小学科学实验指导手册.pdf
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1、小学科学实验指导手册 小学科学实验指导手册 陈老师实验室整理 1 小学科学实验指导手册 2 陈 编写说明 小学科学是以培养学生科学素养为宗旨的科学启蒙课程，同时又是一门以实验为基础的综合学科。小学科学课程标准研制组调查数据表明，学生喜欢自然课主要是因为课程本身“符合探究外部世界的愿望，能够解答他们心中的疑问，给他们足够的想 象空间，教给他们探索世界的方法。”实验教学以独特的魅力，吸引着学生步入奇妙的科学殿堂，激起学生的创新潜能。对于培养学生的动口、动手、动脑能力，对于培养 学生科学探究的意识和能力，对于帮助学生理解和掌握理论知识，对于培养学生的创新意识都具有其他教学手段不可替代的作用。根据湖南
2、省小学科学实验室装备滞后、教师队伍以兼职教师为主，实验教学困难 重重的现状，汲取各课改试验区的经验，由省内小学科学学科资深专家和有丰富教学、教研经验的特级教师、教研员共同策划编写了小学科学教师实验教学指导，用以帮助小学科学教师开展实验教学。本书针对小学科学教学必须的实验教学内容，编撰了对实验教学的概述、经典案 例、仪器操作技能和方法以及自制教具。我们力求紧扣国家科学课程标准，适应不同类型学校的实验教学，适应各种版本教材的实验教学，全书编入80 个经典实验教学的案例，34 种仪器的使用方法，21 种自制教具。在案例、自制教具部分对许多实验或教具制作提供了多种方法。本书由湖南省教育生产装备处主持编
3、写发行工作，由周振铎主编并统稿。第一章由康龙编写，第二章由任晓晖、张好、王润滋编写，第三章由李玲编写，第四章由孙江波编写。我们期望本书对于推行新课改，实验教学的发展有所促进，但是由于时间仓促，水平有限，难免差错和不足，竭诚欢迎老师们不吝赐教。编者 小学科学实验指导手册 3 陈 目 录 第一章 概述 一、上好小学科学实验第一课二、科学实验的类型 三、实验学业考核方略四、实验室管理制度 第二章 经典实验的教学 第一节 生命世界一、根毛吸收水分 二、茎运输水分 三、种子的构造 四、种子萌发的条件五、植物的向光性 六、植物的向水性 七、植物的向地性 八、光合作用 九、果实的构造和分类十、花的构造 十一
4、、种一株植物十二、细胞 十三、养蚕 十四、蚯蚓 十五、生态瓶 十六、哺乳动物的主要特征十七、昆虫的主要特征 十八、鱼的主要特征十九、人的身体 二十、食物的成分 二十一、唾液消化淀粉二十二、晶状体的作用二十三、人的呼吸 小学科学实验指导手册 4 陈 二十四、脉搏和心跳 第二节 物质世界一、声音的产生 二、声音的传播 三、音调的高低 四、光的直线传播五、小孔成像 六、平面镜的作用七、凸透镜的作用八、彩虹的秘密 九、用温度计测量物体的温度十、热的传导 十一、物体的热胀冷缩十二、小喷泉 十三、弹力十四、浮力 十五、物体在水中沉浮的规律十六、潜水艇 十七、摩擦力十八、反冲 十九、流水的力量 二十、物体的
5、运动方式二十一、杠杆 二十二、轮轴二十三、滑轮二十四、斜面 二十五、传动装置的作用二十六、磁铁实验 二十七、电路的连接 二十八、导体和绝缘体二十九、电磁铁的性质 第三节 地球与宇宙 小学科学实验指导手册 5 陈 一、水的蒸发二、水的沸腾 三、水蒸气在物体上的凝结四、水蒸气在空气中的凝结五、露的形成 六、云和雾的形成七、冰和霜的形成八、雨的形成 九、溶解 十、加快溶解十一、过滤 十二、空气占据空间 十三、压缩空气有弹性 十四、热空气比冷空气轻十五、风的形成 十六、空气的成分十七、岩石的识别十八、矿物的识别 十九、岩石的风化作用二十、沉积岩的形成 二十一、土壤的成分 二十二、土壤与植物 二十三、火
6、山喷发 二十四、昼夜形成的模拟实验二十五、四季的成因模拟实验二十六、月相的变化模拟实验二十七、日食和月食模拟实验 第三章 仪器的使用 第一节 玻璃仪器 一、量筒和量杯二、烧杯 三、烧瓶 小学科学实验指导手册 6 陈 四、试管和试管夹、试管架、试管刷五、集气瓶 六、滴瓶和滴管七、漏斗 八、甘油注射器 九、酒精灯和三脚架、石棉网十、玻璃棒和玻璃管 十一、蒸发皿 第二节 常用仪器一、放大镜和显微镜 二、昆虫盒 三、标本 四、模型：五、解剖器和解剖盘六、采集捕捞工具 七、音叉 八、透镜和三棱镜九、望远镜 十、固体膨胀演示器 十一、圆筒测力计和钩码十二、托盘天平和砝码 十三、磁铁 十四、验电器 十五、电
7、线、电池和小电珠、小灯座十六、学生电源 十七、百叶箱、温度表、湿度表、风向器和雨量器十八、方座支架 十九、三球仪二十、打孔器 第三节 现代科学仪器 一、电子天平 二、天文望远镜 小学科学实验指导手册 7 陈 三、数据采集系统（数字化信息系统实验室）（DISlab）第四章 自制教具 第一节“生命世界”自制教具 一、植物标本的采集二、腊叶标本的制作 三、植物浸制标本的制作四、动物浸制标本的制作五、昆虫标本的制作 六、临时装片的制作 第二节“物质世界”自制教具 一、沉浮子 二、反冲演示器 三、鼓膜模拟实验器 四、光的直线传播观察盒五、自制“照相机”六、简易七色盘 七、简易“热胀冷缩”实验器八、导体绝
8、缘体演示器 第三节“地球与宇宙”自制教具 一、毛细现象演示器 二、“风的形成”模拟演示器三、风向标 四、雨量器 五、太阳高度测量仪 六、火山喷发模拟实验装置七、月相盒 小学科学实验指导手册 8 陈 第一章 概述 2001 年小学科学课程标准研制组针对“学生对自然课程的反映”进行过调查，在 调查中发现有 82.8%的学生喜欢自然课，其中由于“自然课老师讲得好”的占 17%；由于“这门课是理科的基础课”的占 8%；由于“自然课培养我们的动手能力”的占 20%；由于“自然课教我们观察、研究世界的科学方法”的占一半以上，达 55%。由此可见，学生喜欢自然课主要是因为课程本身“符合探究外部世界的愿望，能
9、够解答他们心中 的疑问，给他们足够的想象空间，教给他们探索世界的方法。”在自然课程基础上改革而来的科学课程，更加重视学生探究的过程与方法，而科学实验是指导学生进行科学 探究的重要方法之一。小学科学课中的实验教学，虽然没有科学家所做的科学实验那 样复杂和规范,其目的还是让学生像科学家那样，用科学实验的方法，去探究自然界的事物的性质和规律，从而培养他们科学探究能力和动手实践能力，达到科学启蒙教育 的目的。一、上好小学科学实验第一课 小学科学实验第一课是小学生第一次接触科学实验，是学生对科学实验的第一印 象，“第一印象”如何，将影响到孩子一生的科学态度。因此上好小学科学实验第一课，引领学生在实验教学
10、中体验科学探究过程，能更好地呵护学生的科学探究兴趣，意义 重大。1、小学科学实验第一课首要的任务是启发学生对科学的兴趣 实验是辅助学生探究科学世界的一种手段，通过实验，学生在收获知识的同时，还能体验到探究过程的快乐，从而激发学生对科学的兴趣。如何激发学生对科学的兴趣呢？第一，关键是要给予学生主动学习和探究的时间和空间，让学生有机会选择自己喜欢的实验探究形式。课堂上扼杀学生对实验的兴趣的 小学科学实验指导手册 9 陈 主要原因是缩短了实验的时间。如果动手的时间不够，老师强制性地把学生从动手实验的操作过程中叫停，那是很扫兴的。有的老师实验前讲述、交流的时间过多，实验操作到一半就下课了；也有的老师因
11、为实验前与学生交流不到位，实验中突然发现有 重要的事项未交待，临时强迫学生停下来听要求；还有的老师对学生的记录要求过高、过泛，导致学生疲于记录；甚至有的老师准备的材料不充足，导致实验无法继续 科学老师的语言要简练、明了，给学生以明确的实验目标，为学生动手操作安排更多的时间；第二，对于比较复杂的实验，可以进行分解，降低实验难度，尤其对于中低年级的小学生，实验更应该简单、易于操作；学生观察实验现象时是要认真，但不能要求学生把看到的每一种现象都抄下来，刚接触实验的三年级学生会写的字并不多，书写的速度很慢，用笔记下来的东西也不一定比记在脑海里的更有价值。如果有需要用笔记录的实验，也要对学生进行必要的指
12、导，或者对实验记录单进行合理的设计，为学生的探究实验赢得时间。对于学生来讲，放手让学生动手“操作”，能最有效的激发学生对实验的兴趣。此外，老师幽默的语言，及时、恰当地反馈学生实验过程中的精彩见解，表扬学生 实验过程中的成功之处，都能有效地促进学生从欣赏实验教学的趣味性转化为对实验的兴趣。2、确定实验探究的目标要具体。实验目标既体现了老师对学生实验的期望，也会成为学生衡量自己在实验中成就如何的标准，对于刚参与课堂实验的小学生来讲，实验目标的确立应该具体、明确，一 般先从单一目标开始。比如说在课堂教学中通过实验来观察蜗牛，可以选择的实验目 标有：蜗牛会选择什么样的食物；蜗牛怎样吃食物；蜗牛是怎样运
13、动的 但对于刚接触课堂实验的学生来说，要在一项实验中完成多项实验目标，容易引起注意力的分散。学生最初的探究兴趣源于自身的喜好，容易停留在自己最初发现的事物特征上，在教学交流活动中场面虽然热闹，但缺少共同关注的对象，不利于探究方法的指导，小学科学实验指导手册 10 陈 而对于刚刚接触科学实验的学生来讲，适当的实验指导是很有必要的。所以，观察蜗牛的实验目标可以分段提出，比如说：第一次实验重点观察蜗牛是怎样吃食物的，第二次实验重点观察蜗牛的运动，至于蜗牛会选择什么样的食物，则可以将怎样设计实验及观察方法的指导放在课堂内，具体的实验操作及观察可以放手，让学生回家在饲养蜗牛的活动中实现。这样，学生在科学
14、实验活动中会逐渐意识到：每一项实验都是可以解决具体的问题，探究外部世界的奥秘。具体的实验目标，还体现在教师的语言导向上，实验前，师生要明确：我们将要做 什么，在实验中要解决什么问题。既使是目标不确定的观察类实验，也要强调观察的对象是什么和观察时要注意的事项，不能盲目。3、准备实验探究的材料要细心。材料是学生在科学实验中进行探究活动的载体，会直接对实验现象和学生的探究方向造成影响。实验前针对预设的实验目标准备充足、合适的材料，是实验活动获得成 功的保证。在准备实验材料时，除了考虑实验本身的特点外，还应该站在学生的思维角度去准备实验材料。首先，要尽量从生活中获得实验材料，比如说要通过实验获取一棵树
15、有多粗的数据，从实验本身来讲，每个观察小组可以准备一根软尺，但参与实验的学生可能形成“测 量树的粗细需要一把软尺”的思维定势，一旦离开课堂就很难在实践中去测量树的粗细，因为他们自己很难得到一把可以测量的软尺。而如果把软尺、纤维绳、直尺甚至直接利用学生的手臂来测量树的粗细，则既可以丰富学生的测量方法，拓宽学生的思维，还能将学生的测量活动较好地延伸到课外：一旦在生活中碰到一棵能吸引人去观察的大树，他们肯定能想出多种可行的观察方法。其次，实验材料的安全要从学生的判断方式着手，比如说在研究完感觉器官后，再观察水，学生肯定会用到尝的方法，那么老师在准备水和盛水的容器时，要注意卫生，忌用不洁的器皿和水源。
16、笔者曾在带领学生观察水时强调：“我准备了许多容器，可能 小学科学实验指导手册 11 陈 容器里装的都是水，也有可能都不是，还有可能是水和别的物体混合在一起。至于除了水之外还有什么样的物体，暂时还不知道，不排除是有毒的物体，所以不能冒失地 去尝它。”尽管有“禁尝令”在先，但在不同的教学班上课时，都有学生“大胆”地用了“尝”的方法，课后，我调查过几个同学，问到为什么要尝时，有的说：“哦，我忘记了！”有一个同学却说：“我就认为，你是老师，肯定不会用有毒的东西来害我！”学生就是这么可爱，他的“不听话”也有着讨人喜欢的理由，由此可见，实验材料的 安全性要考虑到学生的行为判断能力和心理特征。4、收集实验探
17、究的信息要求真。这里讲的真实的信息是指学生在实验探究过程中的真实体验。许多老师认为，学生做的实验一般会按预设的程序出现实验现象，然后顺理成章地得出预知的实验结论，老师需要做的似乎只是引领学生经历实验的过程，根据捕捉到的现象归纳出结论，当 然老师总会“引导”学生去搜集特定的信息。如果完全用这种心态教学科学实验，那么，重复的课堂教学会千篇一律，直至索然无味。其实，做同样的实验，不同的学生在操作过程中有不同的做法，每个人都有独特的体验，在收集实验探究的信息时，尽 量不要掺杂过多的个人主观因素，比如说教育科学出版社科学 混合身边的物质（一）通过实验混合沙子和黄豆，教材和教参上预设的实验目标是：“让学生
18、发现没有发现，也是很重要的发现。”于是，有的老师就先入为主地认为，学生混合完沙子和黄豆后不 会有发现，甚至有的老师因为学生的意外“发现”为难地不知如何得出结论。事实上，学生总是会“有发现”的，“豆子粘上灰尘了”、“豆子被划破了”这些都是很不错的发现，是学生的真实体验，这些发现并不妨碍实验目标的实现，很容易就能引导到 教学目标上来粘了灰尘的豆子、有了划痕的豆子还是豆子吗？再如，教学溶解，有学生会发现粉笔灰也“溶解”了，理由很充分：“粉笔灰均匀地散到水中去了，看不见了，水变白了”“蓝墨水和碳素墨水也均匀地散到水中去 了，水变色了，它们也溶解了。”这些发现，对于学生的短期探究活动来说，是很正常 小学
19、科学实验指导手册 12 陈 的，对于学生来讲也是很“科学”的，他经历过、观察过也分析过。所以，我毫不吝 啬地表扬了这些学生，对他们的结论也表示“赞同”，同时表示希望将这么有趣的实验装置保留在实验台上，作为我们下次讨论的样本，当然，下次上课时，同学们会发现 这几种水“溶液”已经是清者自清，浊者自浊了粉笔灰和碳素墨水沉淀了，它们 在水中并没有溶解，或者说没有完全溶解。在这样的情景中，学生加深了对溶解现象的认识，意识到科学实验需要耐心，也不会因为自己的错误认识而自卑，因为老师也“错”了。5、指导实验探究的过程要规范。实验，能让学生体验到探究的快乐，为学生创造探究外部世界的条件，满足学生探究外部世界的
20、愿望，解答他们心中的疑问，给他们足够的想象空间。实验，也是一种 严谨的活动，在活动中能教给他们探索世界的方法。对于刚刚接触科学实验的小学生 来讲，既要保证实验的生动有趣，也应当适时的指导，确保实验过程的规范。比如说，实验中使用的器材要用规范的名称。第一次使用烧杯时，老师要教学生用规范的名称，而不要为了接近学生的生活而称“杯子”。并且在下次出现这种器皿时，要以提问等方式检查学生是否认识它。此外，有些特定的实验器材要严格遵守实验的操作方法。比 如说利用天平称量物体时，有的老师习惯性地用手去抓砝码，给学生极为不好的示范 作用，规范的做法应该是用镊子夹取，而且，老师在实验时要用简短的语言说明这样做的原
21、因是什么。二、科学实验的类型 1、验证性实验 验证性实验是针对某一原理的描述或者根据某个已知的实验结论，按特定的实验程序，再现原理或原有结论所描述的现象。验证性实验往往是在已有的实验步骤上进行 操作的，操作者的任务是严格按照设计步骤完成准确的操作要求，进而获得预想中的实验结果。小学科学实验指导手册 13 陈 小学科学实验教学中的验证性实验可以帮助学生在操作过程掌握的一些操作的基本技能，积累科学知识，加深对科学原理的感性认识。比如说在认识淀粉的特性“淀粉遇碘变蓝”时，学生先观察碘酒和淀粉的颜色，再观察两者混合后的颜色，得出的结论符合“淀粉遇碘变蓝”这一原理的描述，其中调制淀粉液、使用滴管等活动可
22、以培养学生的动手能力，而用水稀释碘酒、控制在淀粉糊中加入碘酒的量，以确保实验后的混合物的颜色是变成蓝色还是较深的蓝黑色，可以培养学生在实验中养成严谨、认真的实验态度。验证性实验还可以突破时空的限制，再现科学家探究过程的精髓，许多经典实验是著名科学家经过多年的摸索而得出来的，我们在课堂上重复这些实验，可以在短时间内启发学生了解科学家的成功之处，快捷地获取前人积累的知识财富。验证性实验的操作过程比较严谨，一般要在实验前讲清楚要求及注意事项，要验证 “小苏打与白醋混合后产生了二氧化碳气体，二氧化碳不支持燃烧。”在小苏打和白醋混合产生气泡后，要及时用玻璃片盖住集气瓶口，否则二氧化碳气可能逸出，浓度不
23、够，造成伸入集气瓶的火柴不能马上熄灭，导致学生不能得出“二氧化碳不支持燃烧”的结论。2、模拟实验 模拟实验是在认识某一原理或现象的过程中，无法获得产生原始现象所需的实验材料或原始场景，而采用替代物模拟原始现象的发生过程，使学生获得感知映像，加深 对科学原理的理解而实施的实验。比如说：用地球仪的转动来模拟地球的自转和公转。模拟实验可以帮助学生认识宏观或微观领域的自然现象，也可以将不同时段发生的 现象集中再现，在教学中不受空间、时间的限制，比如说可以将篮球、垒球、乒乓球分别代表太阳、地球、月球，用来摸拟它们之间的运动关系；可以利用光电设备将四季星空的运动在室内模拟出现；也可以让学生蒙上眼睛，体会盲
24、人的难处，进而加深对眼睛作用的认识 小学科学实验指导手册 14 陈 摸拟实验用到的材料或者场景要与原始现象有相似性或相关性，还要用适当的语言阐明原理，激发学生的联想，以期在情境中加深对原始现象的认识和理解。3、探究性实验 探究性实验是在假设的指引下获取支持假设或推翻假设的科学实证，从而达到验证假设的目的。人类的认识过程是一个从探究到验证，又从验证到新的探究的过程。探 究性实验的结果犹如蚕宝宝，再生形象是未知数，一切像谜一样值得探索、猜想，这种结论的不确定性能促使学生精心操作，热切期盼出现预设中可能产生的实验结果，或者在操作中收获意外的惊喜，实验者在态度和兴趣的引导下有利于做出合理的解释。探究性
25、实验一般包括：提出问题、做出预测、设计证明预测是否正确的实验计划、获取实验现象、对实验现象进行分析后得出自己的见解。比如说：面对一个有故障的电路，故障出在哪儿呢？可能是灯泡坏了，换一个好的灯泡试试看，可能新的灯泡在电路中发亮了，实验前的预测是对的，问题解决了；也可能换一个灯泡仍然不亮，预测并不准确，但不能说我们的实验失败了，因为我们在实验中排除了一种可能。三、实验学业考核方略 对实验学业的考核内容可以从对实验的认识，参与实验的过程、方法，对实验结论的理解等方面着手。1、对实验的认识 是学生是否知道可以通过实验来解决探究外部世界的过程中遇到的问题，知道实验在认识世界的过程中起到了什么样的作用，知
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- 关 键 词：
- 课程标准解读及实践
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