淺談科學實驗室的建立和實驗設計

李建忠

摘 要 以科學課程為例，探討實驗室的建設與管理、實驗方法的設計以及課外實驗的加強等，并提出實驗教學需要注意的問題。

關鍵詞 科學；實驗；科學實驗室；新課改；自制教具

中圖分類號：G482 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）11-0015-02

1 前言

科學課程標準指出，“科學學習要以探究為核心，探究既是科學學習的目標，又是科學學習的方式”，要“使學生像科學家那樣在進行科學探究的過程中體驗科學的樂趣，領悟科學的本質”。實驗在科學教學中具有非常重要的地位，是提高教學效率的重要手段。

2 科學實驗室的建立

實驗室是開展實驗教學的陣地，因此，要重視科學實驗室的建設。

提高學校對科學實驗室建設與管理重要性的認識 從某種意義上來說，學校對實驗教學的重視程度，決定了實驗室建設與管理的好壞。只有學校領導高度重視實驗室建設與管理，想方設法解決經費短缺的問題，才能使實驗室建設不流于形式，讓實驗教學真正成為學生掌握學習方法、發展動手實踐能力的重要途徑。如通過成立分管校長、教導處、總務處以及科學教師組成的實驗教學領導小組，開學之初就共同制訂實驗教學計劃，可確保實驗室的管理工作科學而完善，從而保障實驗教學正常開展。在工作分工上，由分管副校長負責實驗室的規劃與建設，教導主任負責實驗教學工作的規范化管理，總務主任負責實驗室的物質供應等。

建立健全科學實驗室的各項規章制度 規章制度是實驗教學順利開展的重要保障。只有建立和健全各種規章制度，才能使實驗室管理走向規范化，使管理工作做到有章可循。如通過建立《儀器設備管理制度》《實驗室檔案管理制度》《實驗室管理人員工作制度》《實驗室衛生管理制度》《實驗室安全管理制度》《實驗教學守則》等，要求教師和學生按規章制度進行實驗。這樣既有利于實驗室設備器材的管理，又有利于實驗教學的正常開展。

提高實驗室管理員的業務素質 實驗室中的儀器種類繁多，只有管理員管理到位，才能保證實驗教學順利進行。這就需要提高管理員的業務素質，使他們以高度的工作熱情和工作態度進行專業化管理，為實驗教學的開展打下良好的基礎。

建設開放實驗室 實驗教學的目的是提高科學教學效率，促進學生創新能力的發展。因此，為了適應教學改革的需要，就必須打破過去那種實驗室的封閉狀況，讓實驗室走向開放，以便為學生提供一切便利條件，使實驗室更好地為教學服務、為學生服務。如開學之初，可將本學期的開放時間向學生公布，并根據實驗內容和學生的人數做好儀器設備、實驗材料等準備工作，同時做好記錄，要求學生在教師的指導下開展實驗，進入實驗室后嚴格遵守實驗室的各項規章制度等。

3 科學實驗設計

實驗設計是否合理與科學，直接關系到實驗教學效率的高低。只有根據學生的發展特點和教學實際來設計實驗，才能使實驗教學有趣而有效，提高實驗教學的效率。

實驗設計要突出學生的主體性 新課標強調“學生是學習的主人”，因此，在設計實驗教學時，要充分考慮到學生的主體性，做到“以學生為主體”，才能使實驗有利于學生自主觀察、思考、分析和操作。如在設計“水的浮力”實驗時，可以這樣設計：

1）讓學生將各種不同類型的實驗材料放入水中，觀察現象；

2）將浮在水面的物體用手向下壓，體驗水的浮力，得出結論；

3）讓學生自己設計實驗，證明下沉物體也能受到水的浮力作用，并啟發學生思考如何利用水的浮力，使不平衡的杠桿達到平衡。

這樣設計既能體現了學生的主體地位，又能滿足學生的求知欲，會帶來事半功倍的效果。

實驗設計要體現教師的主導性 新課標在強調學生主體性的同時，還非常重視教師的指導作用，指出：“教師是學習的組織者、引導者和合作者。”因此，在設計實驗時，教師要充分考慮自己的指導作用。教師在實驗前要指導學生了解各種實驗器材的用途，明確各種實驗材料使用方法；在實驗中要對學生進行必要的啟發和點撥；在實驗后要幫助學生歸納總結實驗結論等。

實驗設計要具有趣味性 好奇是中小學生的天性，“興趣是最好的老師”，因此，只有設計富有趣味性的實驗，才能激發學生強烈的求知欲望，促進學生積極主動地參與實驗過程。如在設計“空氣占據空間”實驗時，可這樣設計：把一團餐巾紙塞到玻璃杯底，然后把杯子豎直倒扣入水中，讓學生猜測紙巾是否會被水浸濕，并說出其中的緣由。創設這樣的情境已激起學生的學習興趣，問題的提出又能使學生產生強烈的探究欲望。

又如在開展“水和水蒸氣”實驗時，教師先用濕布把黑板擦干凈，再讓學生用濕布擦拭自己的課桌，然后讓學生在觀察的基礎上思考：黑板和課桌上的水去哪里了？這樣設計，讓學生在觀察、動手操作的基礎上進一步思考水的液態和氣態之間的相互轉化問題，既讓實驗教學充滿趣味性，又能激發他們的探究欲望。

實驗設計要有探究性 自主探究是新課改一再強調的教學方式，因此，目前教材中的實驗內容大多為探究性實驗。為了體現新課改精神，教學時就要重點考慮如何設計實驗才能促進學生探究。如在設計“斜面”一課的實驗時，可首先確定探究的問題是“斜面有什么作用”，然后通過對比實驗，得出斜面省力的結論。在實驗中，學生會發現“物體的重量相同，而斜面的坡度不同，省力的多少也不同”等。并引導學生再通過實驗，探究出“斜面的坡度越小越省力”的結論。這樣經過一步一步的探究，可使問題逐漸走向深入。

實驗設計要有創新性 創新性的實驗既能激發起學生的探究欲望，又能培養學生的創新能力。要達到這一目的，可采取以下方式。

1）適當增加實驗器材。如在設計“通電的線圈”實驗時，鑒于在以前的實驗中有不少學生追問“電是從哪里來的”這個問題，而這個內容在教材中沒有出現，因而可增加交流電生成的儀器，通過讓學生親自動手發電，理解線圈切割磁力線生電這一問題。

2）改進教材中的實驗設計。如“熱是怎樣傳遞的”實驗，課本是這樣設計的：先在一段鐵絲上，每隔一定的距離用蠟粘上一根火柴，然后將鐵絲固定在鐵架臺上，火柴頭向下懸掛，用酒精燈給鐵絲的一端加熱，觀察哪端的火柴先掉下來？在教學實踐中發現，這個實驗有明顯的不足：蠟燭需要先熔化成液體，滴在鐵絲上后才能粘住火柴，但由于蠟的凝固時間較長，且熔化后黏性不大，很難將火柴粘上去，因而成功率很低，且占用時間較長；而且火柴的一頭有硝，讓頭朝下粘在鐵絲上做實驗，一不小心就容易直接點燃火柴，影響實驗正常進行。為此，必須對此實驗方法進行改進：改蠟為“黃油”，因為黃油黏性大；改火柴為牙簽，因為牙簽不像火柴那樣因為一頭有硝藥而容易被點燃。實踐證明，經過改進，不但提高了實驗的成功率，而且增強了實驗效果。

實驗設計要注重合作性 隨著課程改革的深入發展，合作學習已成為課堂教學中最為普遍的教學方式之一，如分組實驗就是一種常見的教學形式。實驗前，根據實驗內容和學生的興趣、愛好，按照自由組合的方法，把學生分成4～6人/組的合作小組，并選出有一定組織能力的學生擔任小組長，負責協調組內成員的關系。通過制訂實驗計劃、準備實驗材料以及動手操作、觀察實驗現象和總結實驗結論等，確保人人參與、合作完成，實現全體學生都能掌握實驗方法和技能，提高分析問題和解決問題的能力。

4 實驗教學中需要注意的問題

準備好實驗材料 在教學實際中經常會看到：由于缺乏某種實驗儀器，教師不得不中斷實驗匆忙去找，或隨意改變實驗內容或流程。這樣做的結果必然會使實驗教學的效果大打折扣。因此，在進行實驗設計時，教師應對實驗器材熟記于心，對實驗材料提前進行充分準備。

1）教師要熟悉本校儀器室里的儀器和藥品，清楚明白哪些材料儀器室里有，哪些材料需要自己和學生準備。

2）教師應鼓勵學生自制實驗器材或材料，以彌補學校實驗材料的不足。這個過程不但能發展學生的觀察能力和動手動腦的能力，而且有利于培養學生的創新意識和節約意識。

3）教師應把自制的教具和實驗材料存放在儀器室里，做到資源共享。因為師生自制的很多實驗器材是可以重復使用的，用過之后放到儀器室里，可以留待以后使用。

重視課外實驗 課堂實驗教學的時間和空間是有限的，而學生的科學探究是無止境的，這就需要教師不能把實驗教學只局限于實驗室這個狹小的空間里，而應該把實驗教學延伸到社會這個廣闊的天地中，使學生能夠在課外繼續探究課堂中還未完成的或不容易完成的探究活動。如“蚯蚓”一課的實驗，就可以帶領學生走進大自然，用小鐵鍬去挖蚯蚓，通過親自觀察蚯蚓的外形特征，獲得豐富的感性認識，體會蚯蚓的生活環境。這樣既能提高學生的動手能力，又能培養學生熱愛大自然的情感。

積極開展豐富多彩的課外小實驗活動 豐富多彩的課外小實驗活動，有利于進一步調動學生參與實驗的熱情，促進學生實驗能力的提高。如可以結合教學實際，有計劃地開展一些實驗比賽、自制教具以及實驗小論文競賽等活動，以推進實驗教學的全面發展。

重視實驗教學評價 恰當合理的評價，能更全面、更準確地體現學生的個性特征和學習能力，因而有利于進一步激發學生的實驗興趣。因此，在對實驗教學進行評價時，要以新課改精神為指導，注重實驗教學的過程評價，采用學生自我評價、學生互評和教師點評等多種形式，讓評價成為促進學生提高和發展的動力。

5 結語

總之，科學實驗教學只有結合教學實際，全面考慮，才能達到既能節省教學時間，又能促進學生探究的目的，從而做到寓教于樂，提高教學效率，全面提高學生的科學素養。