提高初中科學(xué)實驗教學(xué)有效性的幾點思考

　　摘 要： 實驗教學(xué)在《科學(xué)》課程中有著舉足輕重的地位。因此，如何提高實驗教學(xué)的有效性，成了廣大科學(xué)教師必須認(rèn)真思考的一個問題。本文從“演示實驗”、“分組實驗”、“使實驗向課外有效延伸”三方面闡述了提高初中實驗教學(xué)有效性的具體策略，以充分發(fā)揮實驗教學(xué)的作用，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)技能和素養(yǎng)。
　　關(guān)鍵詞： 初中科學(xué)實驗教學(xué) 有效性 演示實驗
　　
　　科學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，實驗在科學(xué)教學(xué)中具有十分重要的作用。心理學(xué)研究也表明，人的思維活動是在感性材料的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，感性材料是思維活動的源泉和依據(jù)。各種類型的科學(xué)實驗，具體形象地展示了科學(xué)知識的形成和發(fā)展過程，從而達(dá)到豐富學(xué)生頭腦中感性材料的儲存及發(fā)展智力、培養(yǎng)能力的目的。初中科學(xué)教學(xué)應(yīng)十分重視實驗教學(xué)，切實加強實驗教學(xué)的有效性。如何提高實驗教學(xué)的有效性呢？我認(rèn)為可從以下幾點入手。
　　一、借助演示實驗，增強實驗教學(xué)有效性
　　演示實驗是教師進(jìn)行表演，并引導(dǎo)學(xué)生觀察和思維的教學(xué)雙方協(xié)調(diào)活動的實驗。它具有特殊的魅力，容易激發(fā)學(xué)生的興趣，增強教學(xué)效果。
　　1.借助演示實驗，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。
　　“興趣是最好的老師”。初中生好奇心強，他們學(xué)習(xí)的動機往往是以滿足好奇心和感興趣為主的。因此，在教學(xué)中常常借助演示實驗，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如在進(jìn)行“氣體的壓強與流速關(guān)系”的教學(xué)時，我設(shè)計了一個趣味性實驗來導(dǎo)入新課教學(xué)。在一個倒置的漏斗中放入一乒乓球，請一個學(xué)生沿斗柄用力向下吹氣。“乒乓球會掉下來嗎”？這時，學(xué)生個個全神貫注，思維進(jìn)入活躍狀態(tài)，猜想著結(jié)果會怎樣。而事實上乒乓球不會掉下來，同學(xué)們都感到驚訝、神奇：為什么會這樣呢?從而在疑問和好奇中展開了思維的翅膀。
　　2.借助演示實驗，解答疑難問題。
　　如在學(xué)習(xí)了電功率之后，習(xí)題中經(jīng)常會出現(xiàn)這樣的題目：兩只分別標(biāo)有“PZ220—100W”與“PZ220—40W”字樣的燈泡，串聯(lián)后接在照明電路中時，哪只燈泡更亮?學(xué)生總認(rèn)為是標(biāo)有“PZ220—100W”的燈泡更亮。對于學(xué)生的這種由于想當(dāng)然而導(dǎo)致錯誤的情況，我當(dāng)場取用了兩只不同型號的燈泡進(jìn)行現(xiàn)場演示，使學(xué)生很直觀地看到了實驗真實的結(jié)果，由此改變了學(xué)生的思維定勢，也使他們進(jìn)一步理解了燈泡亮的程度定于實際功率這一知識點。
　　3.借助演示實驗，直觀再現(xiàn)自然景觀。
　　如在“日食和月食”一節(jié)的教學(xué)中，為了形象再現(xiàn)日食形成過程，我采取的做法是：在黑板上畫一個圓，代表太陽，學(xué)生的拳頭代表月亮，頭代表地球及地球上的人；然后讓拳頭（月亮）繞著自己的頭（地球）從右向左轉(zhuǎn)動，眼睛盯住黑板上的圓（太陽），觀察到太陽被月亮遮蓋的情景，整個日食過程盡收眼底，非常直觀，既不受實驗條件限制，又可隨時再現(xiàn)。這樣的教學(xué)，學(xué)生不再是一味地接受，而是自己直接參與，對知識的印象更加深刻，并增強了學(xué)習(xí)動機，有效培養(yǎng)和鍛煉了實驗?zāi)芰Α?br/>　　4.借助演示實驗，生成學(xué)生的深層思維。
　　如“大氣壓”一節(jié)的教學(xué)中，為了說明大氣壓的存在和作用，我們常會介紹吸飲料的例子。但當(dāng)我問學(xué)生“飲料是怎樣上來的”，有的學(xué)生會回答說“是用嘴巴吸上來的”。這在他們看來是完全合理的。因為“吸”是他們的直接感受，而大氣壓是他們感覺不到的。如果你對這些學(xué)生說“不對，并不是吸上來的，而是大氣壓將它壓上來的”，部分學(xué)生心里一定還存在疑惑：明明是吸上來的，怎么說是壓上來的呢?可見，要糾正學(xué)生錯誤的認(rèn)識，僅僅用正確的觀點去覆蓋是不行的。通過巧妙的實驗設(shè)計可以讓學(xué)生糾正錯誤認(rèn)識，建構(gòu)起正確的認(rèn)識。我在教學(xué)中設(shè)計了這樣一個實驗（如圖1所示）：首先提供一個用塞子塞住灌了一定量水的瓶子的瓶口，請一個同學(xué)上來將瓶內(nèi)的水吸出來（圖1左）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)這位同學(xué)盡管使了很大的勁，也沒能將瓶中的水吸出。學(xué)生認(rèn)為是塞子塞住瓶口的原因。此時我追問：“為什么有塞子塞住就吸不出呢?”看來，飲料吸上來并非只是嘴在起作用。那么，還有什么因素在起作用呢?然后演示第二個實驗（圖1右裝置）：將注射器活塞向里推一下（不是用嘴巴吸），學(xué)生看到瓶中的液面下降、吸管中液面上升。這又如何解釋呢?經(jīng)過討論后，學(xué)生能自然理解：液體能否沿吸管上升，關(guān)鍵在于瓶內(nèi)液體表面受到氣體的壓強是不是大于吸管內(nèi)液體表面受到的大氣壓強。
　　在上述教學(xué)中，并不是將大氣壓的概念生硬地強加給學(xué)生，而是通過兩個簡單的實驗，讓學(xué)生進(jìn)行比較和思考，結(jié)合平時對吸飲料機制的分析，揭示出藏匿在“吸”背后的“大氣壓”作用，從而很好地達(dá)到了促成科學(xué)概念的生成和落實。
　　二、有序組織學(xué)生分組實驗，提高實驗教學(xué)有效性
　　心理學(xué)家皮亞杰曾說，“要讓學(xué)生動手做科學(xué)，而不是用耳朵聽科學(xué)或用眼睛看科學(xué)”。而分組實驗恰好提供了這樣一個機會。它不僅能讓學(xué)生獲取科學(xué)知識、掌握運用實驗手段來分析問題的基本技能，而且能培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、求實的科學(xué)，態(tài)度以及良好的實驗習(xí)慣與操作技能。
　　1.預(yù)習(xí)報告，明確目的。
　　為了避免學(xué)生盲目實驗，實驗前應(yīng)讓學(xué)生復(fù)習(xí)好有關(guān)的課本內(nèi)容，預(yù)習(xí)實驗報告（學(xué)生的實驗報告冊），明確實驗內(nèi)容，熟悉實驗步驟，要求學(xué)生寫預(yù)習(xí)報告，報告應(yīng)包括實驗?zāi)康摹⑷∮玫膬x器和藥品、實驗裝置圖、實驗步驟、應(yīng)觀察的現(xiàn)象、現(xiàn)象的解釋和實驗的結(jié)論、對本實驗的疑點分析和改進(jìn)的方法。通過預(yù)習(xí)報告的書寫，學(xué)生對整個實驗過程記憶深刻，各步所需的儀器、藥品清晰，各實驗應(yīng)觀察的現(xiàn)象了如指掌。這樣，學(xué)生對實驗胸有成竹，不會再“照方抓藥”了。
　　2.注重觀察，記錄現(xiàn)象。
　　學(xué)生經(jīng)過預(yù)習(xí)實驗報告及教師的指導(dǎo)，已經(jīng)有了充分的觀察準(zhǔn)備，知道了觀察什么，怎樣觀察。當(dāng)然學(xué)生的觀察能力有強有弱，所以對同一實驗現(xiàn)象的描述也會有不同的結(jié)果。例如，在實驗二氧化碳性質(zhì)的實驗中，在燒杯中點燃一支蠟燭，然后向燒杯中傾倒二氧化碳，觀察能力弱的學(xué)生描述為“蠟燭火焰熄滅”，觀察能力強的學(xué)生描述為“蠟燭火焰由大變小，最后熄滅”。所以在進(jìn)行現(xiàn)象觀察時，教師要悉心指導(dǎo)，及時提醒學(xué)生注意不要放過任何細(xì)微的現(xiàn)象，對于觀察到的現(xiàn)象和測得的數(shù)據(jù)要及時如實記錄，不能僅憑書本知識而不顧實驗事實猜想現(xiàn)象。如在伏安法測電阻實驗時，學(xué)生在完全正確操作下根據(jù)電壓表和電流表的讀數(shù)計算出三次電阻值并不相同，并且發(fā)現(xiàn)計算出的電阻值越來越大，通過討論、反復(fù)尋找原因才發(fā)現(xiàn)，主要是電阻絲的溫度升高導(dǎo)致了電阻變大。這樣既讓學(xué)生明白記錄實驗要尊重客觀事實，又引導(dǎo)了學(xué)生學(xué)會如何分析發(fā)現(xiàn)問題。所以教師在實驗中一定要培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度，同時也要注重培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題的能力。
　　3.奇思妙想，鼓勵創(chuàng)新。
　　在教育學(xué)生認(rèn)真地按照要求有條不紊地進(jìn)行實驗的同時，教師也要鼓勵學(xué)生對實驗提出改進(jìn)的方法，允許學(xué)生進(jìn)行探索性的實驗，為學(xué)生進(jìn)行探索性實驗提供必要的儀器和藥品。如在《二氧化碳的制法》的分組實驗中，我先讓學(xué)生回憶實驗室制備氧氣的藥品和發(fā)生裝置，在引導(dǎo)學(xué)生分析實驗室制取二氧化碳所用的藥品的狀態(tài)，再進(jìn)行質(zhì)疑：能否用制備氧氣的兩套裝置來制備二氧化碳，經(jīng)過討論學(xué)生很輕松地得出了可以用過氧化氫溶液制取氧氣的裝置來制取二氧化碳。然后，立刻讓學(xué)生進(jìn)行實驗探究，乘熱打鐵在引導(dǎo)分析這套裝置的優(yōu)缺點，啟發(fā)學(xué)生對二氧化碳發(fā)生裝置進(jìn)行再設(shè)計，一經(jīng)點撥，學(xué)生啟動了思維，最后設(shè)計出了幾套可行的發(fā)生裝置。所以在實驗中鼓勵學(xué)生奇思妙想，能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，更有效地提高學(xué)生的實驗設(shè)計能力。
　　4.規(guī)范操作，巡視指導(dǎo)。
　　
　　學(xué)生在實驗中常常會出現(xiàn)不規(guī)范的操作，教師在學(xué)生實驗過程中要不時巡視，時刻注意學(xué)生實驗中的不規(guī)范操作，及時加以糾正。不會操作的，一定要耐心地教。看到不良的實驗習(xí)慣，一定要及時指正。這樣，經(jīng)過一個階段的訓(xùn)練，學(xué)生就能養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣，形成規(guī)范的操作技能。有時班級人數(shù)過多，教師不能看到所有學(xué)生犯的錯誤。這時，我們可以把每個小組實驗技能較好的學(xué)生培養(yǎng)成小老師，幫助教師來輔導(dǎo)能力較弱的學(xué)生和記錄教師沒有發(fā)現(xiàn)的問題。
　　三、拓展課外實驗，使實驗向課外有效延伸
　　《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：“課外活動是科學(xué)教育中不可缺少的重要陣地，它有著課堂教學(xué)無法替代的重要作用。”而課外實驗是科學(xué)實驗教學(xué)的一個重要組成部分，它既不受教學(xué)時間的限制，又不受探究內(nèi)容的約束，為學(xué)生提供了廣闊的探究空間。所以，教師要積極指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課外實驗，使實驗教學(xué)得到延伸。
　　1.成立科學(xué)課外興趣小組。
　　教師可以組織學(xué)生成立培養(yǎng)目標(biāo)具體的興趣小組，如教具制作小組、課外發(fā)明小組、探索實驗小組等，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識動手完成一些小制作，如微型地球儀、簡易望遠(yuǎn)鏡、小照相機等。制作過程本身就是一個有效探究的過程，能夠讓學(xué)生在動手過程中學(xué)會分析、學(xué)會思考，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)展。
　　例：自制水火箭
　　材料：大可樂瓶、橡皮塞、打氣針（或自行車氣門芯）、錐子、氣筒。
　　過程：（1）用錐子在橡皮塞上鉆一個小孔。
　　（2）把打氣針插入橡皮塞的小孔里。
　　（3）在大可樂瓶內(nèi)裝入約1/4的水，把橡皮塞塞上。
　　（4）手拿住有橡皮塞的地方將可樂瓶倒過來。
　　（5）用鐵架臺夾住可樂瓶的瓶塞，人站在可樂瓶的側(cè)面，用氣筒向可樂瓶里打氣，可樂瓶的水就會噴出來，可樂瓶火箭就飛出去了。
　　2.建立家庭科學(xué)小實驗室。
　　學(xué)生對實驗有著濃厚的興趣和愛好，所以可引導(dǎo)他們把實驗搬回家，啟發(fā)利用身邊方便易得的材料，設(shè)置一些簡單易行的家庭小實驗。例如，在家庭條件下探究可樂、啤酒中氣泡的成分是什么?鐵或銅生銹的條件是什么?護(hù)發(fā)素、洗滌劑、廚房清洗劑的pH是多少?顯酸性還是堿性?觀察雞蛋在液體中的浮沉，用杯子演奏樂曲，做筷子提米等實驗。
　　例：探究鐵釘生銹的條件
　　材料：三根干燥、無油、無銹的新鐵釘。三個干凈的帶蓋的空塑料瓶，少許生石灰（食品包裝袋內(nèi)常用的干燥劑），煮沸過的涼開水，自來水。方法：取三根干燥、無油、無銹的新鐵釘，分別放入編號為A、B、C三個干凈的空塑料瓶中。在A瓶中放人少許生石灰，使瓶內(nèi)沒有水分，然后把瓶蓋擰緊。而在B瓶中，灌滿煮沸過的涼開水，然后把瓶蓋蓋上。在C瓶中，加入少量自來水，能浸沒鐵釘?shù)囊徊糠郑患悠可w。放置3—5天，觀察瓶內(nèi)的鐵釘是否生銹，從而歸納出鐵生銹的條件是什么?
　　捷克教育家夸美紐斯曾提出：“尋找一種有效的教學(xué)方式，可以使教師教得更少，學(xué)生學(xué)得更多。”科學(xué)教師要精心設(shè)計課堂實驗，積極指導(dǎo)學(xué)生開展課外實驗，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，幫助他們形成獲得科學(xué)知識，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，真正實現(xiàn)實驗教學(xué)的有效性。
　　
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　　 注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”