優化演示教學 改善實驗實效

■金鐵軍

優化演示教學 改善實驗實效

■金鐵軍

演示實驗教學對于學生掌握科學概念和規律起著重要作用。結合實驗員工作實際，從配合教師做好規定的演示實驗、協助教師優化演示實驗、引導學生參與演示實驗等方面，探討實驗員優化演示實驗教學，提高實驗實效性的問題。

科學課程；演示實驗；實驗員

科學實驗作為科學課程教學的重要基礎、重要內容、重要方法和重要手段，在科學課程教學中具有重要的地位和作用。實驗員除了參與實驗室管理之外，也應該為提高學生的科學素養服務。如何把握每個實驗的訣竅、技巧，協助科學教師精心創設一定的情境，輔助組織演示實驗，引導學生參與科學探究等，成為科學教學實施中實驗員面臨的新問題。

1 配合教師做好演示實驗

1.1 課前充分準備

為確保演示實驗成功，實驗員要認真做好演示前的一切準備工作。1）選擇好實驗器材，熟悉儀器裝置的構造、原理和性能；2）在課前反復預演練習，達到熟練的地步，對實驗中有可能出現的故障做到心中有數并能及時排除；3）掌握演示時間，講究課時效率；4）實驗員也要把握教學標準，恰到好處地補充一些小實驗，或對現有的實驗作必要的改進，從而改善教學效果。例如：在慣性現象的演示實驗中，把課本中該實驗的小鋼球改為雞蛋，用盛有大半杯水的杯子替代小圓柱筒，使之變得更生動、有趣，學生會為雞蛋的命運而緊張，從而導入新的認知興趣。

1.2 明確實驗目的

演示實驗的實驗目的必須明確，知道為什么要做這個實驗，做這個實驗要解決什么問題，準備怎樣去解決問題，應觀察什么，應注意什么變化。只有這樣才能為學生服務，調動學生學習積極性，自主指向觀察、思考、理解問題。例如：在光的直線傳播教學中，要得出“光在同種均勻介質中沿直線傳播”的規律，課本中設計的實驗是，首先用煙霧箱演示光在空氣中的傳播（直線），再演示光在水中的傳播（直線），接著再演示光在不均勻介質（糖水）中的傳播（曲線），學生通過觀察、歸納，得出結論。

投影放大、機械放大、自制可見度大的儀器進行演示等，是增大演示實驗可見度的常用方法。

1.3 追求直觀清晰

教師做演示實驗，目的就是讓學生觀察好某種科學現象，發現科學規律，培養學生邏輯思維的能力。但是如果學生看不見、看不清，實驗就會適得其反。因此，實驗員應該想方設法配合教師增大演示實驗的可見度，投影放大、機械放大、自制可見度大的儀器進行演示等都是常用的方法。一時不能改進的實驗，可建議教師選擇學生代表觀察、讀數，把結果告訴大家，或教師在教室內巡回讓學生觀察等。

例如“分子運動”實驗，把一培養皿放在投影儀承載玻璃上，加一半高度的水，然后用藥匙取一粒品紅，放入培養皿中。品紅是一種紅色染料，開始在水中緩慢溶解，漸漸地明顯分成兩支，待片刻后，擴散完成。此時分子運動的全過程通過光學投影到銀幕上，學生都清楚真實地觀察到分子是處在不定的運動狀態中，避免教師枯燥無味的說教；又把微觀物質運動狀態通過投影產生清晰的表象，展現在學生眼前，直接激發起學生的學習熱情，從而加深對分子概念、性質、結構的理解。

1.4 推行規范操作

在演示實驗中規范的實驗操作是學生的榜樣，具有示范的作用。實驗所用的器材必須整潔有序，裝置要正確美觀，演示臺上要移去不必要的器材，供學生觀察的儀器要放在突出的位置。教師在使用、連接和裝配儀器及演示現象時動作要準確、標準。例如：在使用托盤天平時，取用砝碼、移動游標必須用鑷子而不能用手；電路的連接應先接線路后接電源，拆卸時先斷電源、后拆線路。教師的規范操作，不僅是實驗成功的前提，更重要的是培養學生養成嚴謹求實的良好實驗習慣。

1.5 滲透科學精神

科學實驗既嚴密又科學，來不得半點馬虎，做實驗認真、嚴密是基本的科學精神。如教學“密度”，用天平稱量體積相等的兩種液體時，稱量前首先要把天平調好，然后取兩個型號完全相同的燒杯，說明其型號、大小完全相同，放在天平上稱量，其質量相等；再用量筒或量杯量出等體積的不同液體質量不同，從而引出密度的概念。實驗員在準備時，就應該預想到這一點，千萬不要任意取兩燒杯，同時提供天平與量筒，避免教師教學中的隨意：不說明大小質量相同，又不放在天平上稱量，而且不用量筒和量杯，大致向杯內倒入液體，硬要說明體積相等。這樣達不到實驗目的，既抹殺實驗的科學性和嚴密性，又不能很好地說明問題，更不能培養學生的科學素養。

教師在使用、連接和裝配儀器及演示現象時動作要準確、標準。

2 協助教師優化演示實驗

2.1 注意實驗層次

演示實驗是提供直接的觀察的結果使學生獲得感性的材料，幫助學生建立概念、規律的重要手段和方法。但如果實驗的序列不佳，層次紊亂，則實驗的效果將大打折扣。

有這樣一節“大氣壓”公開課，教師為了調動學生的學習興趣，增加課堂的氣氛，準備大量能證明大氣壓存在的趣味實驗。課堂中學生不時發出一陣陣的驚嘆聲，整節課氣氛很活躍。到最后，教師讓學生用大氣壓知識具體解釋實驗現象時，學生都答3個字——大氣壓。再追問大氣壓如何導致此現象時，學生啞然。這種用實驗堆積起來的有趣的課，只會弄得學生眼花繚亂，不知其所以然，反而達不到正確建立物理概念的目的。

因此，對于同一概念或規律的演示實驗常有好幾個，教師不必一一演示，實驗員要根據學生的認知要求及現有設備條件精心選擇。

2.2 改進現有實驗

工欲善其事，必先利其器?！凹右患印薄皽p一減”“變一變”等策略是常用的演示實驗改進方法。改進要不影響實驗的科學原理，同時裝置簡單，操作方便省時，演示結果一目了然，減少非本質因素干擾。例如演示“大氣壓強”的覆杯實驗時，學生常會對教師的解釋將信將疑，根據自己的生活經驗，認為“紙片是被水粘住”的說法也可解釋該實驗。針對學生的這種錯誤觀念，建議做如下改進：在一只塑料杯的底部開一小孔，用右手手指堵住孔口，杯口向上時倒滿水，左手按住紙片倒過來，放開左手，紙片和水不脫落；接著提請學生仔細觀察，再松開右手手指，紙片就被水沖落下來，從而使實驗更具有說服力。

2.3 優化實驗材料

實驗教學中，壇壇罐罐、各種廢棄物可能都是上好的演示材料，只有細心比較，才能篩選出利于現象放大、獲得更大效益的實驗材料。例如在“影響音調高低的因素”的實驗中，“紙片劃過木梳”“橡皮筋振動”的實驗目的是讓學生感受音調高低并研究音調高低與振動之間的關系。而上述兩實驗音調變化小，響度也小，能夠聽到的學生少，樂感不強的學生靠耳朵辨別兩次聲音的音調很困難。如果用琴弦代替橡皮筋做實驗器材進行演示，或者干脆提供吉他進教室，讓學生體驗音調高、低，對不同粗細、松緊的弦發出的聲音進行對比，研究音調與振動快慢的關系，效果既明顯，又能調動學生的興趣。

2.4 補充演示實驗

從實驗引路是科學課的特色，除課本上的實驗，還要設法增加演示實驗，以激發學習興趣。如講“大氣的壓強”時為顯示大氣的壓強，補充這樣一個實驗：取大小不同而內徑相差不太大的兩個試管，在大試管內倒滿水，把小試管裝入大試管內一部分，再倒過來，就會看到大試管內的水不斷流出，而小試管徐徐鉆入大試管內。這一魔術般的表演，大大激發學生的興趣。

3 引導學生參與演示實驗

演示實驗不僅僅是由教師做給學生看，再講給學生聽，還可讓學生參與做實驗。實驗員也應該參與實驗教學，優化演示過程，組織并指導學生進行科學探究。

3.1 變教師演示實驗為學生分組實驗

心理學家皮亞杰說過：“要讓學生動手做科學，而不是用耳朵聽科學或用眼睛看科學?！敝挥畜w驗和實踐，才能有所創新。教師把自己的感受告訴學生，不如讓他們在活動中親身體驗。學生在自己說服自己、自己感受自己、自己戰勝自己的活動體驗中能更快捷地走向成熟?；谶@種思考，在實驗條件允許的情況下，筆者把新教材中的演示實驗最大限度地轉化為學生分組實驗。例如在探究“熔化與凝固”部分的晶體與非晶體熔點時，筆者將全班分成小組形式學習，組間同質，組內異質。每小組成員又有明確的分工：溫度計的讀數，觀察試管內物質的狀態變化，記錄，協調。先讓身體運動智能強的學生操作，語言智能強的學生記錄，數理邏輯智能強的學生測算，空間智能強的學生繪圖，成功后輪換實驗，使小組成員積極地相互支持、配合，有效地進行互動體驗。

3.2 變驗證性實驗為設計探究性實驗

例如，在進行二氧化碳的實驗室制法的教學時，筆者協助科學教師把演示驗證性實驗改造為設計探究性實驗，按照“公布實驗問題——學生預習（設計方案）——教師審查（檢查預習情況）——課堂討論——課內實驗（驗證方案）——得出結論”的步驟去進行。前3個程序，在課前進行，課內讓學生自己對自己的方案進行討論。針對原料的選擇問題，根據原料適用實驗制取、便于氣體收集的擇優標準，在大理石、碳酸鈣粉末、碳酸鈉粉末、稀鹽酸、稀硫酸等藥品中，通過實驗得出最佳原料為大理石和稀鹽酸。又如，在實驗室中如何除去細碎銅屑中的少量細碎鐵屑？請學生就此問題進行實驗設計。學生的設計主要有兩種方法：1）加入適量稀鹽酸——攪拌——過濾——洗滌；2）加入適量硫酸銅溶液——攪拌——過濾——洗滌。哪種方法最佳？讓學生親自到實驗室試驗，得出結論。

在實驗教學中，類似的實驗還有兩力平衡條件、阿基米德原理、短路的危害及原因等，都可改為探究性實驗。

實驗員應該參與實驗教學，優化演示過程，組織并指導學生進行科學探究。

3.3 變失敗實驗為科學素養體驗過程

演示實驗通常教師演示，學生觀察。實驗員和教師課前對實驗精心準備，確保實驗的萬無一失，這本來是教師教學細致嚴謹的好習慣，無可非議的。但如果每次實驗都是一帆風順的話，課堂中就少跌宕起伏的刺激，學生對實驗的興趣就會日漸衰退。慢慢的，學生就會淪落為純粹的觀察者，而忘了自己也是實驗的參與者。例如在“電生磁”的教學中，通常情況下，教師會先講奧斯特發現通電直導線周圍存在磁場的故事，然后再演示奧斯特實驗，讓學生通過觀察來認識并接受科學事實。殊不知，這樣的課堂中學生處于被動觀察的地位，學生停留在接受事實、記住實驗現象的階段，思維活動量很有限。能否換一種教學方式？結果會怎么樣？

在實驗前創設懸念，先問學生：磁體在它的周圍能產生磁場，那么不用磁體能否產生磁場？學生看了書上的介紹，就會說通電直導線能產生磁場。教師就請學生上臺演示，結果小磁針不能轉動，學生就會陷入深思：難道書上錯了？教師設問：“是書上錯了，還是其他原因？如果是實驗操作的緣故，可能是哪方面出了問題?！睂W生會作出各種猜測：可能是小磁針有問題，也可能是小磁針放置的位置問題，還可能是電流太小的緣故。然后讓學生用實驗不斷去探索問題的根源。

可見，演示實驗失敗并非都是壞事，只要教師利用好這些發生在學生眼皮下的活生生的問題，引導學生分析問題，鼓勵學生參與解決問題，最后在全班學生合作中使實驗獲得成功。在分析問題、解決問題的過程中，讓學生感受到科學本來就是不斷嘗試失敗，在失敗中不斷獲取教訓這樣一個曲折的探究過程。這樣的教學設計會使學生離真實的科學更近些，同時也更有利于激發學生積極的內驅力。

總之，實驗員應在立足做好本職工作的同時，加強學習，深入鉆研，開拓創新，積極配合科學教師充分挖掘實驗功能，優化演示實驗，提升實驗教學效益，為學生科學素養的全面發展提供幫助。

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10.3969/j.issn.1671-489X.2011.02.109

作者：金鐵軍，實驗師，研究方向為初中科學實驗管理。

浙江省溫嶺市第八中學）