美国科学小实验设计

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摘要：科学小实验作为提高小学生科学素养的重要手段，其设计思路、理念对提高小学生的科学素养有很大的影响。美国经典的科学实验书在内容设计与选择、编排顺序、疑难知识讲解方面颇具特色，对国内一线教师设计科学小实验的思路有一定的影响。

关键词：科学小实验；内容分析；特色分析

科学小实验作为提高小学生科学素养的重要手段，在世界各国得到广泛重视。本文以《科学玩起来——一天一个科学实验》(以下简称《科学玩起来》)[美]汤姆•罗宾逊著，2016年10月第1版为例分析美国科学小实验的内容安排及设计特色，以启发并开阔一线教师设计科学小实验的思路。

一、内容分析

《科学玩起来》是美国经典的科学实验书，出版15年畅销不衰，高居美国亚马逊科学实验类第一名，美联社称“这本童书有你想知道的一切”。全书包括“试试看”“孩子的实验室”“科学博览会”三类实验共54个，其中“试试看”属于用时较短的简单实验共30个，“孩子的实验室”属于较复杂的实验共16个，“科学博览会”属于综合性高、用时较长的实验共5个。所有实验按五大学科(生物学、化学、物理学、地球科学和人体科学等)分类排序，每个实验均以问题导入以激发学生的好奇心。每个实验都提供了“趣味知识”，以保持学生高昂的实验兴趣。如，“地球科学”类实验中提供了如下趣味知识：北美地区的大部分酸雨由燃煤发电排出的气体形成。世界上日降雨量的最高纪录是在1952年留尼旺岛的锡拉奥，24小时之内降雨约1810毫米。钟乳石需要经过4000年才会长出2.5厘米。实际上，在夏天时离太阳更远(6月时是1.5亿千米)，在冬天时反而更近(12时是1.47亿千米)。地球公转轨道与赤道成23度的交角，这也是四季更迭的原因等等。这些趣味知识，帮助学生拓宽了知识面，促使学生更加热爱科学。大多数实验提供了资源库，为继续探究科学的孩子提供了学习科学的广阔空间，资源库以“科学在线”的形式表现。

二、特色分析

(一)零基础认识科学名词

虽然本书是小学生科学实验的启蒙书，但是几乎每个实验都涉及到专业术语，即科学名词。书中采用在出现该科学名词的正文两侧空白处以文本框的形式给出相应科学名词的解释，读者只需具备最基本的阅读能力，无需相关学科知识基础，即可理解。如，“人体科学类”六个实验中对以下科学名词的解释是：互补色是与某种颜色相反的颜色；图像是物体呈现出的视觉画面，图像形成后会传输给大脑；针孔照相机是能间接看到物体图像的装置；晶状体是眼球的一部分，有屈光作用，可以使光线发生折射、到达视网膜；机器是可以完成特定工作的装置；肺是位于胸腔的器官，呼吸时会充满空气；脉博(心率)是每分钟心脏跳动的次数；平衡是保持站立状态，不跌倒；重心是人体的平衡点等等。上述语言贴近儿童生活，文字浅显易懂，易于学生接受，不会造成学生阅读和理解上的任何障碍。

(二)无固定起点开始实验

书中每个实验的设计都自成体系，相对独立，实验者无需按部就班地从第一个实验开始按顺序由前向后做实验。如，“物理学科”中的实验涉及到的知识点分别是：1.杠杆、重力；2;重力；3.阿基米德定律；4.惯性；5.反冲运动；(6)摆、周期；7.电、电池、磁北极；8.电磁体、螺线管；9.余像(即视觉残留)；10.滤光器等等。各知识点之间没有必然的内在联系，没有相互知识限制，或者是起到承上启下作用的实验，只要喜欢，可以随心所欲地从任意位置开始实验。

(三)多问题设置助推思考深入

除了每个小实验的开始都是由“问题”激发好奇心引出之外，在“孩子的实验室”“科学博览会”这类实验中，“问题”被更加强化。如，“孩子的实验室：冰柱是怎样形成的”中，设置了两个难度的6个问题引导小学生继续思考。一是“对小科学家提问题”：实验中形成的圆锥体，哪个是“钟乳石”，哪个是“石笋”；“钟乳石”每天长几厘米？实验中，“钟乳石”和“石笋”的生长过程是否加快过？在气候寒冷的地方，冰柱是怎样形成的？怎样防止房檐上长出冰柱？二是“再接再厉”：如果把泻盐换成别的物质，实验还能成功吗？试试小苏打、食盐、糖等。另外，泻盐在药店有售，它还有什么用途？这些问题的提出，助推学生不断向深处思考，发挥了科学小实验的大作用。

(四)“人”作为实验器材屡见不鲜

书中实验需要的实验器材方便易得，不需要专门准备，而作为实验者的“人”本身也作为实验器材之一屡次被用到。如，实验“我的重心在哪儿？”在实验过程中，就要求每名实验者完成以下任务。测试1：1.身体紧贴墙壁，一只脚也紧靠墙根。2.抬起另一只脚，保持站立姿势。测试2：1.站在房间中央，在身体前方20～25厘米处放一个咖啡杯。2.弯腰捡起咖啡杯。3.现在走到墙边，脚跟紧贴墙壁站立。4.再把咖啡杯放到身体前方20～25厘米处，试着把它捡起来。5.为什么第二个任务很难完成？可以重复一遍第一个任务比较一下。测试3：1.跪在房间中央，把咖啡杯放到膝盖前方一臂远的地面上。2.双手背后，用鼻子把咖啡杯撞倒等。类似的实验不仅让学生直接感知了实验的结果，增加了学生的实验兴趣，还能够保持学生长久的好奇心，进而爱上科学。总之，《科学玩起来》中的实验设计与国内的科学小实验设计相比不仅在内容上有很大的不同，在设计理念上也各有特色，在实际设计中，一线教师若能取长补短，相互借鉴，一定能设计出高水平且符合我国国情的科学小实验，促使学生的科学素养得到更好的发展。

参考文献：

[1]罗宾逊.科学玩起来：一天一个科学实验[M].多尔

作者：汤华 单位：运河高等师范学校