新課程科學(xué)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)與利用

余雪歡

科學(xué)作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的綜合性理科課程，它在教學(xué)中十分重視學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究和主動(dòng)學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生能積極參與探索、實(shí)踐和研究.實(shí)驗(yàn)是初中科學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容，從素質(zhì)教育的要求看，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)和實(shí)施素質(zhì)教育不可缺少的手段.初中科學(xué)教學(xué)必須堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、創(chuàng)新思維和科學(xué)態(tài)度，著力提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).因此，在教學(xué)進(jìn)程中，需要運(yùn)用大量的教學(xué)儀器來輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，與此同時(shí)，需要教師積極參與實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)與利用，以獲得良好的教學(xué)效果.

一、補(bǔ)充常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器的不足

在一些經(jīng)濟(jì)薄弱的學(xué)校，尤其是在農(nóng)村學(xué)校，常規(guī)實(shí)驗(yàn)器材缺乏，或者實(shí)驗(yàn)室器材陳舊，短時(shí)間內(nèi)來不及補(bǔ)充等因素，造成實(shí)驗(yàn)時(shí)所需的一些儀器不足，如在浙教版科學(xué)八年級(jí)上冊(cè)第三章《物質(zhì)的導(dǎo)電性》教學(xué)中，學(xué)生在做測(cè)量液態(tài)物質(zhì)的導(dǎo)電性的實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)室缺乏電極裝置，我自行設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單的電極裝置，利用一張硬紙片，兩片0.5厘米寬、5厘米長(zhǎng)的廢舊銅片做成一個(gè)電極（如右上圖）.學(xué)生利用該裝置獲得了良好的實(shí)驗(yàn)效果.

二、為提高教學(xué)效果需要補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)

教學(xué)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)，如果能加入一些自制實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果會(huì)更好.如在浙教版科學(xué)七年級(jí)下冊(cè)第一章《對(duì)環(huán)境的察覺》的復(fù)習(xí)課中，教師準(zhǔn)備簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)儀器：兩只透明無色的一次性塑料杯子（一只杯子盛有水）一根蠟燭、火柴、一根吸管，讓學(xué)生設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來復(fù)習(xí)聲和光的知識(shí)，使學(xué)生鞏固聲的產(chǎn)生、傳播，光的折射，凸透鏡成像等知識(shí)，課堂氣氛濃厚，學(xué)生思維活躍，教學(xué)效果良好.

三、實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與簡(jiǎn)化

新課程教材安排的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是為實(shí)現(xiàn)一定的教學(xué)目的的教學(xué)載體，但是它不一定能達(dá)到最好的教學(xué)效果.如浙教版科學(xué)八年級(jí)上冊(cè)第三章《物質(zhì)的導(dǎo)電性》中的“燒紅的玻璃能導(dǎo)電”這一演示實(shí)驗(yàn)，存在以下弊端：

1.燒紅的玻璃導(dǎo)電時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)光，可視性不強(qiáng).

2.需要用20伏左右的電源，如果使用電壓小一些的電源，則該實(shí)驗(yàn)就難以進(jìn)行，更何況有些學(xué)校實(shí)驗(yàn)室器材配備不足，如沒有發(fā)光二極管、20伏左右的電源等.

3.用酒精噴燈加熱，容易造成玻璃軟化，具有危險(xiǎn)性.

我通過對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與改進(jìn)，采用在家庭電路中常用的白熾燈與白熾燈兩燈腳間的玻璃相接，并用酒精燈加熱，稍微加熱，就可以使白熾燈慢慢變亮，使實(shí)驗(yàn)的可視性大大增強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)效果極好.再提出一些問題，使學(xué)生通過思考，很快地理解了所要掌握的知識(shí).相比之下，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）使用白熾燈，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的可視性大大增強(qiáng)，通過視覺刺激，促進(jìn)學(xué)生思維，突破教學(xué)難點(diǎn).

（2）使用酒精燈加熱比用酒精噴燈安全，易成功，而且縮短了實(shí)驗(yàn)的時(shí)間.

（3）需要的實(shí)驗(yàn)器材更容易獲取.

此外，在該實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)過程中，教師從廢舊的白熾燈泡中取出兩燈腳之間的玻璃，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)嘗試，了解到玻璃中如果有裂縫會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果，使我在實(shí)踐過程中，能收獲更多的教學(xué)經(jīng)驗(yàn).

四、學(xué)生小實(shí)驗(yàn)、小制作、小發(fā)明過程中需要儀器設(shè)計(jì)與開發(fā)

學(xué)生小實(shí)驗(yàn)、小制作、小發(fā)明都是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、發(fā)揮學(xué)生才能的途徑，在這些活動(dòng)的過程中，需要儀器的設(shè)計(jì)與開發(fā).如制造一個(gè)小型電動(dòng)機(jī)，有學(xué)生采用一個(gè)一立方分米的木塊、一個(gè)廢舊的小線圈、幾枚小圖釘、一根細(xì)鐵絲、一塊小磁鐵、一塊刀片、兩節(jié)干電池、一個(gè)開關(guān)和若干導(dǎo)線制作而成（如右上圖），再在這個(gè)小型的電動(dòng)機(jī)上貼上一張薄紙，畫上魚，取名為“游動(dòng)的假魚”，非常富有新意.

學(xué)生制作小型電動(dòng)機(jī)的過程是應(yīng)用科學(xué)知識(shí)進(jìn)行的創(chuàng)造性活動(dòng)，在整個(gè)儀器設(shè)計(jì)與開發(fā)過程中，他會(huì)有意識(shí)地多思、多問、多做、反復(fù)地將所學(xué)的知識(shí)與實(shí)踐進(jìn)行聯(lián)系，加深了對(duì)知識(shí)的理解，并不斷地克服困難，培養(yǎng)了克服困難與科學(xué)探索的勇氣.

科學(xué)新課程教學(xué)過程中，離不開實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)需要儀器，但教材安排的實(shí)驗(yàn)或者我們改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)中所用的儀器并不見得都得來源于實(shí)驗(yàn)室，儀器的設(shè)計(jì)與開發(fā)應(yīng)本著簡(jiǎn)單易行、取材方便、貼近教、學(xué)實(shí)際情況，能夠體現(xiàn)“因地制宜、因材施教”的原則，在學(xué)習(xí)中、生活中就有許多物品，甚至是廢棄的物品可能是恰到好處的實(shí)驗(yàn)器材，如幾片廢舊的銅片可制成電極；一杯水與一根吸管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可觀察折射現(xiàn)象；一杯水與一根點(diǎn)燃的蠟燭進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可復(fù)習(xí)凸透鏡成像；一個(gè)廢燈泡可用來探究物質(zhì)的升華與凝華現(xiàn)象，也可探究玻璃在溫度升高時(shí)，可由絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體；一本書與一個(gè)鉛筆盒可制成一個(gè)斜面等.著名物理教育家朱正元教授曾提出“壇壇罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”的主張.新課標(biāo)指出從生活走向科學(xué)，使實(shí)驗(yàn)器材生活化，這樣，無形中可讓學(xué)生明白各種資源的利用價(jià)值，增強(qiáng)節(jié)約資源的意識(shí)，實(shí)際上，利用身邊的物品進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，這種做法本身就是一種創(chuàng)新.

新課程的理念是培養(yǎng)每一位學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)注重利用生活中的各種資源，進(jìn)行儀器的設(shè)計(jì)與開發(fā)，提高教學(xué)質(zhì)量，并且使學(xué)生懂得科學(xué)實(shí)驗(yàn)的資源可來源于生活，引導(dǎo)學(xué)生從生活中去尋找科學(xué).