在小学科学教学中，实验教学无疑是最重要、最困难的一环。而在实验教学中，首要的一环是材料的准备，它是我们实验教学的基础。没有实验材料，教师就会“巧妇难为无米之炊”，实验就会成为“口头实验”或“画图实验”，这样纸上谈兵的科学教学，无疑只是教会了学生记住结论、理解结论，不是真正的“做科学”。为什么会经常出现这种情况呢？主要原因是我国广大的农村小学现有的实验材料是与原自然教材配套的，不仅年久失修，残破不全，而且仪器品种少，数量有限，质量不高。可现在各地使用的教材是科学教材，这样教师在上科学实验课时，往往难以找到教材上要求的实验器材，导致实验无法进行。
那么怎样解决这一材料准备的难题呢？下面我以教科版科学教材为例，谈一谈个人在农村小学科学教学中摸索出来的一些行之有效的方法。
一、实验材料替换法
在大多数情况下，教师按照教材的要求准备实验材料，一般能达到预期的实验效果。但在实验教学中，不少教师常常遇到这样两种问题，一种是如果完全按照教材设计的材料，仪器室根本没有，这样实验就很难进行，部分教师就采取了不做实验的策略；一种是这样的材料有，但按照教材设计的实验方案做实验，实验效果并不尽如人意，难以达到预期的实验效果。怎么解决这两大问题呢？我来谈一谈个人的一些做法。
（一）按照教材实验设计，能够准备一些材料，但准备材料后又可能产生两种结果：一种是难以达到预期效果，一种是虽能准备，但费时费力，效果也不一定理想。我在教学中主要采用了以下办法：
按照教材教学目标，寻找相应材料替换，提高实验效果的明显性。在实验教学中，有时如果按照教材设计的实验方案准备材料，可能效果并不如人意，这就需要寻找相应材料代替，以提高实验效果。如:在四年级下册第一章第一节《生活中的静电现象》中，教材设计用羊毛制品分别摩擦两个气球相互接触部位来说明相同的电荷相互排斥的原理。可我按照教材的要求布置学生带来气球，分组用羊毛摩擦时，结果发现学生摩擦了半天，仍然不能让气球自动分开。为什么会出现这种情况呢？原来，气球充满气后，学生不敢使劲快速摩擦，担心引起气球爆炸，而气球摩擦不充分，就很难带上足够的电荷，另外，摩擦后的气球由于挂在小棍上，容易晃荡，也很难保证摩擦过后的部位刚好接触，所以也就很难看到带上同种电荷的气球相互排斥的现象。怎么解决这个问题呢？我找来原来自然教学中的实验器材，首先用粗橡胶棒、粗玻璃棒分别和羊毛皮、丝绸摩擦做实验，发现没有什么效果。后来又改用实验盒中的塑料片、玻璃片放在针座上分别和羊毛、丝绸摩擦，这下，效果迥然不同，排斥、吸引效果明显，而且学生非常容易操作。需要说明的是，材料的替换并不是一蹴而就的，它需要教师在课前反复试验，才能取得满意的实验效果，任何简单的理论推导和想当然必然导致失败。我们一定要亲自反复实验，才能发现其中存在的问题，从而有针对性地改进实验，取得满意的实验效果。
按照教材教学目标，巧妙改进实验装置，提高实验的简便性。在教科版五年级下册《做一个钟摆》中，教材设计了这样一个钟摆：一个钟摆是一根30厘米的木条或塑料棒，上面用图钉固定一金属圆片，通过在木条或塑料棒的10厘米、20厘米、30厘米处固定这一圆形金属圆片来改变木条或塑料棒的重心，从而改变摆长，进而研究摆长与摆的快慢的关系。我在布置各组准备木条或塑料棒、金属圆片的过程中了解到，当前大多数家庭没有刚好30厘米的塑料棒，也没有木条，而且即使有木条，也没有锯子、刨子加工出符合条件的木条。另外，金属圆片可用易拉罐底制成，虽然易拉罐易找到，但要剪出较圆的底部也不容易。还有，易拉罐圆片重量也要合适，太轻，难以改变木条重心，从而影响不了摆长。同时，易拉罐圆片的移动也不方便，还存在一定的安全因素。综合以上因素，我决定另辟蹊径，寻找简便、实用的材料代替。我首先在简单机械盒里找来一根铁的长杠杆，再在磁铁实验盒里找来几个环形小磁铁，把它们挂在铁杠杆的10厘米、20厘米、30厘米处，通过实验，发现杠杆摆动的快慢并没有什么变化。是什么原因造成的呢?我通过认真分析，发现问题出在杠杆自身的重量上，由于杠杆太重，磁铁太轻，所以磁铁在杠杆不同部位改变杠杆重心不明显。我又换了几个重一些的磁铁试了试，还是不明显。在一次课堂上，我偶然发现了学生学习数学用的钢尺，不禁眼前一亮：这不是很好的实验器材吗？而且无需费时费力制作，无需四处寻觅，正是“踏破铁鞋无觅处，得来全不费功夫”。我试了一试，果然效果明显，而且在钢尺上移动磁铁比在木条上移动易拉罐圆形底片容易得多，也安全得多。看来，我们只要做个有心人，开动脑筋，就没有解决不了的难题啊！
（二）按照教材设计，仪器室没有相应的实验材料，如果拘泥于教材，实验就无法进行。这就需要我们灵活地调整进行目标，采取相应的策略，解决难题。
抓住教学的核心目标，灵活调整教学目标，重新设计实验，完全替换材料。有时，按照教材设计的实验方案即使寻找类似替代品也很难找到，这样就需要吃透教材实质，重新设计实验方案，完全替换材料。
在五年级下册第二章第二节《沉浮与什么因素有关》中，教材设计了以下两个方案来研究不同材料的物体的沉浮与什么有关：把一组大小相同的球按轻重顺序放进水中和把一组轻重相同的立方体按体积大小顺序放进水中，研究影响物体沉浮的因素。由于我校现有材料都是原来与自然教材配套的材料(很多农村中小学现有材料都是原“普九”时的实验材料，以后基本没有添置过任何其它实验仪器），而现在使用的都是新的科学教材，实验盒缺乏相应的材料。怎么办？看来只有利用现有资源了。我首先到体育器材室找了找球类器材，发现哪儿球倒是不少，有篮球、排球、垒球等等，可如果要大小相同的球，它们的轻重又相同；如果要轻重不同，大小又不一样。我又在数学器材里找立方体，情况也类似。怎么解决这一难题？我认真研究教材，发现教材的核心是让学生学会改变一个条件、控制其它条件不变的研究方法。只要达到了这个目标，也就完成了本节课的教学任务。在明确了本节课的根本目标之后，根据我校原有的研究物体沉浮实验盒里有大小相同的塑料桶的和现有的学生实验材料有小玻璃瓶、方形塑料盒的实际，我将本节课的研究影响不同材料物体的沉浮因素这一目标定位为学会如何研究影响物体的沉浮的方法上来，并重新设计了实验：每组学生用一个塑料桶，里面装沙，学生通过往里面加沙、减沙来改变重量，这样，物体的大小始终不变，而重量发生了变化，很好地解决了研究大小相同的物体时重量对物体沉浮的影响；在研究物体重量相同而体积不同时，我让每组学生准备了一个小玻璃瓶、一个中等大小的方形塑料盒、一个较大的药瓶，通过往里面加沙称量，使它们重量相同，这样，较好地解决了在重量相同的情况下，体积大小对物体沉浮的影响。这样，通过研究教材的核心思想，我较好地解决了这一难题。还有一个例子，也能很好地说明这一方法。在这一章节的《浮力》一课中，教材为了测量浮在水面上的物体小部分、大部分、全部浸没在水中时受到的浮力大小，设计了这样一个实验:在一水槽底部固定一特殊滑轮（可以很好地在水槽底部固定），上穿一绳，绳的一头连接一泡沫塑料，另一头连接弹簧秤，通过拉动弹簧秤，改变泡沫塑料浸在水中的体积，从而研究出浮在水面上的物体受到的浮力与排开的水量的关系。起初，我在课前按照教材设计的实验，在水槽底部放了一定滑轮，没有什么东西可以固定定滑轮，我就找来一重物压住定滑轮，然后用弹簧秤拉动浮在水面上的泡沫塑料。本以为事情很简单、很顺利，可事与愿违，在拉动弹簧秤时，泡沫塑料总是斜着，翘着，不容易改变泡沫塑料浸在水中的体积大小，而且，在拉动弹簧秤时，弹簧秤指针变动剧烈，不容易读数。怎样做好这一实验呢？我认真了研究教材，将原研究浮在水面上的同一物体在水中排开的水量大小与浮力关系的教学目标定位为研究物体在水中排开的水量与物体受到的浮力大小的关系。我给每组准备了一个塑料桶，通过往桶内加沙，增大桶的重量，从而改变塑料桶在水中排开的水量。这样，通过用弹簧秤称量塑料桶在空气中和在水中的重量变化，可以很容易地算出塑料桶受到的浮力，也很直观地看到塑料桶受到的浮力大小与塑料桶排开水量的关系，从而轻松地得出正确的结论。在教材设计的实验中，泡沫塑料本身重量没有变化，只是通过拉泡沫塑料，浸在水中的泡沫塑料体积发生了了变化，从而引起了浮力大小的变化。而我设计的实验中，塑料桶的重量是不断变化的，不符合教材的漂浮物体本身不变的要求。但从理解物体受到的浮力大小与物体排开的水量大小有关来看，又是符合要求的。看来，只要抓住了教材的核心和本质，即使某些方面与教材有所不符，也无伤大体，也算较好地完成了实验任务。
抓住教学的核心目标，适当扩大实验范围，准备相应材料。有时，根据教材设计，即使要找到类似的替代品来达成教学目标也不容易，这时，适当扩大教学目标的范围也许会让我们面临的难题轻易地获得解决。如：在四年级上册《声音的传播》中，研究声音在不同的物体中传播，教材设计了研究声音在长度相同（1米）的木尺、铝箔尺、棉线、尼龙绳中的传播。在这个实验中，铝箔尺很难准备，而且学校仪器室没有音叉，不通过振动的音叉连接木尺、棉线、尼龙绳来感受声音的传播能力的不同是很难想象的。怎样完成实验任务呢？我忽然想到原苏教版有关声音的传播的实验，灵机一动，如果将教材研究声音在固体中的不同传播能力这一范围扩大为研究声音在固体、液体、气体中的传播，不是既容易操作又容易让学生理解得更全面更深刻吗？我让学生准备了三个大小相同的塑料袋，里面分别装满了沙、水、空气，将这三个袋子轮流置于相同的位置，让学生一只手捂着一只耳朵，另一只耳朵贴着袋子听一个同学在桌面远处的一端轻敲桌面的声音。结果，效果很明显，学生较好地理解了声音在不同物体中的传播的能力的不同。真是“不识庐山真面目，只缘身在此山中”，有时，遇到难题，我们不妨跳出问题本身，从更宏观的角度整体地看某一问题，也许会得出新的思路呢！
二、努力创新，积极动手自制材料
有时，简单的材料替代也不能解决材料准备的难题，这就需要教师积极动脑动手，自制材料，解决实验中的难题。在教科版六年级上册《神奇的小电动机》中，教材有关于演示小电动机原理的实验：用一个玻璃杯，一端捆扎两根电线，电线的一端分开成v字形，搁电动机转子有转换器的一头，电线的另一端连接电池的正负极，；玻璃杯的另一边杯身也绑扎一个铁丝支架，支架的上部绕成一个小环，搁小电动机转子的另一头。接通电流后，用磁铁与电动机转子相互作用，从而演示电动机转动的基本原理。粗粗看来，要完成上述实验并不难，但在制作过程中我却碰到了一系列难题：首先，找到教材上的电线殊为不易，现在家中电线一般不是粗铜丝，只有细铜丝。可铜丝细了，又承受不起转子的重量；几根扭在一起吧，电池电量太小，又很难让转子产生足够的磁力。而且，即使能找到教材上的材料，也会因为转子的一端搁在V字形铜丝上，摩擦力过小，容易打滑，同时，也很难保证电动机转子在转动过程中，电动机的转换器始终与V字型铜丝接触，这样也很难让电动机转动起来。怎样制作更简单，操作更容易，实验效果更明显呢？我取了儿童玩具小车上的两个轮子，在轮子中间各打了一小孔，让小电动机上的转子刚好穿过，目的是避免孔太大，摩擦力不够，转子转不起来。我又担心转子被卡的太紧，摩擦力太大，便又试着转了转转子，直到转子能灵活转动为止我才放下心来。然后我将小电动机去掉外壳，保留转子和后盖，将转子上的换向器与后盖上的电刷紧密接触，用两根细导线连接电池后盖上的连接点。再取两块磁铁，异极相对，放在转子的两侧。最后将导线与电池连接起来，转子便灵活运转起来。改变电池连接方式、改变磁铁南北极，转子转动方向便发生了改变。两个小小的轮子，加以细节上的处理，便轻松地改变了教材复杂的实验材料制作，而且效果更明显，操作更简单。自制教具，真是其乐无穷啊！
三、开拓材料来源的渠道，充分利用各种资源，让学生积极参与材料准备
在实验教学中，仅仅利用现有的实验器材往往是不够的，为了获得更充足的实验材料，我们需要利用身边的自然资源，发动广大学生积极准备材料。这样，既可以提高材料的多样性和丰富性，又可以调动学生参与实验的积极性，减轻教师准备材料的负担，可谓一举多得。在实验教学前，我都提前几天甚至数周、数月布置实验材料的准备，如:在上三年级下册的《种植我们的植物》时，我就布置学生准备蚕卵、桑叶，并简单地给予了养蚕方法的指导，这样，在种植物的同时养蚕，交替进行，节约了教学时间，同时也提高了学生实验的兴趣。在讲四年级下册《各种各样的花》时，我让学生在自己的家的周围、菜园里、路上、山上采来各种各样的花，这样，不仅避免了教师采花的品种的匮乏，而且，学生在采花的过程中注意到了各种花生活的环境，了解了各种花的名称、生活习性、开放的季节，等等。通过学生主动参与，学生学到了书本上没有的知识，提高了观察自然的能力，提高了学习科学的积极性，这比简单地单纯地由教师准备材料作用大得多。
其实，只要我们怀着对科学教育的热爱之情，多学习同行及国外的先进经验，多借鉴各种版本的科学实验设计（包括以前的自然教材设计），再加上自己的认真钻研和动脑动手，科学实验材料准备的难题就一定会被我们攻克，我们的科学实验就会越来越容易，越来越丰富多彩，焕发出无限的生机与活力！