改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，彰顯科學(xué)魅力

徐承國(guó)

摘 要：初中科學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，其實(shí)踐性和理論性都很強(qiáng)，很多知識(shí)需要在實(shí)驗(yàn)背景下自然生成。尤其是現(xiàn)在倡導(dǎo)的新課改中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在課程教學(xué)中有其獨(dú)特的地位和作用。所以，教師應(yīng)深入研究如何優(yōu)化課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高教學(xué)成效，打造高效課堂。就有關(guān)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)課例《熔化和凝固》的一次課前實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和三次借班磨課來談?wù)剬?shí)驗(yàn)改進(jìn)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)；優(yōu)化

一、研究的背景和意義

實(shí)驗(yàn)教學(xué)能激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生濃厚的興趣，培養(yǎng)學(xué)生觀察和動(dòng)手操作的能力，培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度等，以最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，使學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣由最初的好奇，發(fā)展為長(zhǎng)期的樂學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生進(jìn)行合作學(xué)習(xí)和探究性學(xué)習(xí)的一條重要途徑，但是教材中編排的一部分實(shí)驗(yàn)由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)、成功率低、可見度低等原因，導(dǎo)致課堂效率低，學(xué)生興趣不高。在實(shí)際教學(xué)過程中處理這部分實(shí)驗(yàn)時(shí)，很多教師往往用“講故事和粉筆”或多媒體播放視頻來取代實(shí)驗(yàn)。因此，要提高實(shí)驗(yàn)的開設(shè)率，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)改進(jìn)迫在眉睫。從實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、小組合作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告單等方面進(jìn)行有效改進(jìn)，才能使實(shí)驗(yàn)教學(xué)真正有效地落實(shí)到課堂教學(xué)中。

二、研究的過程和發(fā)現(xiàn)

（一）課前實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

我選擇七年級(jí)科學(xué)上冊(cè)《熔化和凝固》一課為載體，作為實(shí)驗(yàn)改進(jìn)課例研究的內(nèi)容。為了使實(shí)驗(yàn)有成效，我安排一節(jié)晚自習(xí)課來做實(shí)驗(yàn)嘗試。發(fā)現(xiàn)海波和松香熔化實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中存在著這些

問題：

1.實(shí)驗(yàn)存在很大的困難，用教材提供的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)用時(shí)很長(zhǎng)。海波和松香的導(dǎo)熱性能都差，實(shí)驗(yàn)中受熱不均勻。

2.海波的比熱容小，受熱后升溫快，熔化過程持續(xù)時(shí)間很短，不易觀察。可能會(huì)觀察到海波在熔化過程中溫度一直升高的現(xiàn)象。

3.如圖，我們水浴加熱松香，溫度從40℃開始計(jì)時(shí)，20分鐘后，溫度也達(dá)到80℃了，可它還是固態(tài)！通過上網(wǎng)查詢獲知松香要全部熔化變成液態(tài)所需要的溫度較高，110℃～135℃才慢慢變稀，再變成液態(tài)。我開始懷疑教材上的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是不是有疏忽，只設(shè)計(jì)了溫度加熱到56℃就不加熱了，而此時(shí)松香只是有點(diǎn)變軟，但沒有變稀，更不要說全部變成液態(tài)。就憑這說它沒有熔點(diǎn)還真沒有一點(diǎn)說服力！

4.實(shí)驗(yàn)器材多，組裝復(fù)雜。學(xué)生對(duì)各儀器的操作也不規(guī)范。

5.坐標(biāo)知識(shí)學(xué)生不具備，熔化圖像難以完成。

在平時(shí)本節(jié)課的課堂教學(xué)中，我們很多教師會(huì)考慮上面諸多因素而會(huì)選擇不做實(shí)驗(yàn)，更多會(huì)直接講授知識(shí)或播放一段仿真實(shí)驗(yàn)視頻來代替做實(shí)驗(yàn)。

通過課前實(shí)驗(yàn)嘗試，我想到一些改進(jìn)的措施：

1.網(wǎng)上查詢到石蠟在47°C～64°C熔化，熔化的溫度不高，用它可以很好地代替松香，通過課前實(shí)驗(yàn)嘗試，發(fā)現(xiàn)到40°C后，2～3分鐘石蠟就熔化完成，可大大縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

2.使熔化過程持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，可改小火加熱。

3.規(guī)范學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作。

4.培養(yǎng)學(xué)生觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ鰪?qiáng)小組合作意識(shí)。

5.利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能得出熔化圖像。

（二）第一次研究課的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：

本節(jié)課利用海波和石蠟熔化的實(shí)驗(yàn)來了解晶體和非晶體熔化的特點(diǎn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出晶體和非晶體的熔化圖像，從而得出晶體和非晶體的區(qū)別。教學(xué)的一般思路是在學(xué)生做了熔化實(shí)驗(yàn)后，沒有進(jìn)行凝固實(shí)驗(yàn)操作的情況下，采用推理遷移的教學(xué)手段，從凝固是熔化的逆過程出發(fā)，引領(lǐng)學(xué)生推出凝固的知識(shí)。改進(jìn)后的石蠟熔化實(shí)驗(yàn)用時(shí)短，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。因此，海波熔化實(shí)驗(yàn)既是教學(xué)中的重點(diǎn)，又是難點(diǎn)，確保實(shí)驗(yàn)的成功將成為本節(jié)課教學(xué)的關(guān)鍵所在。

針對(duì)研究主題，我的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)從這幾方面入手：

1.考慮時(shí)間偏緊，藥品裝入試管和各儀器組裝在課前完成。

2.實(shí)驗(yàn)開始就用40°C的水。

3.為了節(jié)省時(shí)間，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行。

4.對(duì)教材中海波的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)，用兩支溫度計(jì)。一支溫度計(jì)測(cè)水溫，一支溫度計(jì)測(cè)海波的溫度。一般控制水的溫度比海波的溫度高出4℃左右。

5.試管中有溫度計(jì)，玻璃棒攪拌時(shí)空間小難以操作，將玻璃棒改為細(xì)竹針。

附學(xué)生實(shí)驗(yàn)任務(wù)單：

1.按照實(shí)驗(yàn)要求將各儀器組裝好。

2.點(diǎn)燃酒精燈，進(jìn)行水浴加熱。

3.溫度從40°C開始計(jì)時(shí)，每0.5分鐘讀一次溫度，并記錄溫度、狀態(tài)（注：在實(shí)驗(yàn)過程中，4個(gè)學(xué)生一個(gè)小組。溫度數(shù)據(jù)要隔0.5分鐘讀一次，同時(shí)觀察海波、石蠟的狀態(tài)等。小組內(nèi)明確分工，1號(hào)攪拌并讀溫度，2號(hào)計(jì)時(shí)，3號(hào)看狀態(tài)，4號(hào)記錄表格。）

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)束，熄滅酒精燈。

海波熔化過程記錄表

問：在什么溫度下，海波開始出現(xiàn)液態(tài)？

在固態(tài)變成液態(tài)的過程中，海波的溫度變化有何特點(diǎn)？

（注：另外還有一張海波熔化過程的溫度隨時(shí)間變化的圖像描點(diǎn)，石蠟組同上）

課堂實(shí)錄：

我簡(jiǎn)單介紹了實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)任務(wù)單，宣布實(shí)驗(yàn)開始。當(dāng)學(xué)生開始動(dòng)手做海波和石蠟熔化實(shí)驗(yàn)時(shí)，表現(xiàn)得非常亂，要做什么，怎么做，目標(biāo)不是很明確。學(xué)生完成海波和石蠟熔化實(shí)驗(yàn)共用時(shí)16分鐘，學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)分析填寫報(bào)告單用時(shí)6分鐘。我選取了幾張報(bào)告單在投影儀上展示講解2分鐘時(shí)，下課鈴聲已經(jīng)響了。實(shí)驗(yàn)做完，學(xué)生求知欲望很強(qiáng)，很期望教師傳授知識(shí)，能解答他們心中的疑惑。因?yàn)闀r(shí)間倉促，晶體和非晶體的區(qū)別和熔化規(guī)律知識(shí)來不及講解。海波組學(xué)生報(bào)告單上的數(shù)據(jù)并不是教師所期望的48°C左右，所畫的圖像大多數(shù)組沒有出現(xiàn)一段平臺(tái)。我拿著這樣的報(bào)告單，花大量時(shí)間分析晶體在熔化過程中溫度保持不變很難讓學(xué)生心服口服。他們認(rèn)為老師在造假，因?yàn)樗麄儗?shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)并不是這樣的。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不理想，海波熔化圖像也不理想，實(shí)驗(yàn)時(shí)間冗長(zhǎng)，教師沒有時(shí)間解釋、分析，學(xué)生學(xué)得很迷惑。石蠟熔化時(shí)間短，熔化時(shí)溫度一直在升高，效果還好。但總的來說，這節(jié)課離我們的目標(biāo)還有很大距離。

課后交流：

占老師：兩個(gè)實(shí)驗(yàn)同時(shí)做學(xué)生表現(xiàn)很亂，沒有秩序。有很多現(xiàn)象、數(shù)據(jù)沒有及時(shí)觀察記錄下來。教師也很少觀察學(xué)生、關(guān)注學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況。有學(xué)生把溫度計(jì)當(dāng)作玻璃棒進(jìn)行攪拌也沒有發(fā)現(xiàn)。為了有更好的秩序，容易觀察到現(xiàn)象，充分獲得事實(shí)證據(jù)，海波和石蠟熔化兩個(gè)實(shí)驗(yàn)要先后分開來做。

余老師：學(xué)生報(bào)告單上的溫度數(shù)據(jù)出乎教師預(yù)料是什么原因引起的呢？能不能讓學(xué)生讀數(shù)更方便更準(zhǔn)確呢？使用的海波有沒有變質(zhì)？

劉老師：實(shí)驗(yàn)裝置的介紹和實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范講解鋪墊要充分。這節(jié)課要把晶體和非晶體的特點(diǎn)和圖像區(qū)別講授完整，必須縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，從實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行必要的改進(jìn)。如酒精燈改進(jìn)，溫度計(jì)改進(jìn)，藥品的量可否考慮再少點(diǎn)，加入燒杯中的溫水溫度可否再調(diào)高點(diǎn)。

張老師：組內(nèi)四位學(xué)生分工不夠明確，計(jì)時(shí)學(xué)生報(bào)時(shí)、讀溫度、觀察狀態(tài)和記錄沒有同步進(jìn)行。

（三）第二次研究課的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：

我在教學(xué)設(shè)計(jì)上聽取了部分老師的建議，同時(shí)總結(jié)了第一節(jié)課的不足之處，做出了一些改進(jìn)。

1.學(xué)生分工上做了更明確的指示：1號(hào)負(fù)責(zé)報(bào)時(shí)，每20秒報(bào)一次時(shí)間；2號(hào)負(fù)責(zé)溫度計(jì)讀數(shù)，每聽到1號(hào)的報(bào)時(shí)，要立即報(bào)告海波、石蠟的溫度；3號(hào)負(fù)責(zé)攪拌和觀察海波、石蠟的狀態(tài)變化。每聽到1號(hào)的報(bào)時(shí)，要立即報(bào)告海波、石蠟的狀態(tài)，當(dāng)有液態(tài)出現(xiàn)時(shí)，用攪拌器不停地慢慢攪拌，直到海波熔化；4號(hào)負(fù)責(zé)記錄，及時(shí)記錄時(shí)間、海波、石蠟的狀態(tài)和溫度。

2.實(shí)驗(yàn)器材上的改進(jìn)

（1）海波和石蠟純度盡可能高。

（2）藥品的量由原來的15克改為10克。

（3）當(dāng)水溫升至45°C時(shí)減小酒精燈的火焰。

（4）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)加入到燒杯中的水溫調(diào)整為42°C；石蠟還是40°C。

（5）普通的溫度計(jì)改為電子溫度計(jì)。

（6）三腳架代替了鐵架臺(tái)。

3.實(shí)驗(yàn)的先后進(jìn)度改進(jìn)

先做海波熔化，再做石蠟熔化。

4.報(bào)告單上的改進(jìn)

海波、石蠟熔化過程記錄表。

課堂實(shí)錄：

我在實(shí)驗(yàn)開始前用了5分鐘介紹了實(shí)驗(yàn)裝置，4位學(xué)生的分工更加明確。實(shí)驗(yàn)有秩序地進(jìn)行著，學(xué)生表現(xiàn)比較興奮。學(xué)生報(bào)時(shí)、觀察、記錄，緊張而又認(rèn)真地做著……

我在課堂中關(guān)注著學(xué)生，對(duì)學(xué)生的操作進(jìn)行指導(dǎo)。

海波熔化實(shí)驗(yàn)時(shí)間由原來的16分鐘縮短為12分鐘。溫度數(shù)據(jù)在48°C左右可以處理為48°C，學(xué)生報(bào)告單上的圖像有部分組出現(xiàn)了一段平臺(tái)。學(xué)生利用坐標(biāo)軸畫圖像很生疏，不知道應(yīng)該怎么畫。實(shí)驗(yàn)時(shí)間還是較長(zhǎng)，海波熔化時(shí)溫度還是有多個(gè)組出現(xiàn)溫度一直升高的現(xiàn)象。我仍然沒有透徹地分析晶體和非晶體的特點(diǎn)和區(qū)別。本節(jié)課又沒有達(dá)到我們預(yù)想的目標(biāo)。

課后交流：

毛老師：教師在講臺(tái)上講解實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范時(shí)可見度不高，坐在后排的學(xué)生看不見。根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)軸上描點(diǎn)畫平滑的曲線，課中要進(jìn)行指導(dǎo)，這對(duì)七年級(jí)學(xué)生有一定的難度。

程老師：實(shí)驗(yàn)時(shí)間還是比較長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)藥品和水溫調(diào)節(jié)上能否再改進(jìn)呢？學(xué)生實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該給出適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)，有利于激勵(lì)學(xué)生。

姜老師：用水浴法加熱，水溫升得太快，海波受熱不均勻，實(shí)驗(yàn)效果不好。熔化過程持續(xù)時(shí)間短，導(dǎo)致學(xué)生不易觀察。能不能用其他加熱法呢？

（四）第三次研究課的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：

1.課前準(zhǔn)備上的改進(jìn)：針對(duì)講解實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范可見度不高，我錄制了一段自己親自講解的視頻。利用多媒體播放，讓每一位學(xué)生都能清楚地看見。

2.實(shí)驗(yàn)器材上的改進(jìn)

（1）酒精燈酒精量和燈芯也做到了最適程度。

（2）藥品的量由10克改為6克。

（3）海波熔化水溫調(diào)整為45°C。

（4）給每一個(gè)組分發(fā)一個(gè)鐘表。

（5）實(shí)驗(yàn)裝置由直接水浴法改為水浴法和空氣浴法相結(jié)合。實(shí)驗(yàn)所用雙層試管，內(nèi)試管用一個(gè)蓋子架在外試管上。

課堂實(shí)錄：

實(shí)驗(yàn)裝置介紹時(shí)，我自己錄制的視頻一播放，學(xué)生覺得特別新鮮，非常認(rèn)真地看著視頻中的老師介紹。視頻有圖像，有聲音，可見度很高，效果不錯(cuò)。

學(xué)生在分工的同時(shí)，我特意提醒每位學(xué)生在自己任務(wù)不耽誤的同時(shí)，還要一起觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。前幾次，學(xué)生都是只顧著自己分到的任務(wù)。這次學(xué)生參與性和合作意識(shí)都提高了！

在實(shí)驗(yàn)中，我一直忙著每一個(gè)組的指導(dǎo)，并不時(shí)進(jìn)行著評(píng)價(jià)。不錯(cuò)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)間縮短為9分鐘。

在填寫報(bào)告單時(shí)，我指導(dǎo)了溫度數(shù)據(jù)的有效處理，圖像描點(diǎn)方法。實(shí)驗(yàn)任務(wù)單由四位學(xué)生一起分析完成。報(bào)告單上的溫度數(shù)據(jù)接近了我們的預(yù)想，圖像特點(diǎn)基本上組畫正確了。

實(shí)驗(yàn)成功完成，并且比第一次課足足縮短了7分鐘，一節(jié)課順利達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。本節(jié)課終于達(dá)到了我們預(yù)想的目標(biāo)。

如何真正有效地實(shí)施小組合作學(xué)習(xí)呢？實(shí)驗(yàn)要改進(jìn)，從哪些方面可以改進(jìn)，如何改進(jìn)，這些都是科學(xué)教師值得深思的問題。對(duì)于海波和松香熔化實(shí)驗(yàn)，很多教師參與了實(shí)驗(yàn)過程，一次次分析總結(jié)，一次次實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，使實(shí)驗(yàn)更加接近我們預(yù)期的目標(biāo)。只有不斷地改善，不斷地總結(jié)，才能使實(shí)驗(yàn)改進(jìn)更加完美，更凸顯實(shí)驗(yàn)的魅力，使科學(xué)課堂更加高效。

三、課例研究達(dá)成的共識(shí)

1.很多任課教師對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)不到位，片面追求高分，導(dǎo)致了擠課、占課，實(shí)驗(yàn)課時(shí)不夠，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能正常開展。因此，教師首先要改變觀念，重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。通過各種途徑讓教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)，增強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段的認(rèn)識(shí)，提高教師的實(shí)驗(yàn)技能，上好實(shí)驗(yàn)課。

2.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，充分運(yùn)用自制教具、先進(jìn)手段和技術(shù)改進(jìn)原有實(shí)驗(yàn)。教師在科學(xué)課堂上要積極優(yōu)化有結(jié)構(gòu)和典型的材料，使實(shí)驗(yàn)效果更明顯，實(shí)驗(yàn)成功率更高，激發(fā)學(xué)生的思維和探究熱情，取得更好的學(xué)習(xí)效果。

3.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，常會(huì)因器材、條件或某些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的可見度小，造成諸多困難，影響實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，直接影響實(shí)驗(yàn)的效果。適當(dāng)借助于多媒體進(jìn)行輔助教學(xué)，能克服各種實(shí)驗(yàn)條件的限制，提高實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的可見度，增強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)的有效性。

4.通過此課例，我們深刻認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的重要性。教師應(yīng)結(jié)合教學(xué)活動(dòng)的實(shí)際需要，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)。教師要采用多種方式提升實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的可觀測(cè)性，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)效果。勤寫教學(xué)日記，記錄對(duì)教材中實(shí)驗(yàn)的想法，在實(shí)驗(yàn)中遇到的困難，實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題，實(shí)驗(yàn)做過的改進(jìn)，學(xué)生反映出的一些情況。全體科學(xué)教師應(yīng)凝聚成一股合力，發(fā)揮集體智慧，在初中實(shí)驗(yàn)改進(jìn)中不斷地摸索、總結(jié)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)。讓實(shí)驗(yàn)改進(jìn)能更好地服務(wù)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓教師教得更自如，學(xué)生學(xué)得更輕松，實(shí)驗(yàn)教學(xué)更出彩！

參考文獻(xiàn)：

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[3]王耀村.初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)與探究[M].浙江科學(xué)技術(shù)出版社，2012-09.

編輯 孫玲娟