創改實驗 助力教學

葉靈軍

摘 要：實驗器材統一配置、實驗設計理念滯后、實驗設置整齊劃一，致使現行科學教材（以現行浙教版科學教材為例）中部分實驗存在實驗不易操作、實驗設計不合理、實驗現象不明顯、實驗器材有問題、缺少相關實驗等問題，影響了科學教學效率。為此，進行了實踐嘗試，從優化實驗設計、換新實驗儀器裝置、合理實驗操作方法、改變實驗操作步驟、創設實驗情境五個方面進行創改，并把它運用到初中科學教學的新課導入、把握教學重點、突破教學難點、激發課后探究活動的熱情中去，真實有效地助力科學教學。

關鍵詞：創改；科學實驗；教學運用

盡管現行教材及實驗手冊中都有對應章節的實驗安排，但要真正提高實驗教學的有效性，還需要教師對科學教材中的部分實驗進行大膽地創改。本文談談在創改實驗助力教學方面的一些嘗試和做法。

一、教材中部分實驗存在的問題及原因分析

1.存在問題

以浙教版初中科學（7-9年級）教材（以下簡稱科學）中的部分實驗為例，就存在一些有待改進的地方歸納如下。

（1）實驗不易操作。教材中有些實驗不易操作，如固體熔化實驗，海波熔化過程時間太短，不利于觀察。又如水面波的實驗、測試舌的不同部分敏感性實驗等實驗。

（2）實驗設計不合理。如可沉浮的氣球實驗用氣球模擬魚鰾來解釋魚在水中為什么能上浮和下沉，但容易使學生認為魚上浮和下沉就是魚鰾在起作用，而忽略了魚鰭等器官的作用。

（3）實驗現象不明顯。如檢驗空氣中有二氧化碳實驗，澄清石灰水不易渾濁。空氣對外做功內能減小，產生水霧現象不明顯等實驗。

（4）實驗器材有問題。有些實驗器材裝置需要優化，如簡易滅火器的裝置，探究影響摩擦力大小的因素，力的變化用彈簧秤很難測出等。

（5）缺少相關實驗。有些科學知識的探究沒有以實驗形式來研究，如液體的流速與壓強的關系，內燃機的工作原理等這類實驗可以添加。

2.原因分析

科學教材中的部分實驗在實踐中存在一些不合理且有待增添、改進的地方，究其原因有以下幾個原因：

（1）實驗器材統一配置。目前，學校實驗器材，由政府統一配置，整齊劃一，不能滿足新課程改革的需求、教師的個性化教學的需要，限制了創新，影響了學生對實驗的興趣。

（2）實驗設計理念落后。隨著時代的發展和科技的進步，以及對實驗研究的深入，教材中原來設計合理的實驗可以進一步優化，原來不能做的許多實驗現在可以做了，如測靜摩擦力的大小；可以用更好地實驗裝置設備來改善觀察方式，如觀察聲波。

（3）實驗設置整齊劃一。科學教材的編者在一些實驗選擇時沒有仔細考慮社會變化、城鄉差別、學校間的差異及教師的個性化要求等諸多因素，實驗設置整齊劃一影響實驗教學。如夜光星空實驗活動，在霧霾嚴重的城市就很難展開。

二、創改實驗的方法

針對教材中一些費時、可見度低、操作性不強、成功率低的實驗，或從實驗方案的設計，或從實驗材料的選擇，或從實驗操作的步驟，或從實驗情景，或從實驗空間等環節進行增添和改進，并總結出下列方法。

1.創改實驗，優化實驗操作設計

有的實驗按照教材的實驗設計進行實驗操作時，實驗現象不明顯，這時就需要對書本上的實驗重新設計，提高實驗的直觀性，加強實驗的功效性。

例如，科學九上“做功和熱傳遞是等效的”實驗中，按課本實驗設計，通過搖晃瓶子（做功）使鐵屑溫度升高的效果很不明顯。于是做了如下改進：取一根鐵絲，先放在熱水中浸一會兒取出，用手摸一下能感覺溫度升高，說明熱傳遞能改變物體的內能；接下來雙手握住鐵絲反復彎折幾下，手去摸一下鐵絲的彎折處，很熱，這能說明做功改變了物體的內能。改正后的實驗簡單易操作，利于學生操作，實驗現象明顯。

2.創改實驗，換新實驗儀器裝置

也有的實驗按照教材上的實驗儀器、裝置，不但實驗效果不好，而且存在一定的危險性，此時對實驗的儀器、裝置改進就顯得很有必要了。

例如，科學八下的“酸堿滅火器”原理，按教材的吸濾瓶和橡皮塞實驗裝置操作，常發生以下情況：噴射現象不明顯，或有噴射現象，但持續時間短且可能會發生膠塞被彈出，或液滴漏出，甚至有吸濾瓶發生爆炸的危險。于是做了如下改進：用一個礦泉水瓶，離口部5cm處打一個小孔。瓶內裝的溫熱濃碳酸鈉溶液30mL左右（加幾滴紅墨水和洗潔精，效果更好），用小試管取10mL左右的濃鹽酸，小心放入礦泉水瓶中，擰緊瓶蓋，翻轉裝置，即可觀察到明顯的實驗現象。伴隨“嘶嘶”聲，大量泡沫液體從小孔噴出，噴射現象明顯，且瓶口密封好，不會出現其他意外。

3.創改實驗，合理實驗操作方法

相同的實驗目的與原理，我們也可以有不同的操作方法，通過改進實驗的操作方法，使實驗取得更好的教學效果。

例如，科學八上“電路”中為了說明“電源短路會損壞電源，嚴重時還會造成火災，”書本設計了的實驗：導線發熱現象不是很明顯，且實驗時間長，易使干電池會報廢。于是做了如下改進：用新的干電池，用錫箔紙把電池的正負極直接相連，一會兒就可看到錫箔紙（干燥的香煙盒中的內包裝紙）燃燒，現象非常明顯。改進后，實驗裝置簡單，取材容易、現象明顯，可視度高，使學生記憶深刻。

4.創改實驗，改變實驗操作步驟

科學實驗講究成功性原則，實驗一旦失敗將會誤導學生，不能形成正確的科學知識，嚴重影響科學概念正確的形成。有時實驗的操作步驟不合理會就影響實驗的成功。

例如，科學九上“氫氧化鈣的性質”的原實驗是：在試管中先加入碳酸鈉和氯化鐵，然后滴加氫氧化鈣溶液，觀察現象。學生按照教材實驗步驟進行實驗，學生就發現實驗現象幾乎沒有，學生就起了疑心，它們能不能反應。于是做了如下改進：我們調換了滴加溶液的前后順序，在2支試管中先各加入3ml氫氧化鈣溶液，然后滴加碳酸鈉溶液和氯化鐵溶液，讓學生觀察有什么變化發生。學生按照改進后的實驗步驟進行實驗，實驗現象就非常明顯了，證明了氫氧化鈣溶液和氯化鐵溶液是會進行反應，在學生心中留下很深的記憶。

5.創改實驗，創設實驗探究情境

使用身邊隨手可得的物品進行創改科學實驗，可讓學生感受到科學的真實性，感受到科學和社會、科學和日常生活的關系。

例如，科學八上“液體的流速與嚴強大小的關系”時，只是介紹了兩船相撞的事例，沒有設計相關實驗。于是增添了以下實驗：用飲料瓶蓋分別用細線連接好放在水面上，用注射器改變中間水速。這時將看到注水時兩瓶蓋向中間靠攏，停止注射時瓶蓋分開，有了線的牽引瓶蓋不會被沖走，且停止注射時還能恢復原狀。此實驗器材來自學生身邊，裝置簡單，操作方便，現象直觀，對于液體的流速與嚴強的關系讓學生秒懂。

三、創改實驗的教學運用

科學是一門以實驗為基礎的學科，教師在教學過程中適時創改有效的實驗能激起學生的學習興趣，使學生受到啟發，增強學生觀察能力，提高了教學效率，從而取得良好的教學效果。

1.創改實驗引發學生好奇心，助力新課導入實效

興趣是最好的老師，好奇心是成功的起點。在教學中，教師要利用生活資源適時適度地創改實驗，有意識地創設好奇情景，激發學生的求知欲，導入新課。

例如，在學習科學七上“汽化和液化”這一節中的沸騰時，在新課導入時，增添了如下實驗：用一張紙折成一個紙盒，在紙盒中加入少量90℃的熱水，放在三腳架上的下面。新課一開始，點燃酒精燈，加熱一會兒后，奇跡出現了，紙盒沒燒起來，盒內的水卻沸騰了，一下子就調動起學生的興奮點，此時不失時機導入新課我們今天來學習沸騰。

2.創改實驗提高實驗成功率，助力把握教學重點

科學實驗是否成功直接影響實驗功效，影響課堂效果。成功的實驗才能激發學生的學習科學的熱情，幫助對教學重點的理解，助力把握教學重點。

例如，科學九上“物體的內能”原來的課堂演示實驗是用一個打氣筒直接給吸濾瓶進行打氣。在進行實驗演示時存在塞子跳出來時間的不確定性，對學生和教師而言，安全性不佳，出現的水霧少，學生可視性比較差，短時間內不能重復實驗。于是做了如下改進：將生活中常用的噴霧器結合到了該實驗中。用可樂瓶制作一個簡易噴霧器，用氣筒給可樂瓶能進行加壓儲存氣體，然后控制閥門對吸濾瓶進行充氣，塞子彈出后，即產生大量水霧。短時間內，可重新進行實驗演示，一般情況下充氣一次可以連續演示4～5次。此實驗取材方便，實驗安全可控，短時間內可以進行多次實驗，可以走到學生中間去演示，可視性好。

3.創改實驗突出實驗功效性，助力突破教學難點

教學難點是學生學習知識的一大障礙，對于學生不易理解和掌握的新知識，利用生活資源自制教具創改實驗進行實驗探究，讓學生將自己真正融于學習掌握知識的探究過程中，把教學難點轉化為更易理解、更直觀的知識，從而突破教學難點。

例如，科學九上“物質的輸送”，對于心臟瓣膜作用，很難通過語言的表述讓學生理解，為了讓學生更好理解，于是增添如下實驗：連接兩個塑料瓶，接口處密封，用橡皮墊剪成圓心，用電熔槍固定在上方瓶口端。使用時將下方瓶子注滿水，然后擠壓下方塑料瓶后松手。擠壓時，橡皮墊片向上打開，水從下塑料瓶進入上塑料瓶。松手后，橡皮墊片向下關閉，有部分水保留在上塑料瓶，無法向下流。這樣就有效地幫助了學生對這部分抽象內容的理解。

4.創改實驗優化課外作業設計，助力激發學習熱情

把教材中的演示實驗、小實驗等改為課外實驗型作業或將教材中一些作業改為課外實驗型作業，減少書本作業，很受學生歡迎，可以激發學生的學習熱情。

例如，“制作簡單等高線地形模型”科學七上用泥土或橡皮泥來制作簡單等高線地形模型，由于泥土或橡皮泥制成的模型，易變性，不利于展示和保存。于是做了如下改進：采用較厚的泡沫做材料，讓學生抓、剪、畫（線）、涂（色）等步驟制造出等高線立體模型，用玻璃一壓，就從立體的變成平面，學生學得興趣盎然。

總之，創改實驗既張揚了教師的教學個性，又激發了對學生對科學的學習興趣，從而真實有效地助力了科學教學。

參考文獻：

項紅專.中學科學探究教學的策略與藝術[J].杭州：浙江大學出版社，2004.