科學實驗(Scientific Experiment)，是人們為實現預定目的，在人工控制條件下，通過干預和控制科研對象而觀察和探索科研對象有關規律和機制的一種研究方法。通俗地說，實驗是人類獲得知識、檢驗知識的一種實踐形式。實驗法是自然科學研究領域最早被人們普遍使用的研究方法之一，是近代自然科學建立的基礎，國外有的學者認為，研究(Research)就是實驗、實驗、再實驗及反復驗證的過程。科學家們都擅長充分利用實驗方法，經歷不斷的反復實驗，最終取得巨大的科學成就。將科學實驗應用于科學教學中，就是在教師的指導下，學生應用已有知識和技能，利用一定的儀器設備，通過實驗探索獲得新知識的教學過程。“科學的真理不應該在古代圣人蒙著灰塵的書上去找，而應該在實驗中和以實驗為基礎的理論中去找。”由此可見，實驗是學習科學不可或缺的一種必要方法和途徑。科學實驗具有真實性、實踐性、可重復性、可持續性的特點。正因這些特性，科學實驗在現代科學中占有越來越重要的地位，在科學學習中成為教師教學的不二法寶。與任何其他教學方法相比，實驗都是不可替代的方法，它能有效地培養學生的實踐能力，推進其科學素養的形成。

認知心理學家對如何獲取深層次理解提出了如下觀點：真正的理解建立在學習者對自我、對知識的建構上——學習是認識主體在已有知識經驗的基礎上通過互動，主動建構起來的。其實這便和我們耳熟能詳的“聽，會忘記；看，能記住；做，才能理解”這句話是一個意思。舉個實例，關于“衣服穿多了，確實會覺得暖和，那么衣服能發熱嗎？”這個問題，如果簡單地通過舉生活實例告知學生“衣服不能生熱”，學生是不信服的，而如果引導學生自行設計一個實驗，并通過實驗證明“衣服確實不能生熱”，學生原有的錯誤概念就會自然消失。第一手的真實實驗數據將會成為最有利的證據，幫助學生理解掌握真正的科學概念。

在實驗室親自動手做實驗，親身體驗科學探究的挑戰和樂趣，是大部分科學家和科學教育者所認可的科學教育的核心。學生通過親歷實驗，親身體驗科學探究的樂趣，解決問題，將是課堂上最大的成功與收獲。

自然界的現象存在錯綜復雜的普遍聯系，其內部又包含著各種各樣的因素。因此，任何一個具體的研究對象，都是多樣性的統一。這種情況帶來了認識上的困難，因為研究對象的某些特性或者是被掩蓋了起來，或者受到其他因素的干擾，以致不容易被認識清楚，或者是通常情況下根本就不能被察覺發現。通過科學實驗，學生就可以利用各種實驗手段，對研究對象進行各種人工控制，使研究對象的特性能以純粹的本來面目暴露出來，就能發現研究對象在自然狀態下難以被觀察到的特性。

以“面包發霉的影響因素”這個實驗為例，學生首先會做出多種預測——“溫度、水分、空氣、光照強弱”等這些條件都有可能會影響面包發霉。那么要對其進行深入研究，必須要創設實驗對象的相同條件，只有在同等條件下實驗，才能獲得有價值的發現，此實驗即小學科學教學中學生必須掌握的對比實驗。在這個實驗中，學生把兩塊相同的面包放入培養皿，放在同一個窗臺上，一起保持干燥，在每塊面包上滴上10滴水，每天保持濕潤。通過創設不同的水分條件，同時又保證其余條件都相同，就可以成功探究出“水分”這個因素是否真正影響面包發霉。回顧整個實驗過程，學生經歷了預測、實驗、分析等系列過程，即經歷了十分典型的科學探究過程，有助于學生形成科學的研究思想和方法。

科學實驗具有可重復的性質。在自然條件下發生的現象，往往是一去不復返的，因此無法對其反復地觀察。在科學實驗中，我們卻可以通過一定的實驗手段使被觀察對象重復出現，這樣既有利于我們長期進行觀察研究，又有利于我們進行比較觀察，對以往的實驗結果加以核對。比如研究“白醋和小蘇打混合后產生了什么氣體？”這個問題，學生便可以通過反復實驗，獲取足夠的氣體進行多樣化的驗證，以培養學生質疑、嚴謹、細致的科學態度。

在開展“用水測量時間”實驗時，也是多次進行重復實驗：或者往漏杯里一次性加入150毫升水，重復3次測量量杯里積聚100毫升水所需的時間；或者往漏杯里一次性加入150毫升水，重復3次測量量杯里積聚到10毫升、50毫升水時所需的時間。學生通過反復實驗，既提高了實驗數據的準確性，同時更有機會認真觀察到幾次實驗中水流速度的變化，最終通過分析獲得發現。學生的協作態度、求真精神、獨立思考在這一實驗過程中也可逐漸展現。可以說，只有在科學實驗中，許多重要的科學態度才有可能形成，諸如求真、求變、嚴謹、懷疑、堅毅、好奇……而這些態度的養成，亦可為他們今后的學習、生活以及終身發展奠定良好的基礎。

《義務教育小學科學課程標準》指出，要“保護學生的好奇心和求知欲”。好奇心和求知欲是推動學生科學學習的內在動力，對其終身發展有重要作用。小學科學課程的組織與教學要兼顧知識的獲得、技能的形成、情感態度價值觀的培養；創設愉快的教學氛圍，激發學生的學習興趣；提供多樣的探究機會，激發學生的學習樂趣；鼓勵長期的實驗探索，激發學生的探究志向。很多時候實驗會因課堂時間的限制而告一段落，但實驗的開展又并不局限于一節課。其實，課堂實驗的結束可以看成是課外實驗的開始，我們可以通過延伸實驗引領學生持續探究、深入發現，在長期的堅持中，培養學生的科學品質、科學精神，促使學生科學素養的進一步提升。

小學科學實驗，依據傳統的教學理論，通常可以按實驗性質分為驗證性實驗和探究性實驗；按實驗中的主體地位可分為教師演示實驗和學生分組實驗；按實驗研究的質和量可分為定性實驗和定量實驗；按實驗的作用又可分為對比實驗、析因實驗、模擬實驗。其實，實驗教學的各種類型也不是割裂的。本章節將對模擬實驗、對比實驗、驗證性實驗、探究性實驗進行重點論述。

“若言琴上有琴聲，放在匣中何不鳴？若言聲在指頭上，何不于君指上聽？”讓我們巧妙地通過實驗教學，引領孩子們破解一個個“神奇”的現象，讓科學的“神奇”延續，讓“神奇”再產生新的“神奇”，這便是我們科學教師的神圣使命。