第三章 实验探究课的教学

科学实验(Scientific Experiment)，是人们为实现预定目的，在人工控制条件下，通过干预和控制科研对象而观察和探索科研对象有关规律和机制的一种研究方法。通俗地说，实验是人类获得知识、检验知识的一种实践形式。实验法是自然科学研究领域最早被人们普遍使用的研究方法之一，是近代自然科学建立的基础，国外有的学者认为，研究(Research)就是实验、实验、再实验及反复验证的过程。科学家们都擅长充分利用实验方法，经历不断的反复实验，最终取得巨大的科学成就。将科学实验应用于科学教学中，就是在教师的指导下，学生应用已有知识和技能，利用一定的仪器设备，通过实验探索获得新知识的教学过程。“科学的真理不应该在古代圣人蒙着灰尘的书上去找，而应该在实验中和以实验为基础的理论中去找。”由此可见，实验是学习科学不可或缺的一种必要方法和途径。科学实验具有真实性、实践性、可重复性、可持续性的特点。正因这些特性，科学实验在现代科学中占有越来越重要的地位，在科学学习中成为教师教学的不二法宝。与任何其他教学方法相比，实验都是不可替代的方法，它能有效地培养学生的实践能力，推进其科学素养的形成。

认知心理学家对如何获取深层次理解提出了如下观点：真正的理解建立在学习者对自我、对知识的建构上——学习是认识主体在已有知识经验的基础上通过互动，主动建构起来的。其实这便和我们耳熟能详的“听，会忘记；看，能记住；做，才能理解”这句话是一个意思。举个实例，关于“衣服穿多了，确实会觉得暖和，那么衣服能发热吗？”这个问题，如果简单地通过举生活实例告知学生“衣服不能生热”，学生是不信服的，而如果引导学生自行设计一个实验，并通过实验证明“衣服确实不能生热”，学生原有的错误概念就会自然消失。第一手的真实实验数据将会成为最有利的证据，帮助学生理解掌握真正的科学概念。

在实验室亲自动手做实验，亲身体验科学探究的挑战和乐趣，是大部分科学家和科学教育者所认可的科学教育的核心。学生通过亲历实验，亲身体验科学探究的乐趣，解决问题，将是课堂上最大的成功与收获。

自然界的现象存在错综复杂的普遍联系，其内部又包含着各种各样的因素。因此，任何一个具体的研究对象，都是多样性的统一。这种情况带来了认识上的困难，因为研究对象的某些特性或者是被掩盖了起来，或者受到其他因素的干扰，以致不容易被认识清楚，或者是通常情况下根本就不能被察觉发现。通过科学实验，学生就可以利用各种实验手段，对研究对象进行各种人工控制，使研究对象的特性能以纯粹的本来面目暴露出来，就能发现研究对象在自然状态下难以被观察到的特性。

以“面包发霉的影响因素”这个实验为例，学生首先会做出多种预测——“温度、水分、空气、光照强弱”等这些条件都有可能会影响面包发霉。那么要对其进行深入研究，必须要创设实验对象的相同条件，只有在同等条件下实验，才能获得有价值的发现，此实验即小学科学教学中学生必须掌握的对比实验。在这个实验中，学生把两块相同的面包放入培养皿，放在同一个窗台上，一起保持干燥，在每块面包上滴上10滴水，每天保持湿润。通过创设不同的水分条件，同时又保证其余条件都相同，就可以成功探究出“水分”这个因素是否真正影响面包发霉。回顾整个实验过程，学生经历了预测、实验、分析等系列过程，即经历了十分典型的科学探究过程，有助于学生形成科学的研究思想和方法。

科学实验具有可重复的性质。在自然条件下发生的现象，往往是一去不复返的，因此无法对其反复地观察。在科学实验中，我们却可以通过一定的实验手段使被观察对象重复出现，这样既有利于我们长期进行观察研究，又有利于我们进行比较观察，对以往的实验结果加以核对。比如研究“白醋和小苏打混合后产生了什么气体？”这个问题，学生便可以通过反复实验，获取足够的气体进行多样化的验证，以培养学生质疑、严谨、细致的科学态度。

在开展“用水测量时间”实验时，也是多次进行重复实验：或者往漏杯里一次性加入150毫升水，重复3次测量量杯里积聚100毫升水所需的时间；或者往漏杯里一次性加入150毫升水，重复3次测量量杯里积聚到10毫升、50毫升水时所需的时间。学生通过反复实验，既提高了实验数据的准确性，同时更有机会认真观察到几次实验中水流速度的变化，最终通过分析获得发现。学生的协作态度、求真精神、独立思考在这一实验过程中也可逐渐展现。可以说，只有在科学实验中，许多重要的科学态度才有可能形成，诸如求真、求变、严谨、怀疑、坚毅、好奇……而这些态度的养成，亦可为他们今后的学习、生活以及终身发展奠定良好的基础。

《义务教育小学科学课程标准》指出，要“保护学生的好奇心和求知欲”。好奇心和求知欲是推动学生科学学习的内在动力，对其终身发展有重要作用。小学科学课程的组织与教学要兼顾知识的获得、技能的形成、情感态度价值观的培养；创设愉快的教学氛围，激发学生的学习兴趣；提供多样的探究机会，激发学生的学习乐趣；鼓励长期的实验探索，激发学生的探究志向。很多时候实验会因课堂时间的限制而告一段落，但实验的开展又并不局限于一节课。其实，课堂实验的结束可以看成是课外实验的开始，我们可以通过延伸实验引领学生持续探究、深入发现，在长期的坚持中，培养学生的科学品质、科学精神，促使学生科学素养的进一步提升。

小学科学实验，依据传统的教学理论，通常可以按实验性质分为验证性实验和探究性实验；按实验中的主体地位可分为教师演示实验和学生分组实验；按实验研究的质和量可分为定性实验和定量实验；按实验的作用又可分为对比实验、析因实验、模拟实验。其实，实验教学的各种类型也不是割裂的。本章节将对模拟实验、对比实验、验证性实验、探究性实验进行重点论述。

“若言琴上有琴声，放在匣中何不鸣？若言声在指头上，何不于君指上听？”让我们巧妙地通过实验教学，引领孩子们破解一个个“神奇”的现象，让科学的“神奇”延续，让“神奇”再产生新的“神奇”，这便是我们科学教师的神圣使命。