美國(guó)科學(xué)小實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

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摘要：科學(xué)小實(shí)驗(yàn)作為提高小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要手段，其設(shè)計(jì)思路、理念對(duì)提高小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有很大的影響。美國(guó)經(jīng)典的科學(xué)實(shí)驗(yàn)書(shū)在內(nèi)容設(shè)計(jì)與選擇、編排順序、疑難知識(shí)講解方面頗具特色，對(duì)國(guó)內(nèi)一線教師設(shè)計(jì)科學(xué)小實(shí)驗(yàn)的思路有一定的影響。

關(guān)鍵詞：科學(xué)小實(shí)驗(yàn)；內(nèi)容分析；特色分析

科學(xué)小實(shí)驗(yàn)作為提高小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要手段，在世界各國(guó)得到廣泛重視。本文以《科學(xué)玩起來(lái)——一天一個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)》(以下簡(jiǎn)稱《科學(xué)玩起來(lái)》)[美]湯姆•羅賓遜著，2016年10月第1版為例分析美國(guó)科學(xué)小實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容安排及設(shè)計(jì)特色，以啟發(fā)并開(kāi)闊一線教師設(shè)計(jì)科學(xué)小實(shí)驗(yàn)的思路。

一、內(nèi)容分析

《科學(xué)玩起來(lái)》是美國(guó)經(jīng)典的科學(xué)實(shí)驗(yàn)書(shū)，出版15年暢銷不衰，高居美國(guó)亞馬遜科學(xué)實(shí)驗(yàn)類第一名，美聯(lián)社稱“這本童書(shū)有你想知道的一切”。全書(shū)包括“試試看”“孩子的實(shí)驗(yàn)室”“科學(xué)博覽會(huì)”三類實(shí)驗(yàn)共54個(gè)，其中“試試看”屬于用時(shí)較短的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)共30個(gè)，“孩子的實(shí)驗(yàn)室”屬于較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)共16個(gè)，“科學(xué)博覽會(huì)”屬于綜合性高、用時(shí)較長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)共5個(gè)。所有實(shí)驗(yàn)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(gè)實(shí)驗(yàn)均以問(wèn)題導(dǎo)入以激發(fā)學(xué)生的好奇心。每個(gè)實(shí)驗(yàn)都提供了“趣味知識(shí)”，以保持學(xué)生高昂的實(shí)驗(yàn)興趣。如，“地球科學(xué)”類實(shí)驗(yàn)中提供了如下趣味知識(shí)：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(shí)之內(nèi)降雨約1810毫米。鐘乳石需要經(jīng)過(guò)4000年才會(huì)長(zhǎng)出2.5厘米。實(shí)際上，在夏天時(shí)離太陽(yáng)更遠(yuǎn)(6月時(shí)是1.5億千米)，在冬天時(shí)反而更近(12時(shí)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(shí)，幫助學(xué)生拓寬了知識(shí)面，促使學(xué)生更加熱愛(ài)科學(xué)。大多數(shù)實(shí)驗(yàn)提供了資源庫(kù)，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(kù)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(shí)科學(xué)名詞

雖然本書(shū)是小學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)的啟蒙書(shū)，但是幾乎每個(gè)實(shí)驗(yàn)都涉及到專業(yè)術(shù)語(yǔ)，即科學(xué)名詞。書(shū)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(wú)需相關(guān)學(xué)科知識(shí)基礎(chǔ)，即可理解。如，“人體科學(xué)類”六個(gè)實(shí)驗(yàn)中對(duì)以下科學(xué)名詞的解釋是：互補(bǔ)色是與某種顏色相反的顏色；圖像是物體呈現(xiàn)出的視覺(jué)畫(huà)面，圖像形成后會(huì)傳輸給大腦；針孔照相機(jī)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(dá)視網(wǎng)膜；機(jī)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(shí)會(huì)充滿空氣；脈博(心率)是每分鐘心臟跳動(dòng)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(diǎn)等等。上述語(yǔ)言貼近兒童生活，文字淺顯易懂，易于學(xué)生接受，不會(huì)造成學(xué)生閱讀和理解上的任何障礙。

(二)無(wú)固定起點(diǎn)開(kāi)始實(shí)驗(yàn)

書(shū)中每個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)都自成體系，相對(duì)獨(dú)立，實(shí)驗(yàn)者無(wú)需按部就班地從第一個(gè)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始按順序由前向后做實(shí)驗(yàn)。如，“物理學(xué)科”中的實(shí)驗(yàn)涉及到的知識(shí)點(diǎn)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(yùn)動(dòng)；(6)擺、周期；7.電、電池、磁北極；8.電磁體、螺線管；9.余像(即視覺(jué)殘留)；10.濾光器等等。各知識(shí)點(diǎn)之間沒(méi)有必然的內(nèi)在聯(lián)系，沒(méi)有相互知識(shí)限制，或者是起到承上啟下作用的實(shí)驗(yàn)，只要喜歡，可以隨心所欲地從任意位置開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。

(三)多問(wèn)題設(shè)置助推思考深入

除了每個(gè)小實(shí)驗(yàn)的開(kāi)始都是由“問(wèn)題”激發(fā)好奇心引出之外，在“孩子的實(shí)驗(yàn)室”“科學(xué)博覽會(huì)”這類實(shí)驗(yàn)中，“問(wèn)題”被更加強(qiáng)化。如，“孩子的實(shí)驗(yàn)室：冰柱是怎樣形成的”中，設(shè)置了兩個(gè)難度的6個(gè)問(wèn)題引導(dǎo)小學(xué)生繼續(xù)思考。一是“對(duì)小科學(xué)家提問(wèn)題”：實(shí)驗(yàn)中形成的圓錐體，哪個(gè)是“鐘乳石”，哪個(gè)是“石筍”；“鐘乳石”每天長(zhǎng)幾厘米？實(shí)驗(yàn)中，“鐘乳石”和“石筍”的生長(zhǎng)過(guò)程是否加快過(guò)？在氣候寒冷的地方，冰柱是怎樣形成的？怎樣防止房檐上長(zhǎng)出冰柱？二是“再接再厲”：如果把瀉鹽換成別的物質(zhì)，實(shí)驗(yàn)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(wèn)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(shí)驗(yàn)的大作用。

(四)“人”作為實(shí)驗(yàn)器材屢見(jiàn)不鮮

書(shū)中實(shí)驗(yàn)需要的實(shí)驗(yàn)器材方便易得，不需要專門(mén)準(zhǔn)備，而作為實(shí)驗(yàn)者的“人”本身也作為實(shí)驗(yàn)器材之一屢次被用到。如，實(shí)驗(yàn)“我的重心在哪兒？”在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，就要求每名實(shí)驗(yàn)者完成以下任務(wù)。測(cè)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(shì)。測(cè)試2：1.站在房間中央，在身體前方20～25厘米處放一個(gè)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(lái)。5.為什么第二個(gè)任務(wù)很難完成？可以重復(fù)一遍第一個(gè)任務(wù)比較一下。測(cè)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(shí)驗(yàn)不僅讓學(xué)生直接感知了實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，增加了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，還能夠保持學(xué)生長(zhǎng)久的好奇心，進(jìn)而愛(ài)上科學(xué)。總之，《科學(xué)玩起來(lái)》中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與國(guó)內(nèi)的科學(xué)小實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相比不僅在內(nèi)容上有很大的不同，在設(shè)計(jì)理念上也各有特色，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，一線教師若能取長(zhǎng)補(bǔ)短，相互借鑒，一定能設(shè)計(jì)出高水平且符合我國(guó)國(guó)情的科學(xué)小實(shí)驗(yàn)，促使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得到更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅賓遜.科學(xué)玩起來(lái)：一天一個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].多爾

作者：湯華 單位：運(yùn)河高等師范學(xué)校