韩春碧
中图分类号：G4 文献标识码：A
《义务教育小学科学课程标准》指出：小学科学课程要按照立德树人的要求培养小学生的科学素养，为他们的继续学习和终身发展打好基础。小学科学是一门基础性课程，同时也是一门实践性课程，倡导以探究式学习为主的多样化学习方式，促进学生主动探究。
出于“关注学习者的成长”的思考，我发现，学习者的天性就是爱动手动脑，所以科学教师在科学教学过程中，要利用各种材料和方法，让学生在自主探究中完成实验，重演科学原理的获得过程。
然而在实际课堂教学中，有很多教师对实验教学的科学性、严谨性、复杂性不甚了解，或者是要求不够严格，导致在教学中出现很多问题，如出现科学性错误、结论表述不够严谨、过程分析思维混乱没有逻辑性，学生越听越乱，导致学习效率低下，教学效果收效甚微，长此以往将导致学生养成脱离实际、浮躁不求甚解、生搬硬套的习惯，这对学生的成长是非常不利的。
下面就从三个方面以“摆的研究”为案例分别谈谈操作实验的科学性、严谨性和复杂性。
一、操作实验的科学性
所谓科学性是指表述的内容是否符合客观实际，是否反映出事物的本质和内在规律，即概念、定义、论点是否正确，论据是否充分，实验材料、实验数据、实验结果是否可靠等。在进行小学科学操作实验教学时，首先应当注重教学的科学性。无论是对科学现象、科学概念和规律的描述与表达，还是实验的内容、数据等，都应当正确无误符合科学性。当然，不是说要一次就把某个问题讲深、讲透、讲全，而是要求不论在内容上和方法中都不应有科学性的错误。
（一）实验设计的科学性
实验设计要遵循科学的真实性既要简便易行又要贴近真实生活。不能一蹴而就，必须反复推敲。
首先要了解實验内容及类型，二要明确实验目的，三提出研究问题，四有依据地提出猜想，五制定实验步骤。在构建了实验全过程后，要以表格的形式出现，形成总体概念。根据实验内容和材料，确定先做什么，再做什么，后做什么，哪些条件需要改变，哪些条件不能改变。
（二）实验材料选择、处理及安装的科学性
1.材料的选择必须具备科学性
正确地选择实验材料是获得实验成功的第一步。实验材料的选择以实验效果为判断依据，在遵循科学性的基础之上选择的实验材料必须有良好的实验效果，易于观察或易于检测。
比如：生活中经常可以看到悬挂起来的物体在竖直平面内摆动，我们就用细线悬挂着的小球来研究摆动的规律。这就是我们要研究的单摆，那么什么叫做单摆？（释义）它具备什么性质？弄清这些问题后根据其性质选择适合的材料。
因此我们选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线，长度一般在1m左右，小球应选用密度大的金属球，直径应较小，最好不超过2cm。
2.实验材料的处理的科学性
实验材料的处理必须是科学而且可行的。对实验材料进行实验变量处理的同时注意控制无关变量以避免对实验结果的干扰。
实验的目的是获得实验结果，作出正确结论。这就要求对实验材料的处理必须有利于实验结果的呈现。
例如：为了便于计时，我们可在摆球平衡位置的正下方作一标记，以后摆球每次从同一方向通过最低位置时进行计数。
3.实验器材安装的科学性
为了让实验能顺利进行，器材安装的科学性作用不可小视，器材的有序摆放也更能保证我们的实验顺利进行。（比如，铁架台的摆放要水平、垂直，摆球要在桌边外，摆线的系法……）。
甲、乙两图画出了细线上端的两种不同的悬挂方式。哪种较好？为什么？（单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象。）
（三）实验操作过程的科学性
在科学课堂上加强实验规范化操作的指导，是培养学生科学素养的一个重要渠道。例如：1.计时计数起止点的选择、摆角的控制2.按下停表开始计时，再按下停表计时终止。为了测量周期，摆球到达哪个位置的时刻作为计时开始与停止的时刻比较好？下面两图哪个位置作为计时的开始与终止更好些？为什么？
2.控制摆幅的科学性
单摆实验是一种理想化的实验，只有当摆的振幅不大（摆线偏离竖直方向不超过10度）时才具备等时性。否则摆的周期与摆长的关系将会十分复杂。
操作实验是一个很复杂的过程，特别是对于控制变量的实验，其过程也要体现其科学性。比如在研究改变摆锤质量是否影响摆动的快慢时，我们要控制摆长及摆幅不变，而只改变摆锤的质量。
（四）数据处理的科学性
在实验操作中还必须注意数据处理的科学性。如：1.摆线的测量。2.摆长的计算。3.次数的读法。4.定时计次数与定次数计时两种记录方法的选择。5.记录3次实验的数据，求平均值。6.表格设计的科学性……
操作实验完成后通常都要对数据进行分析，这就要求我们在实验前做好记录表的设计。实验记录表格也要根据我们的实验目的进行科学性设计，便于统计和分析。
二、操作实验的严谨性
严谨性是科学实验教学的又一特点。如果不注意科学实验教学的严谨性必然带来科学性错误。一些老师的科学教学比较随意，不严谨，带来的后果是比较严峻的。
1.安装器材的严谨性
规范地安装器材，目的也是为了使实验的科学性得到有力的保障。如：铁架台的安装必须放在水平位置，避免摆摆动过程中使铁架台发生倾斜甚至侧翻等，进而影响我们实验的顺利进行。
2.实验过程的严谨性
如：摆长的测量（摆长=摆线悬挂点与系小球点的长度+小球半径，系好线后再测量，而不是测量线长后再系）、计时的起止点（按表瞬间同时计数，更保证数据的科学性）、次数的读法与算法（按表瞬间同时从0开始数到10，那我们的计数的结果就是10;如果是从1开始数到10，则我们的结果就要减去1，即10-1=9那我们的计数结果就是9）
放摆时细线要自然拉直，不能使之弯曲。摆球振动时，要使之保持在同一竖直平面内，不要形成圆锥摆。
3.数据处理的严谨性
在实验操作中往往要记录数据，测量数据一般都要求保留一定的小数位数。如时间数据就保留一位小数。1.88秒我们就记录1.9秒。
三、操作实验的复杂性
看似一些简单的实验，其实当中蕴含着一个非常复杂的过程。首先从实验的设计、材料的选取、处理，再到操作、观察、测量、记录，最后到综合分析得出结论……就以我们“摆的研究”为例，看似简单，就是一根细线系一小球在那儿摆动，但我们要研究影响摆摆动快慢的因素那就是一个非常复杂的问题。首先从设计上，我们就要先想好研究什么？猜想与哪些因素有关？怎样来设计实验验证我们的猜想？选择什么样的材料才能收到更加精确的结果？操作过程中我们怎样来控制变量？小组内是单兵作战还是分工与协作？如何分工与协作？……
思考：摆怎么算是摆动一次？我们可以测量单摆做一次全振动的时间作为它周期的测量值;也可以测量单摆做多次全振动（例如几十次）的时间，然后通过计算求出它的周期的测量值。哪个方法比较好？为什么？
设计表格时要注意其复杂性，表中一定要有原始记录。
总之，在科学实验中一定要注意科学性、严谨性和复杂性，让学生主动参与、动手动脑、积极体验，经历科学探究的过程，以学习科学方法，让探究真正成为孩子们探索和了解自然、获得科学知识的重要方法。
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