初中科學實施開放式實驗教學的實踐研究

摘 要:實施開放式實驗教學是改革傳統的驗證性實驗教學的有效途徑，其目的是為了落實新課程標準，實現科學的探究式學習方式，在于讓學生在掌握有關知識和技能的同時，獲得較高的創新意識和創新能力。開放式實驗教學就是在實驗的時間、空間、內容、管理手段和評價上開放，讓學生自主選擇學習內容，實現探究學習能力的培養。本文針對目前傳統實驗教學存在的問題，提出了初中科學實施開放式實驗教學的基本思路，并分別從教學方法、教學管理、教學評價等方面進行了實踐探索。

關鍵詞:初中科學; 開放式; 實驗教學

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1006-3315(2010)4-006-003

新課程標準規定:科學課程將通過科學探究的學習方式，讓學生體驗科學探究活動的過程和方法，發展初步的科學探究能力。科學的核心是探究，所有學生在學習科學課程時必須突出科學探究的學習方式，為了達到這個目的應該向學生提供充分的科學探究機會，讓學生通過手腦并用的探究活動，體驗探究過程的曲折和樂趣，學習科學的方法，發展科學探究所需要的能力并增進對科學探究的理解。

實驗教學的目的是學生通過實驗的方法，加深對理論知識的理解，掌握基本的實驗技能，讓學生在實驗過程中不斷探索未知，從而提高學生自身探究科學的能力和實踐動手能力。為了實現科學教學目標，根據科學課程的特征，我們認為應該大力改進科學課程的實驗教學及管理模式，以促進教學目標的達成。因此我們在初中科學課程實驗教學中嘗試實施開放式實驗教學，取得了較好的效果。

一、開放式實驗教學與傳統實驗教學的區別

1.實驗理念不相同

開放式實驗教學推崇的是“人人都能成功”的理念。它是一種在時間上、空間上、教學內容上、實驗資源上、管理手段上都對學生開放的個性化實驗教學形式，是一種在學生掌握基本知識與經過嚴格的技能訓練后，根據自己的能力、個性特點、興趣愛好自主地選擇實驗內容和實驗時間進行學習的實驗模式。它要求教師必須有現代教育的觀念和意識，在實驗教學中必須體現素質教育理念、開放教育理念和能力本位理念。

2.教學主體不相同

傳統的實驗教學方法是以教師為中心，并限時在實驗室里進行。教師是傳授知識和技能的主體，講究紀律秩序，追求精確有致，所以往往是教師先講授、演示，并在黑板上寫好預先設定好的實驗內容、實驗方法、實驗步驟，學生依樣畫瓢地進行操作，被動地接受知識和技能。而開放式實驗教學則關注每一個個體差異性和創造性的特質，充分調動學生學習的主動性、獨立性和創造性，學生被推到實驗的主體位置。在實驗過程中，學生享有選定實驗課題、選擇儀器設備、制定實驗步驟、處理和分析實驗數據與實驗結果的權利，教師只是對整個實驗過程進行動態控制，在關鍵環節上對學生進行啟發、激勵、引導和指導，并及時對實驗效果進行評價。

3.教學方法不相同

傳統的實驗教學方式單一，具有較強的驗證性和模仿性。實驗前，教師通常對實驗目的、原理、內容、儀器設備、實驗步驟、數據表格、數據處理方法等有詳細講解，甚至進行操作示范，學生做實驗只需“按部就班”即可。而對那些超長時間的生物實驗，就無能為力，只能不做，連老師的演示實驗也被偷工減料。這種教學方式忽視了學生學習的主觀能動性，不僅扼殺了學生的創新思維，也嚴重阻礙了實驗教學質量的提高，不利于科學課程教學目標的達成。而開放式實驗教學是動態的實驗教學模式，它給學生提供寬松和諧的實驗環境和較大的創新空間，更加注重知能的結合，把更多的時間留給學生自主思考、自主探索。同時，也把交流溝通技能和團隊合作精神的訓練融入實驗環節中。

4.評價體系不相同

開放式實驗教學要建立科學、開放的教學評價體系，改變過去以掌握知識為主要評價要素的傳統人才評價標準，建立創新人才綜合素質的評價體系。

二、開放式實驗教學的方式

所謂的開放式實驗教學，是指學校的實驗室在時間、空間、內容和教學方法對初中學生開放，由學生自主選擇并進行實驗學習與探究，從而促進初中學生學習科學的積極性。

1.實驗時間的開放

傳統的實驗教學只在課內時間對學生開放，無論學生動手能力強弱，動作的快慢，一律在老師規定的時間內完成。這樣，從某種角度來說，促使學生模仿老師的示范趕進度，沒有閑暇去思考，去分析。現在實行實驗時間的開放，學生可以利用課余時間去實驗室做實驗，對學有余力的學生可以增加實驗內容，進一步探究鞏固有關知識，去思考，去舉一反三，融會貫通。對動手能力欠強的學生，在規定時間完不成的實驗可以利用課余時間繼續實驗，去完成學習任務。對有些生物實驗需要幾天的實驗時間因開放也能完成了。

實驗時間的開放既能滿足學習能力強的學生繼續深層次的探究，又能照顧學習能力偏弱的學生自主完成規定的實驗內容，還能滿足需要長時間觀察的實驗的完成，是真正實現學生學有所得的好途徑。實驗時間開放具體的形式可以實行老師規定的定時開放和學生要求的預約開放。

2.實驗空間的開放

傳統的實驗教學，僅僅放在實驗室里進行，抑制了某些實驗的進行。如生物學中的光合作用實驗需要花28小時以上，如果都在實驗室里做，就會長期占用實驗室而影響其它實驗。現在我們開放實驗空間，實驗可以在在驗室里做也可以在實驗室外做，可以在校內做，也可以在校外做，甚至可以帶到家里去做。我們改變了科學實驗室的封閉式管理狀態，把課堂搬入實驗室，將課堂創設成“一個購物的超市”，學生需要什么就能取到什么，讓學生隨時隨地設計實驗、選擇儀器、自主探究，全面提高每一個學生的科學探究能力。

比如上面所述的光合作用的實驗共有四個步驟:第一步，把盆栽的天竺葵(銀邊天竺葵)放在黑暗的地方一晝夜。第二天，用兩張大小相等的鋁箔紙在葉片綠色部分的相同的位置從上下兩面蓋嚴，并用大頭針固定，然后放到陽光下照射。第二步，4小時后，去掉鋁箔紙，將葉片摘下。第三步，把葉片放到盛有酒精的小燒杯中，水浴加熱，仔細觀察葉片和酒精的顏色變化。第四步，到葉片褪成黃白色時，取出葉片并用清水洗凈后，滴上碘液。幾分鐘后，用清水沖掉葉片上的碘液，觀察葉片的顏色是否發生變化。這個實驗前兩個步驟完全可以在家里做，這樣可以大大縮短實驗室的占用時間。

只要有利于學生學習，在不影響他人和環境以及實驗質量的前提下，什么地方都可以做。

3.實驗內容的開放

實驗內容既可以是書內的，也可以是書外;既可以是必做的，也可以是選做的;既可以是老師指定的，也可以是學生自行設計的;既可以是驗證性的也可以是探究性;還可以是電子百拼、無線電測向、航模、海模等青少年科技活動的內容;一切不受限制。

對于老師在課堂上做過的演示實驗，學生覺得沒看清楚，可以自己去實驗室親手做一做;有些化學實驗看起來好像是老師在變魔術似的，有點疑問，則可以自己去體驗一下;學生還可以親手準備上課要用到的實驗觀察對象，像《細菌和真菌》中需要觀察的細菌和真菌，學生可以憑自己的喜好，帶上自己平時喜歡的食物如肉、面包、米飯、水果等等到實驗室來培養細菌和真菌，同時探究食物變質的原因以及保存的方法。這些身邊的科學、生活中的科學的探究，能大大激發學生的學習興趣。

4.實驗資源的開放

一般實驗設備和儀器分演示用和學生用兩類，只要有利于學生學習，無論什么設備儀器，都可以向學生開放，也就是說所有的儀器學生都可以使用。教師一定要提高認識，一方面要最大限度地利用實驗室現有的藥品、器材，充分挖掘其實驗功能，做到一物多用、廢物利用;另一方面也要積極提倡用日常器具做實驗，讓學生身邊的物品和器具成為重要的科學實驗室資源，既有利于發揚勤儉辦學的優良傳統，又有利于開發學生的智力和培養動手能力。

如我們在科學教學中常常用貝殼或雞蛋殼代替碳酸鈣，用食用堿代替碳酸鈉，用廢電池的外殼代替鋅粒，用食醋代替醋酸，用廢棄的飲料瓶和小藥瓶作反應容器，用臉盆作水槽等。這決不是權宜之計，而是讓學生在潛移默化中意識到科學實驗并不神秘，科學就在身邊，從而培養學生熱愛科學的情感。

5.管理手段的開放

利用現代教育技術手段，建立開放實驗項目管理系統， 可以將開放實驗的時間、地點、可供選擇的實驗項目、實驗室擁有的儀器設備和儀器的使用說明、注意事項等信息公布于網上，以方便學生隨時查閱。學生要求開放實驗項目的申請，以及學生自行設計實驗的報告，任課老師對學生自行設計的實驗的可行性評價、審批;實驗報告的提交，實驗成績的錄入，實驗的預約、登記等均通過網上辦理。不僅大大節約了時間，提高了管理效率，而且使得管理工作更加靈活、科學。同時，還可以公布點評師生開發或設計的創新型實驗的合理性和科學性，促進創新實驗教學的進一步的深入。

三、開放式實驗教學的管理

開放，不是放任。放而不能亂，放而有序是我們的追求，其實就是要實行合理的管理。

1.實驗教師的管理

教師是開放性實驗教學的主導力量。他們的科學素養高低直接影響著開放性實驗教學的成敗。所以要加強對教師業務的培訓與敬業精神的培養。

科學課程融合了原來初中物理、化學、生物、天文、地理、氣象等知識，是一門綜合性、實驗性極強的九年制義務教育課程。而我們的任課老師學的知識是分專業的，實驗老師也不是專門的實驗專業畢業的。因此我們要求任課老師和實驗老師積極開展教研活動，參加各種有關培訓，自學相關專業知識，并共同鉆研教材，教學相長。尤其在實驗操作上更要一起探討，提高對所有器材使用能力和各類實驗的操作能力。鑒于科學課程的特殊性和開放式實驗教學的必要性，有關老師都應該取得相應實驗教師的專業培訓合格證書，使得每一位老師無論在理論知識的傳授上還是實驗技能的操作上都能獨擋一面，以適應開放式實驗教學。

2.實驗學生的管理

實驗室開放必須堅持面向全體學生、面向所有實驗，這大大增加了實驗老師的工作量和管理難度。實驗室管理的制度化，規范化，科學化顯得尤為重要。在強調落實《實驗儀器的賠償制度》、《實驗室安全管理制度》、《中小學學生實驗規則》、《實驗儀器的操作規程》、《實驗室學生實驗規則》等常規管理制度外，結合開放式實驗教學的實際應制訂《實驗儀器的外借制度》、《開放實驗的預約制度》等，并必須嚴格執行。

開放式實驗教學強調學生的主體地位，但是學生預約實驗的可行性、安全性由指導老師把好關。實驗的每個環節都由學生獨立完成，指導教師在整個實驗過程中只是起到啟發和引導的作用，只有在學生提出請求時才給予必要的指導，而且應鼓勵學生自行解決實驗過程中遇到的困難，提高學生獨立分析問題、解決問題的能力。

3.實驗資源的管理

實驗室課余開放后，實驗項目增加，儀器設備與易耗品的需求量會大大增加。對學校的經費構成很大壓力。我們有關老師在落實好常規管理工作外，根據新出現的問題應設計出新的應對辦法，想方設法減少損耗，為學校減負，努力降低教學成本。

一是降低損耗率。降低實驗器材損耗措施主要有三條:規范操作:鑒于初中學生剛接觸實驗儀器的實際，在開放前老師應該對他們實行基本儀器使用及操作的培訓，正確使用儀器，規范他們的操作行為，減少操作失誤的發生，降低儀器設備的意外損耗率。限量配置:在準備化學學生實驗時，試劑的配置可以根據實際用量而定，經我們長期實踐經驗證明，絕大部分實驗試劑的配置放量20%即可。對試紙、比色卡等易被污染的器材，更要限量發放，降低浪費。限量采購:對那些容易被氧化，易揮發的藥品(如鹽酸等)要限量采購。平時工作中要定期檢查藥品，防止藥品變質。

改進實驗可以減少儀器的使用數量。如晶體的熔解實驗，需要用大試管、燒杯、酒精燈、鐵架臺、火柴、溫度計、萘粉、水、攪拌玻璃棒、鐵環、石棉網、線共12樣器材，而且成功率不高，但改用冰來研究其熔解的特性，學生只要用一只溫度計在家里就可以實驗，步驟是:用家用冰箱獲得冰塊，把冰塊用毛巾包起來，用鐵錘將冰塊敲碎。空可樂瓶截取上部后替代燒杯，然后將碎冰放入，在碎冰中插入溫度計，用筷子做攪拌器，即可在室溫下實驗冰的熔解，觀察晶體熔解的特性，而且效果不錯。

二是提高利用率。化學藥品要限量使用，即使多余了，要做好回收。例如:在用鋅與稀硫酸反應制作氫氣，未反應完的鋅粒要回收，下次再用。同時把生成的硫酸鋅收集起來，可以用作電解質導電實驗，也可以用來鋇離子檢驗硫酸根離子的實驗。通過限量、回收既降低了成本，又培養學生節約的美德。

三是對外借儀器的約束。為了促進實驗教學開放，給學生提供更多的實驗空間，我們允許學生外借實驗器材。但凡是外借的儀器一律要重新包裝后出借。初中學生自我控制能力有限，自我保護意識不強，外借的器材許可范圍要縮小，那些易燃易爆，有毒有害，有安全隱患的器材不能借。能產生易燃易爆、有毒有害物質的實驗不能離開指導老師的視野，以防不測。

加強儀器設備及材料管理是促進開放實驗室必要舉措。實驗老師應根據實驗的需要提供相應的保障，加強對儀器設備及材料的管理、維修、保養，使所有器材時時刻刻處于完好可用狀態，以保證實驗教學的順利開展。

四、開放式實驗教學的評價

客觀公正地對學生開放性實驗的評價能促進開放性實驗教學的深入。因此我們任課老師和實驗老師要對學生實驗成績的評定，不是只以平時實驗報告的成績來總評，更不是以死記硬背的答卷方式來進行。應考評實驗的整個過程， 包括實驗內容的挑選、步驟的設計、準備過程、器材的使用、操作水平、數據處理等多個環節，通過整體分析，肯定其成功之處，指出其存在的問題，以便及時總結經驗。特別是探究性、創新性和器材的替代性要給予高度的評價，積極地鼓勵，以激發學生學習科學，探究科學的積極性。變知識考核為全面能力考核和綜合素質考核，特別側重學生的創新精神和能力的考核，對其實際能力進行全面的評價。

如我們在實驗中采用了學生活動表現評價，把評價貫穿于實驗的全過程。在實驗中，我們采用了以小組為單位的設計、操作和全程的活動表現評價的方式。教師不再詳細介紹整個實驗過程，而是提供一定的材料、用具，請學生通過探討并合作完成。學生可借鑒課本而不拘泥于課本，嘗試各種方法得到最佳的實驗結果。我們的評價則全程進行，及時對學生的實驗過程提出問題，發現有創意的方法也即時反饋，在全班公示。

表:科學實驗過程性評價表

與傳統的單一評價方式相比，初中科學開放式實驗教學的評價更有利于評價學生科學素養的提高與發展，并能有效地促進學生轉變學習方式，學會反思和自我評價，并能有效地轉變教師的教學方式，積極地促進學生的全面發展。

結束語:初中科學實施開放式實驗教學，是充分利用現有的實驗條件，為初中學生提供一個開放的、寬松的探究環境，同時也為初中學生進行科技活動提供了重要場地。開放式實驗教學打破了傳統實驗教學模式的束縛，鼓勵學生利用業余時間參加實驗室的各種開放活動，主要目的就是培養學生的創新能力和動手能力、獨立思維和設計思維、分析解決問題的能力以及團隊協作精神等多方面的綜合素質，為學生發展打下堅實的基礎。總之，我們要以開放的實驗教學觀念、開放的教學方式、開放的教學管理和開放的教學評價去激發學生的創造欲望和創造熱情，開發創新潛能，培養自主創新精神，也就是要以創新的教育，培養創新的人才。

參考文獻:

[1] 張曉冬.關于實驗室課余開放及其管理的探討，教育教學研究2009年第29期

[2]李娜.實施開放式實驗教學提高學生創新能力， 職業教育研究2009年8月