的黑色纸袋分别按和地面水平、垂直及和阳光垂直的方式摆放,看看哪个升温快(也是教材的提示)。由于教师忽略了地面辐射的影响,引导学生将三个纸袋简单、直接地在地面上作上述三种不同的放置方式,结果出现了与地面水平放置的纸袋升温最快的现象,如果忠实于这样的客观数据,就必然推理出不科学的结论,如果告诉学生。这个数据是不真实的,学生觉得老师在说瞎话,因为这是学生自己实验中测量获得的“真实”数据。这不仅在规定的时间内不能完成教学任务,达不成教学目标,而潜在的负面影响更是极大的——如果经常获得这样的不良体验,学生就会觉得,数据怎么来的并不重要,符合老师需要的数据才是“真实的数据”。
　　假如在设计这个对比实验时,老师有意识地提醒并引导学生,尽量避免地面热辐射的影响,学生完全有能力考虑,将三个纸袋都放置在一定的、相同的高度,只是改变放置的角度。而一个看似非常具体、细小的问题,却成了探究活动成败的一个关键,而这样的事例在科学活动中比比皆是,此所谓“细节决定成败”也。
　　通过上述的考察,我们完全有理由相信,特别是对比实验时,必须引导学生思考、规范操作步骤,细化操作要领。绝不能为了所谓的“发挥学生的主体性”,而对学生信马由缰,使“自主探究”走向偏差。