運用組合實驗，優化課堂教學

李建東

摘要：組合實驗是為了解決某個問題或知識，設計一組實驗，銜接緊密，并融入認知規律。課堂教學中利用組合實驗，可以突出科學核心概念，觸發學生主體探究，教學的視線由過去的關注學習結果轉向為關注其學習過程。

關鍵詞：組合實驗；課堂教學；教師；學生

中圖分類號：G632.0 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）07-0108

科學是一門以實驗為基礎的學科，我們課堂教學的重點應該是構建新知，啟發思維，幫助解決問題。在日常教學中，我們使用最多的是單一實驗，盡管我們都在試圖提高每個實驗的效益，但再怎么樣也是“單兵作戰，戰力有限”。當然，我們有時不自覺地也運用“組合實驗”，但往往不考慮實驗間的銜接和關聯，沒有該有的聚合力，“戰力”有限。

一、組合實驗的概念和形式界定

組合實驗就是為了解決某一問題或知識，設計一組實驗，這些實驗圍繞一個目的，內容上相互補充，逐漸深化，并融入認知規律，前后銜接、互為驗證、梯度提升、層層推進，打造實驗“集團作戰”的模式。組合實驗解決某一問題的方式無論對于構建正確的科學概念或圖像、普遍性的驗證科學定律，還是培養學生科學的思維方法，都將收到比單一實驗更好的效果，是一種提高課堂教學效益、增強實驗教育功能的有效途徑。

二、組合實驗的價值和課堂運用

科學教材設置了眾多的實驗，我們可以用一定的方式有效整合一些實驗，形成實驗的組合拳，達到一次演示，實現多個實驗串聯展示。既幫助學生實現了有意義記憶，而且還可以利用實驗過程，引導學生準確全面地觀察實驗現象，根據實驗現象循序漸進地設計提問，啟迪他們學會分析、綜合、推理等，并訓練學生掌握科學研究的方法。特別要提出的是，教師通過這些活動有意識地滲透了一些極其重要的學習策略，可以幫助學生提高學習能力，更好地實現學會學習。

1. 組合實驗，突出科學核心概念，激發學生學習潛能

組合實驗可以加強學生對未知問題的探究能力、推理能力及表達能力的培養，而且強化學生解決問題基本思路的訓練，使學生能將科學問題分解，找出解答的關鍵。

【例1】在完成了電生磁和磁生電的教學后，教師可以讓學生做如圖裝置實驗，先閉合開關，（1）先將導體ab水平用力向右移動，導體cd也隨之運動起來。（2）對調甲圖中的磁極，將導體ab水平用力向右移動，觀察導體cd的運動情況。（3）將導體ab水平用力向左移動，觀察導體cd運動情況。（4）換用導體cd水平用力向左或右運動，觀察導體ab是否運動，運動方向怎樣？

通過這個實驗，我們把電磁感應現象和磁場對電流的作用有機“組合”了起來，它們有區別，也有聯系，放在一起實驗研究分析，更能讓學生理解原理，觸發學生的探究意識，挖掘學生的學習潛能。這個組合實驗我們既可以探究電磁感應現象，明確感應電流的方向和導體運動方向和磁場方向有關，也可研究磁場對通電導體的作用，理解通電導體在磁場中會受到里的作用，力的方向與電流方向和磁場方向有關。好處顯而易見。

2. 組合實驗，創設具體問題情境，提升學生的思維能力

在課堂上先通過組合實驗提出了一系列問題，創造了一個個問題情境，學生就能積極思考，思維能力就得到了激發和訓練。

【例2】如圖組合實驗是用來測定石灰石（主要成分為CaCO3）與稀鹽酸反應來生成CO2的體積，實驗時先連接好裝置，再檢查裝置的氣密性，然后裝好藥品，最后將10ml稀鹽酸快速推入燒瓶中，觀察注射器活塞的移動情況，怎樣測得CO2的體積？怎么檢查裝置氣密性？若稀鹽酸是緩慢推入的，則可能造成怎樣的后果？本實驗測氣體的優點是什么？

【例3】用硝酸銀檢驗溶液中存在氯離子，為了排除CO32-的干擾，通過組合實驗進行對比（取兩支試管分別加入氯化鈉和碳酸鈉，分別滴加硝酸銀，都出現白色沉淀，再分別滴加稀硝酸，放碳酸鈉的試管沉淀消失，放氯化鈉的試管沉淀不消失），通過不同現象的比較讓學生分析背后的原因（開始為什么都會有白色沉淀？后來為什么一個沉淀消失一個不消失？）。

因為CO32-能和Ag+結合成不溶于水的白色沉淀Ag2CO3，而AgCl 也是不溶于的白色沉淀，所以碳酸根的存在會影響氯離子的檢驗。

2Ag﹢+CO32-= Ag2CO3↓

所以在檢驗氯離子時，加入硝酸銀后還要加入稀硝酸，就是為了排除CO32-等離子造成的干擾。如果白色沉淀溶于稀硝酸，則待檢溶液中無氯離子，如果白色沉淀不溶于稀硝酸，才能確定待檢溶液中有Cl-。

Ag2CO3 +2HNO3 = 2AgNO3 +H2O +CO2↑

兩個組合實驗的實例，都創設了情景，提出了遞進式的問題，在學生解決一個又一個的問題中學會剖析實驗，追尋實驗現象背后的原因，鍛煉思維，提升能力。

3. 組合實驗，形成討論式課堂，促進學生積極參與。

組合實驗的現象分析，往往引發討論，有利于體現學生的主體性，形成了一種討論探究式課堂。

【例4】如圖所示是鐵絲在氧氣中燃燒的改進實驗，用適量雙氧水和二氧化錳代替原實驗中集氣瓶里的水。用雙氧水和二氧化錳代替原集氣瓶里的水，除了使實驗更簡便外（不用再單獨制取氧氣），我們實驗過程中還發現鐵絲燃燒現象比單純在儲滿氧氣集氣瓶實驗更持久。我們可以通過引導讓學生分析討論為什么能更持久的原因。

【例5】在研究二氧化碳能否被氫氧化鈉吸收時。可以進行圖中的組合實驗。先將注射器1中的溶液推入充有二氧化碳的瓶中，氣球鼓起；向外拉注射器3，無明顯現象；將注射器2中的溶液推入瓶中，溶液中有氣泡產生，氣球變癟；再次（上接第108頁）向外拉注射器3，澄清石灰水變渾濁。為什么要綜合三次現象才能說明二氧化碳能與氫氧化鈉發生反應呢？學生往往會興趣濃濃地自發討論研究，主體探究欲望滿滿。

4. 組合實驗，整合零散知識，提高教師學科素養。

要將零散的知識聯系起來，整合到組合實驗中，這就對教師提出了許多方面的要求，教師不得不努力提高自身的教學水平。

【例6】如圖組合實驗是用來模擬現代醫學使用的心肺機（替代心臟推動血液循環）。將線圈ab纏繞并固定在活塞一端，利用它通電時與固定磁鐵之間的相互作用，帶動電動泵中的活塞，抽送血液。實驗時讓學生先了解圖中閥門S1只能向外自由開啟，反向則封閉管路；閥門S2只能向內自由開啟，反向則封閉管路。當電動泵工作時，水從閥門S2抽進，從閥門S1送出；當線圈中的電流從a流向b時，活塞處于送水狀態。這個組合實驗的設計，把電磁鐵的知識，磁極間的相互作用規律，氣壓，血液循環等有機結合起來，教師必須銜接好各個方面，設計和實驗過程很考驗教師的科學素養。

組合實驗，使教學的視線由過去的關注學習結果轉向為關注其學習過程。實驗作為“關注過程”的一種具體的手段，可以讓學生更清楚知識的形成過程，促進學生對問題的思考，讓學生的思維得到不斷發展，學生學習的積極性和主動性得到提升，增加學生學習科學的興趣，課堂更加充實多彩，也激發了教師不斷提升自身科學素養的熱情。

參考文獻：

[1] 王耀村，胡柳蔚.初中科學課堂教學優化設計[M].杭州：浙江科學技術出版社，2009.

[2] 胡秀蘭，羅俊瓊.加強實驗探究 培養學生創造性思維[J].中國多媒體教學學報，2009（6）.

（作者單位：浙江省紹興市上虞區春暉外國語學校 312000）endprint