小實(shí)驗(yàn)在科學(xué)學(xué)科調(diào)節(jié)教學(xué)中的應(yīng)用

彭前鋒

摘 要：初中科學(xué)學(xué)科的知識(shí)和規(guī)律較為抽象，必須注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)，才能促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)學(xué)科知識(shí)的理解。實(shí)驗(yàn)對(duì)于初中科學(xué)學(xué)科教學(xué)而言有哪些作用呢？本文就小實(shí)驗(yàn)在激發(fā)學(xué)生科學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)興趣、組織概念教學(xué)、內(nèi)化知識(shí)、復(fù)習(xí)課教學(xué)等幾個(gè)方面的具體作用結(jié)合實(shí)踐談幾點(diǎn)筆者的看法，望能有助于教學(xué)實(shí)踐。

一、實(shí)驗(yàn)有助于提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

學(xué)生是教學(xué)的主體，學(xué)習(xí)科學(xué)的目的不僅是給學(xué)生灌輸程式化的知識(shí)和規(guī)律，而且更應(yīng)注重學(xué)生在科學(xué)探究中的過程，應(yīng)從學(xué)生的具體實(shí)際出發(fā)，通過實(shí)驗(yàn)的過程，將學(xué)生的聽覺、視覺、觸覺等多元感官均充分地調(diào)動(dòng)起來，最大程度地豐富學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所包含的各種科學(xué)屬性及含義都刻入大腦形成表象，并由此牽連和發(fā)散出更為豐富的科學(xué)感覺，學(xué)會(huì)科學(xué)觀察和思考。

在教學(xué)實(shí)踐中，教師們都能感受到學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的喜愛，學(xué)生一聽到要去實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)都分外激動(dòng)，見到教師上課前提著實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)入教室也都圍到講臺(tái)不愿離開。從這些方面可以看出學(xué)生喜歡生動(dòng)、真實(shí)、情境化的學(xué)習(xí)模式，照本宣科式的“填鴨教學(xué)”無法吸引學(xué)生的注意力。而缺失了注意力的集中和學(xué)習(xí)興趣的參與，科學(xué)學(xué)習(xí)的效果勢(shì)必低下。當(dāng)然，在運(yùn)用小實(shí)驗(yàn)組織科學(xué)教學(xué)時(shí)，首先借助于實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象將學(xué)生的注意力集中到科學(xué)課堂中來，接著引導(dǎo)學(xué)生要觀察什么現(xiàn)象、如何觀察、這些現(xiàn)象與哪些科學(xué)規(guī)律相聯(lián)系，通過這樣的提示和引導(dǎo)，學(xué)生的眼、耳、手、腦并用，觀察和思維變得有序，課堂學(xué)習(xí)變?yōu)橛幸庑浴⒛康男缘幕顒?dòng)，科學(xué)素養(yǎng)在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中得到發(fā)展和提升。

例如，在實(shí)驗(yàn)時(shí)，無論是力學(xué)中的長(zhǎng)度測(cè)量，還是電學(xué)實(shí)驗(yàn)中電壓、電流的測(cè)量，我在給學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)器材時(shí)，通常采用富足供給的方式，讓學(xué)生首先結(jié)合實(shí)驗(yàn)的目的進(jìn)行測(cè)量工具的選擇，這一過程看似耗時(shí)間，但是學(xué)生為了正確選擇器材，就一定會(huì)去了解實(shí)驗(yàn)器材的量程、最小刻度值，熟悉實(shí)驗(yàn)儀器的功能，實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ玫桨l(fā)展。

借助實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，然后引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，經(jīng)歷“觀察—分析—推廣—得到結(jié)論”一系列科學(xué)思維過程，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

例如，筆者在和學(xué)生一起學(xué)習(xí)“摩擦力”這節(jié)課，摩擦力的方向是教學(xué)的難點(diǎn)，因?yàn)閷W(xué)生看不到，為此，我設(shè)計(jì)了如圖1所示的小實(shí)驗(yàn)，從刷子毛彎曲的方向?qū)W生能夠清楚地“看”到了摩擦力的方向，繼而在頭腦中形成穩(wěn)定的科學(xué)表象，對(duì)摩擦力概念的理解就更為全面了。

二、用實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)概念教學(xué)環(huán)境

學(xué)習(xí)不可離開教學(xué)情境的引導(dǎo)，小實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚱鸬絼?chuàng)設(shè)情境的作用，我們?cè)谄綍r(shí)的新課教學(xué)或是復(fù)習(xí)教學(xué)都應(yīng)該多做實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生從生活中容易找到的器材出發(fā)自主設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)，這一做法對(duì)于知識(shí)復(fù)習(xí)效果更佳，有效消除灌輸教學(xué)的生硬感，促進(jìn)教學(xué)趨于有效，教學(xué)更具條理性，效果自然更佳。

例如，筆者在和學(xué)生一起學(xué)習(xí)“壓強(qiáng)”這一個(gè)概念前我要求學(xué)生拿起手邊最為常見的鉛筆（一端削尖），用兩個(gè)食指夾住這支鉛筆，接著用力。讓學(xué)生說出自己的切身感受，然后就感受出發(fā)進(jìn)行討論和分析：“兩端施加同樣大小的力，與削尖了的一端相壓的食指會(huì)感覺比鈍的一端要痛，說明了力的作用效果存在著差異，是什么原因呢？”是不是力不相等？進(jìn)一步分析可以發(fā)現(xiàn)：力是相同，那么根源在哪里？一個(gè)尖、一個(gè)不尖，即根源在接觸面積不同。一個(gè)小小的實(shí)驗(yàn)構(gòu)建了輕松、愉快的概念學(xué)習(xí)環(huán)境，為了比較力的作用效果，“壓強(qiáng)”這一概念也應(yīng)運(yùn)而生了：“單位面積上所受到的壓力”。

再例如，筆者在和學(xué)生一起學(xué)習(xí)“慣性”這一概念時(shí)，“慣性”是一個(gè)很抽象的概念，教材中有演示實(shí)驗(yàn)，為了進(jìn)一步提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)并深化學(xué)生的印象，除了教材中的演示實(shí)驗(yàn)建立“慣性”的概念外，我還補(bǔ)充了一個(gè)生活中最為常見的小實(shí)驗(yàn)“挑雞蛋”：我展示了生、熟雞蛋各一個(gè)，提出問題：“在不敲壞雞蛋的前提下，如何將熟雞蛋挑出來？”讓學(xué)生想辦法，然后我再演示，其實(shí)很簡(jiǎn)單就是放在桌上一起旋轉(zhuǎn)，其實(shí)驗(yàn)原理是什么呢？與什么科學(xué)概念相聯(lián)系呢？很自然地與剛剛得到的“慣性”的概念相聯(lián)系，給學(xué)生留下了深刻的印象。

三、真實(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有助于突破難點(diǎn)

“科學(xué)難，難在哪里呢？”筆者在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，之所以我們同學(xué)覺得科學(xué)難學(xué)，主要原因有如下兩個(gè)方面：（1）概念容易混淆；（2）學(xué)習(xí)前科學(xué)概念的負(fù)遷移。要解決這兩個(gè)因素導(dǎo)致的科學(xué)難學(xué)的問題，應(yīng)該對(duì)癥下藥，從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出發(fā)，突破難點(diǎn)。

1.解決容易混淆的認(rèn)識(shí)

在科學(xué)學(xué)習(xí)中有很多相近的概念和描述，這些往往是學(xué)生容易出錯(cuò)和混淆的地方，如果空洞地說教，學(xué)生處于被動(dòng)接受狀態(tài)，疑慮還是存在的，時(shí)不時(shí)地還會(huì)出錯(cuò)，如果用生活化的小實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生能夠看到真實(shí)的現(xiàn)象，尤其是對(duì)比度、可見度比較高的小實(shí)驗(yàn)，透過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，既培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力，學(xué)生的思維能力也在這個(gè)過程中得以提升。

例如，和學(xué)生一起學(xué)習(xí)“浮力的方向是豎直向上”這一概念時(shí)，從文字角度學(xué)生理解上總覺得疙疙瘩瘩的，灌輸式教授只能在學(xué)生大腦里留下淺淺的痕跡，有時(shí)容易出現(xiàn)“豎直”與“垂直”相混淆，如果我們給學(xué)生創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，真實(shí)地看到浮力的方向，那么概念就會(huì)在學(xué)生的大腦里深深地刻上一筆，筆者在教學(xué)中設(shè)計(jì)對(duì)比性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示，可以清晰觀察到兩個(gè)燒杯中的繩子處于平行狀態(tài)，與水平面垂直， “浮力的方向是豎直向上”概念自然形成，與此同時(shí)再引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用平衡原理，還能進(jìn)一步加深重力方向豎直向下的認(rèn)識(shí)。

2.有效消除學(xué)習(xí)前概念的負(fù)遷移

在初中科學(xué)概念教學(xué)中，對(duì)于學(xué)生科學(xué)前概念中的相異構(gòu)想一定要及時(shí)地予以糾正，實(shí)驗(yàn)演示的方法可以建立概念間的聯(lián)系，促進(jìn)思維條理化、系統(tǒng)化。

例如，在和學(xué)生探究滑動(dòng)摩擦力與哪些因素有關(guān)時(shí)，學(xué)生從日常生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)：“同一個(gè)物體速度大滑行距離長(zhǎng)，速度小滑行距離短。”于是有“滑動(dòng)摩擦力大小與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)”的相異構(gòu)想。針對(duì)這一錯(cuò)誤的物理前概念，直接講解學(xué)生難以理解，為此筆者設(shè)計(jì)了如圖3所示的實(shí)驗(yàn)：A物體疊放在B物體上，豎直墻壁與A之間用一彈簧測(cè)力計(jì)相連，現(xiàn)用力拉物體B使其以不同的速度運(yùn)動(dòng)，觀察彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)。學(xué)生會(huì)驚奇地發(fā)現(xiàn)，無論B的速度多大，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)都是相同的，運(yùn)用二力平衡條件，得到A、B之間的滑動(dòng)摩擦力大小不變。通過多次實(shí)驗(yàn)，“滑動(dòng)摩擦力大小與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)”這一前概念多次被事實(shí)所否定，正確的概念和結(jié)論逐步建立。