刍谈演示实验教学中有效地处理暗箱实验

倪雪斐

摘要：在科学课中，经常碰到解暗箱的实验,也就是一类比较抽象的演示实验,而此类实验,一直是我们科学教学中的难点,原因初中学生的抽象思维能力很弱，对于暗箱缺乏主动而有效地思维建构能力。基于这一原因,本文通过利用实验模型、变演示实验为学生分组实验、运用类比法等几方面来有效地处理暗箱实验。

关键词：暗箱实验；课堂教学；有效处理

科学是以观察实验为基础的学科，学习科学有许多方法，观察实验则是最根本的方法，但是，在课堂上，有许多实验是无法实现的，也就是说，在科学课中，经常碰到解暗箱的实验。教师在面对这类课的教学时，常常感到很被动，原因是，初中学生的抽象思维能力很弱，对于暗箱缺乏主动而有效地思维建构能力。而如果直接把暗箱打开，毫无疑问又不可能达到老师预期的教学目标，那么，如何在科学课堂教学中有效地处理暗箱实验呢？本人从以下几个方面，对实验教学的有效性的处理的几点体会。

一、 采用模拟实验，提高暗箱实验的教学效果

在课堂上，有许多实验是无法实现的，有关人体的实验就是这样，在教学中，我们无法直接用人体来进行有关实验。人体是一个暗箱，在课堂上，不可能直接打开人体这个暗箱，看清楚里面究竟有些什么，以及体内器官究竟怎么活动的，这就使得有关人体许多知识的教学，教师只能利用图片或动画，以讲授的方式来进行，从而使得教学效果打了折扣。为了提高教学效果，教师巧妙地设计了一个模拟实验，利用实物模型与人体呼吸机制的认识。所谓模拟实验是根据相似理论，先设计与自然事物和自然现象及其发展变化过程相似的模型，然后通过对模型的实验和研究，间接地认识事物的性质和规律性。

例如，我在讲述人体肺部的压强的变化是通过怎样的途径来实现变化时，首先让学生做吸气和呼气动作，感受胸腔的变化，然后用模拟实验来完成这个实验。由于膈肌变化导致容器中压强变化，空气进出容器（气球体积变化）的过程，然后在利用动画课件，显示呼吸运动整个过程中人体内部发生的各种变化，原本比较抽象的实验，通过我较形象的实验模型的演示，相信学生容易接受枯燥的知识。由此可见，模拟实验在科学研究和科学教学中是十分有用的，教学中由于引入了模拟实验避免了教师“一言堂”的现象，使学生变被动听讲为主动地探究，同时，还能增加课堂教学的说服力，提高学生学习科学的兴趣。

二、 变演示实验为学生分组实验，有效地体验暗箱实验

心理学家皮亚杰说过：“要让学生动手做科学，而不是用耳朵听科学或用眼睛看科学。”只有体验和实践，才能有所创新。把我们的感受告诉学生，不如让他们在活动中亲身体验。学生在自己说服自己，自己感受自己，自己战胜自己的活动体验中，能更快捷地走向成熟。基于这种思考，在实验条件允许的情况下，我把凡是新教材中的演示实验最大限度地转化为学生分组实验。

例如，牛顿第一定律是在实验基础上，用推理想象的方法概括出来的，又因为学生由于局部的经验，存在着力是维持运动的原因的前概念。这一前概念对于建够“力是改变物体运动状态的原因”这一思想会起到阻碍作用，对于这种暗箱实验问题，我并没有直接将正确的结论强加给学生，而是先让学生暴露自己错误的前概念。在这基础上我再引导学生进行自主探究，通过有控制的实验获取正确的结论。具体片段如下：在“牛顿第一运动定律”的教学中，以往“斜面实验”都是教师在讲台上做演示实验，学生观察，小车在不同的水平面的运动情况。然后引导学生思考：为什么在表面粗糙程度不同的水平面小车运动的距离不同？再跟学生一起得出：平面越光滑，小车运动的距离越大。在这个过程中，且不说实验能否是全体学生都能观察清楚，而且操作的可靠性不够强（如小车在斜面上是否都是静止下滑等），更主要的是学生没有主动参与到这个实验中，没有深刻的体验。为了更好地理解牛顿第一运动定律。我引导启发学生来探究“运动的小车所受摩擦力越来越小的时候，小车的运动速减小的更快还是更慢？如果这个问题弄清楚了，就可以顺着这个方向推理想象，得出并理解牛顿第一定律。所以，这个问题的探究过程必须是学生亲自动手来理解体会。通过学生分组实验，根据他们的实验、观察、思考，提出了实验中要收集那些证据来证明假设是否成立，提出了该如何控制好实验变量，如让小车从相同高度滑下，小车开始下滑时给小车的力要相等，水平面上的粗糙程度要控制好，毛巾要注意正反面要统一好等，这些都是学生在动手过程中体会到的。如果没有让他们自己亲自做实验，就不会提出这样的真知灼见。有了前面的动手实验的基础，后面的推理过程也显得顺利成章，这要得益于学生真正理解了整个实验过程，即当摩擦力越来越小的时候，小车的速度是减小的越来越慢。则当摩擦力为零时，小车的速度就不变了。牛顿第一定律本身就是一个在理想状态下的运动定律，对学生来讲也是比较难的一个内容，但是通过这样的实验探究，学生体会了这个定律得出的过程，因此他们对这个定律理解的越深刻，掌握得越好。通过这样探究性实验活动，不仅激发学生学习科学的兴趣，形成自主学习的内动力，并且帮助学生形成科学概念，获得科学知识，培养学生实验能力。增强了实验教学的有效性。

三、 巧妙运用类比方法，有效地处理暗箱实验

教科学的关键在于教会学生科学地思维，类比是人类探索未知事物有效的思维方法，也是聪明人经常运用的思维方法，它能够帮助我们触类旁通，将表面上看上去风马牛不相及的事物建立有机的联系。在教学课堂中，有效地利用类比的思维方法来启发学生进行思维活动，让学生试着去探索，借助直觉思维和联想思维，引出一个新的概念，从而有效地培养了学生，观察能力和推理意识，激发了学习的学习兴趣。

例如，在“电压的测量”一节教学中，对电压概念的建立，对初中学生来说是一个很抽象的概念，若直接给出定义，学生很难理解，这时候，我巧妙运用类比方法，很轻易地解决实验暗箱问题。我是先让学生看“抽水机抽水示意图（图1），与学生一起了解图中出现的主要设备和工作过程。然后再展示一个简单的实物电路图（图2）并将这个电路转化成如图4电路，教师要求学生根据图1和图3的相似性分组写出两个图相对应的内容，并填写在学习任务单上的表格（表格略）

在整个教学活动中，教师以现实生活中的水路作为类比对象，创设了“水路”与“电路”的类比情境。这种做法不但使教学过程的设计合乎科学的逻辑，而且并不影响知识目标的达成，更重要的是它能使学生的科学思想得到有效的训练。

总之，暗箱实验是比较抽象的演示实验，为了提高课堂教学的有效性，教师在实验教学中应该大胆尝试，通过实验真正做到：“学生力所能及，教师避之；学生力所难及，教师助之；学生力所不及，教师为之”的新课程理念。所以，加强科学实验中的暗箱实验教学，是提高科学质量的十分有效的途径，对提高学生抽象逻辑思维能力很有帮助，能为学习高中知识打下坚实基础。因此，初中科学教学中，应大力推广加强和优化科学实验教学，从而进一步提高科学教学质量。

参考文献：

[1]郑青岳.科学课程100个教学案例[M].杭州:浙江教育出版社, 2007.

[2]孙大君.展现验证性实验的探究魅力[J].科学教育,2004(9).

[3]张天宝.新课程与课堂教学改革[M].北京:人民教育出版社,2003.

[4]刘锋.对物理教学中科学探究的一些认识[J].物理通报, 2005 (3).

（乐清市蒲岐中学）