美國科學小實驗設計

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摘要：科學小實驗作為提高小學生科學素養的重要手段，其設計思路、理念對提高小學生的科學素養有很大的影響。美國經典的科學實驗書在內容設計與選擇、編排順序、疑難知識講解方面頗具特色，對國內一線教師設計科學小實驗的思路有一定的影響。

關鍵詞：科學小實驗；內容分析；特色分析

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

一、內容分析

《科學玩起來》是美國經典的科學實驗書，出版15年暢銷不衰，高居美國亞馬遜科學實驗類第一名，美聯社稱“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”屬于較復雜的實驗共16個，“科學博覽會”屬于綜合性高、用時較長的實驗共5個。所有實驗按五大學科(生物學、化學、物理學、地球科學和人體科學等)分類排序，每個實驗均以問題導入以激發學生的好奇心。每個實驗都提供了“趣味知識”，以保持學生高昂的實驗興趣。如，“地球科學”類實驗中提供了如下趣味知識：北美地區的大部分酸雨由燃煤發電排出的氣體形成。世界上日降雨量的最高紀錄是在1952年留尼旺島的錫拉奧，24小時之內降雨約1810毫米。鐘乳石需要經過4000年才會長出2.5厘米。實際上，在夏天時離太陽更遠(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，幫助學生拓寬了知識面，促使學生更加熱愛科學。大多數實驗提供了資源庫，為繼續探究科學的孩子提供了學習科學的廣闊空間，資源庫以“科學在線”的形式表現。

二、特色分析

(一)零基礎認識科學名詞

雖然本書是小學生科學實驗的啟蒙書，但是幾乎每個實驗都涉及到專業術語，即科學名詞。書中采用在出現該科學名詞的正文兩側空白處以文本框的形式給出相應科學名詞的解釋，讀者只需具備最基本的閱讀能力，無需相關學科知識基礎，即可理解。如，“人體科學類”六個實驗中對以下科學名詞的解釋是：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，可以使光線發生折射、到達視網膜；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；平衡是保持站立狀態，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，易于學生接受，不會造成學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在聯系，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)多問題設置助推思考深入

除了每個小實驗的開始都是由“問題”激發好奇心引出之外，在“孩子的實驗室”“科學博覽會”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，設置了兩個難度的6個問題引導小學生繼續思考。一是“對小科學家提問題”：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，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，助推學生不斷向深處思考，發揮了科學小實驗的大作用。

(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。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.為什么第二個任務很難完成？可以重復一遍第一個任務比較一下。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生直接感知了實驗的結果，增加了學生的實驗興趣，還能夠保持學生長久的好奇心，進而愛上科學?？傊?，《科學玩起來》中的實驗設計與國內的科學小實驗設計相比不僅在內容上有很大的不同，在設計理念上也各有特色，在實際設計中，一線教師若能取長補短，相互借鑒，一定能設計出高水平且符合我國國情的科學小實驗，促使學生的科學素養得到更好的發展。

參考文獻：

[1]羅賓遜.科學玩起來：一天一個科學實驗[M].多爾

作者：湯華 單位：運河高等師范學校