美國科學(xué)小實驗設(shè)計

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摘要：科學(xué)小實驗作為提高小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要手段，其設(shè)計思路、理念對提高小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有很大的影響。美國經(jīng)典的科學(xué)實驗書在內(nèi)容設(shè)計與選擇、編排順序、疑難知識講解方面頗具特色，對國內(nèi)一線教師設(shè)計科學(xué)小實驗的思路有一定的影響。

關(guān)鍵詞：科學(xué)小實驗；內(nèi)容分析；特色分析

科學(xué)小實驗作為提高小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要手段，在世界各國得到廣泛重視。本文以《科學(xué)玩起來——一天一個科學(xué)實驗》(以下簡稱《科學(xué)玩起來》)[美]湯姆•羅賓遜著，2016年10月第1版為例分析美國科學(xué)小實驗的內(nèi)容安排及設(shè)計特色，以啟發(fā)并開闊一線教師設(shè)計科學(xué)小實驗的思路。

一、內(nèi)容分析

《科學(xué)玩起來》是美國經(jīng)典的科學(xué)實驗書，出版15年暢銷不衰，高居美國亞馬遜科學(xué)實驗類第一名，美聯(lián)社稱“這本童書有你想知道的一切”。全書包括“試試看”“孩子的實驗室”“科學(xué)博覽會”三類實驗共54個，其中“試試看”屬于用時較短的簡單實驗共30個，“孩子的實驗室”屬于較復(fù)雜的實驗共16個，“科學(xué)博覽會”屬于綜合性高、用時較長的實驗共5個。所有實驗按五大學(xué)科(生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、地球科學(xué)和人體科學(xué)等)分類排序，每個實驗均以問題導(dǎo)入以激發(fā)學(xué)生的好奇心。每個實驗都提供了“趣味知識”，以保持學(xué)生高昂的實驗興趣。如，“地球科學(xué)”類實驗中提供了如下趣味知識：北美地區(qū)的大部分酸雨由燃煤發(fā)電排出的氣體形成。世界上日降雨量的最高紀(jì)錄是在1952年留尼旺島的錫拉奧，24小時之內(nèi)降雨約1810毫米。鐘乳石需要經(jīng)過4000年才會長出2.5厘米。實際上，在夏天時離太陽更遠(yuǎn)(6月時是1.5億千米)，在冬天時反而更近(12時是1.47億千米)。地球公轉(zhuǎn)軌道與赤道成23度的交角，這也是四季更迭的原因等等。這些趣味知識，幫助學(xué)生拓寬了知識面，促使學(xué)生更加熱愛科學(xué)。大多數(shù)實驗提供了資源庫，為繼續(xù)探究科學(xué)的孩子提供了學(xué)習(xí)科學(xué)的廣闊空間，資源庫以“科學(xué)在線”的形式表現(xiàn)。

二、特色分析

(一)零基礎(chǔ)認(rèn)識科學(xué)名詞

雖然本書是小學(xué)生科學(xué)實驗的啟蒙書，但是幾乎每個實驗都涉及到專業(yè)術(shù)語，即科學(xué)名詞。書中采用在出現(xiàn)該科學(xué)名詞的正文兩側(cè)空白處以文本框的形式給出相應(yīng)科學(xué)名詞的解釋，讀者只需具備最基本的閱讀能力，無需相關(guān)學(xué)科知識基礎(chǔ)，即可理解。如，“人體科學(xué)類”六個實驗中對以下科學(xué)名詞的解釋是：互補色是與某種顏色相反的顏色；圖像是物體呈現(xiàn)出的視覺畫面，圖像形成后會傳輸給大腦；針孔照相機是能間接看到物體圖像的裝置；晶狀體是眼球的一部分，有屈光作用，可以使光線發(fā)生折射、到達視網(wǎng)膜；機器是可以完成特定工作的裝置；肺是位于胸腔的器官，呼吸時會充滿空氣；脈博(心率)是每分鐘心臟跳動的次數(shù)；平衡是保持站立狀態(tài)，不跌倒；重心是人體的平衡點等等。上述語言貼近兒童生活，文字淺顯易懂，易于學(xué)生接受，不會造成學(xué)生閱讀和理解上的任何障礙。

(二)無固定起點開始實驗

書中每個實驗的設(shè)計都自成體系，相對獨立，實驗者無需按部就班地從第一個實驗開始按順序由前向后做實驗。如，“物理學(xué)科”中的實驗涉及到的知識點分別是：1.杠桿、重力；2;重力；3.阿基米德定律；4.慣性；5.反沖運動；(6)擺、周期；7.電、電池、磁北極；8.電磁體、螺線管；9.余像(即視覺殘留)；10.濾光器等等。各知識點之間沒有必然的內(nèi)在聯(lián)系，沒有相互知識限制，或者是起到承上啟下作用的實驗，只要喜歡，可以隨心所欲地從任意位置開始實驗。

(三)多問題設(shè)置助推思考深入

除了每個小實驗的開始都是由“問題”激發(fā)好奇心引出之外，在“孩子的實驗室”“科學(xué)博覽會”這類實驗中，“問題”被更加強化。如，“孩子的實驗室：冰柱是怎樣形成的”中，設(shè)置了兩個難度的6個問題引導(dǎo)小學(xué)生繼續(xù)思考。一是“對小科學(xué)家提問題”：實驗中形成的圓錐體，哪個是“鐘乳石”，哪個是“石筍”；“鐘乳石”每天長幾厘米？實驗中，“鐘乳石”和“石筍”的生長過程是否加快過？在氣候寒冷的地方，冰柱是怎樣形成的？怎樣防止房檐上長出冰柱？二是“再接再厲”：如果把瀉鹽換成別的物質(zhì)，實驗還能成功嗎？試試小蘇打、食鹽、糖等。另外，瀉鹽在藥店有售，它還有什么用途？這些問題的提出，助推學(xué)生不斷向深處思考，發(fā)揮了科學(xué)小實驗的大作用。

(四)“人”作為實驗器材屢見不鮮

書中實驗需要的實驗器材方便易得，不需要專門準(zhǔn)備，而作為實驗者的“人”本身也作為實驗器材之一屢次被用到。如，實驗“我的重心在哪兒？”在實驗過程中，就要求每名實驗者完成以下任務(wù)。測試1：1.身體緊貼墻壁，一只腳也緊靠墻根。2.抬起另一只腳，保持站立姿勢。測試2：1.站在房間中央，在身體前方20～25厘米處放一個咖啡杯。2.彎腰撿起咖啡杯。3.現(xiàn)在走到墻邊，腳跟緊貼墻壁站立。4.再把咖啡杯放到身體前方20～25厘米處，試著把它撿起來。5.為什么第二個任務(wù)很難完成？可以重復(fù)一遍第一個任務(wù)比較一下。測試3：1.跪在房間中央，把咖啡杯放到膝蓋前方一臂遠(yuǎn)的地面上。2.雙手背后，用鼻子把咖啡杯撞倒等。類似的實驗不僅讓學(xué)生直接感知了實驗的結(jié)果，增加了學(xué)生的實驗興趣，還能夠保持學(xué)生長久的好奇心，進而愛上科學(xué)?？傊犊茖W(xué)玩起來》中的實驗設(shè)計與國內(nèi)的科學(xué)小實驗設(shè)計相比不僅在內(nèi)容上有很大的不同，在設(shè)計理念上也各有特色，在實際設(shè)計中，一線教師若能取長補短，相互借鑒，一定能設(shè)計出高水平且符合我國國情的科學(xué)小實驗，促使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得到更好的發(fā)展。

參考文獻：

[1]羅賓遜.科學(xué)玩起來：一天一個科學(xué)實驗[M].多爾

作者：湯華 單位：運河高等師范學(xué)校