科学实验的“放大”效益

科学实验能增强学生动手操作能力，培养学生实证意识；通过科学实验收集相关数据，并根据数据试着寻找能够帮助他们解释事物的答案；在解决问题的过程中提高学生的创造力和想象力、拓展学生的思路。所以，获取有效的数据显得尤为重要。

而在科学实验中，恰恰有些实验现象呈现出微性特点，增加了收集数据的难度，如：速度过快、不可视、时间过长，等等。如果获取不完整的、错误的数据，会影响学生建构新知识平台，形成知识概念误区，构筑成教学“顽疾”，让教学效率大打折扣，也不利于学生的学习。因此，要让实验的微性现象放大变为显性。

1 将无形的事物有形化

在小学科学3～6年级的课本中，有很多内容是不可视的。怎样把不可视的现象可视化，如：食盐溶解，学生很难观测到食盐在液体中是怎样溶解的，这将直接影响到学生的知识建构。

[课堂教学片段]

师：食盐在水中是怎样溶解的？

生：变小了，最后没了。

师：是没有了吗？

生：变小了，到水中去了。

师：（指着杯中的水）那到哪里去了？

生：大部分在水的底部，刚开始放进去的时候盐都掉在水的底部，说明盐比水重，所以底部多。

生：不对，我认为是在上面，我上次在家里喝过盐水，上面就很咸的，应该是上面多。

教学片段中，反映出无形实验（食盐溶解）在教学中的弊端，使学生形成了错误认知。学生在建构知识时是在原有的概念基础上建立，而原有的概念往往存在片面性，甚至是错误的。所以，导致学生的知识构建出现了偏差，形成错误的新认知。

片段中更反映出将不可视的事物可视化，显得尤为重要，所以选择同样能溶于水又有利于观察的物质，如高锰酸钾，就能非常直观地帮助学生了解溶解的全过程，难题迎刃而解。

在教材中与此类似的情况还有很多，如：认识空气、热传递等。这需要教师做个有心人，寻找一种或者多种解决方式，把这些不可视的现象进行可视化处理，对学生获取科学数据大有帮助。例如使用变温油墨就是解决观察热传递现象的一种有效的方法。

2 将不利于观察的现象可视化

在科学实验中，有些现象变化速度太快，不利于观察，面对这些情况，将实验可视化是关键，其目的只有一个，让微性变成显性，更有利于学生收集数据。

2.1 改进材料 让速度慢下来

如教科版5年级上册第4单元第1课《我们的小缆车》这节课，其教学内容是探究小缆车和垫圈数之间的关系。在做实验的时候发现，垫圈多、重力大，小车运动快。而这一环节的矛盾点是随着重物的增加，小车速度明显加快，可是速度快了，用秒表测时间就比较困难了。只有通过改进实验，让学生清楚地观察到速度在改变的同时，又能准确地用秒表记录时间。

改进方法1：将小缆车的轨道面设置得粗糙些。这样做的好处是使车速慢下来，便于学生用秒表进行记录。

改进方法2：选择操作更加简单的计时器。探究实验室里的秒表操作相对比较复杂，选用触摸式计时器，记录更加方便，操作更灵活，减少了误差，提高数据收集的准确度。

改进方法3：在小车的轨道上标刻度，在解决小车速度的前提下，在小车上装上一个图像采集摄像头，将小车行进的全过程记录下来，利用软件进行回放、快慢放、计时等，非常直观地把拉力与小车运动速度之间的关系展现出来，帮助学生认知。

2.2 借助其它材料 帮助观察理解快速运动现象

教科版4年级上册《声音》这一单元，有关产生声音的很多现象，都是用眼睛难以观察的，分析其原因主要是振动的速度快、幅度小。如：小鼓、音叉、琴弦等发声现象。怎样让学生感知到这一类现象，帮助其建立相关科学概念呢？

2.2.1 帮助学生建立声音是物体振动产生的这一概念

通过各种物体进行验证，让学生清楚地知道物体只要发出声音就在振动，同时也要帮助学生观察到不易观察的振动现象，帮助学生理解巩固这个概念。像音叉很容易辨别是否发出声音，但要观察其是否在振动就比较难，此时借助其他物体，将这种微性现象变为显性，就直观的多。最常见的是将音叉敲击后放入平静的水面，能清楚地观察到水花四溅，证明物体发出声音时在振动。

2.2.2 帮助学生建立音高概念

辨别音高是本单元，也是小学科学比较难的一项学习内容。导致学生学习比较困难的因素很多，分析原因主要有两个方面：一个是先天因素，有些学生与生俱来的音乐细胞不多；另一个是很多学生没有经过后天的音乐能力培养，没有相应基础导致建立音高概念很难。

2.2.3 教学实践

根据以上因素分析，本节课先要确定音高与速度的关系，让学生在头脑中形成速度快声音高，速度慢声音低这样的判断模式。通过研究发现，选择恰当的方式，能让学生更清楚地观察现象，助其建立科学概念。

2.2.3.1 分析教材

课本上常用的材料是1根钢尺，长短不同的尺子振动变化形成声音的高低变化。但是，尺子短的时候，振动速度快，肉眼很难观察，而且振动时间很短；尺子长的时候，振动的速度相对慢了，振动的时间明显增长，便于观察。学生“看”到这两个现象后（由于学生很难听出音的高低，所以更多的是以看为主），往往会形成这样的概念，尺子短声音低，尺子长声音高。理由是：尺子长振动很快，因为这是容易观察到的。分析了教材，对音高教学进行思考、改进。

2.2.3.2 实验装置

图1所示为一个变频振动装置。该装置由电源、开关、电路板、变频开关和扬声器组成。随着变频开关的转动，声音高低发生变化。

图1 变频振动装置2.2.3.3 实验方法及步骤

（1）接通电源开关发生装置就会产生声音，此时让学生注意听听声音有什么特点。

（2）转动变频开关，声音发生了变化，让学生听听有什么变化，判断声音的高低，说说自己的理由。训练学生对音高的听辨能力。

（3）将频率开到最小位置，在扬声器上放上如米粒、泡沫粒、大豆等振动明显的物体，让学生认真观察物体在扬声器上的振动频率；逐渐转动变频开关，观察比较物体振动的快慢，判断音高的变化。

2.2.3.4 实验的优点

（1）培养学生的音高概念，通过听声音对音高的特点有初步的认识，并进行有根据的猜测，符合学生对概念形成的思维建构规律。

（2）借助其他物体，清楚地观察到振动地快慢，能准确的判断振动快慢与声音高低之间的关系。同时，在无意识中耳朵收集到音的高低变化与看到振动的快慢在大脑中构筑了音高概念。

（3）实验改进所用的材料及制作过程简单易行，方便推广。

3 将长时间的变化过程简洁化

生物的生长过程都是有一定周期性的，而且具有变化周期长、变化现象不明显的特点。

学生刚开始科学学科学习时，对生物的生长、养殖很感兴趣，但观察记录有一定的难度：一是低学段学生原本不适合用文字记录，用语言描述也缺乏逻辑性；二是生物具有生长的特性。

怎样帮助学生观察周期性事物，将漫长的过程变得简洁，并培养学生良好的观察记录习惯呢？笔者对这一类问题进行了尝试。

现在的摄影、摄像设备很普遍，利用这些工具，可以将生物的生长过程清晰地记录下来，在家长及教师的帮助下制成PPT或者音效动画等。把长时间变化过程压缩成一些连贯的图片，把生物生长变化现象不明显的特点，变得可视化。让动手过程和生动记录有机结合，帮助学生在头脑中建构生物生长的知识体系，增加学生的学习兴趣。