提高初中科学实验教学有效性的几点思考

　　摘 要： 实验教学在《科学》课程中有着举足轻重的地位。因此，如何提高实验教学的有效性，成了广大科学教师必须认真思考的一个问题。本文从“演示实验”、“分组实验”、“使实验向课外有效延伸”三方面阐述了提高初中实验教学有效性的具体策略，以充分发挥实验教学的作用，培养学生的科学技能和素养。
　　关键词： 初中科学实验教学 有效性 演示实验
　　
　　科学是一门以实验为基础的学科，实验在科学教学中具有十分重要的作用。心理学研究也表明，人的思维活动是在感性材料的基础上产生的，感性材料是思维活动的源泉和依据。各种类型的科学实验，具体形象地展示了科学知识的形成和发展过程，从而达到丰富学生头脑中感性材料的储存及发展智力、培养能力的目的。初中科学教学应十分重视实验教学，切实加强实验教学的有效性。如何提高实验教学的有效性呢？我认为可从以下几点入手。
　　一、借助演示实验，增强实验教学有效性
　　演示实验是教师进行表演，并引导学生观察和思维的教学双方协调活动的实验。它具有特殊的魅力，容易激发学生的兴趣，增强教学效果。
　　1.借助演示实验，激发学习兴趣。
　　“兴趣是最好的老师”。初中生好奇心强，他们学习的动机往往是以满足好奇心和感兴趣为主的。因此，在教学中常常借助演示实验，激发学生的学习兴趣。如在进行“气体的压强与流速关系”的教学时，我设计了一个趣味性实验来导入新课教学。在一个倒置的漏斗中放入一乒乓球，请一个学生沿斗柄用力向下吹气。“乒乓球会掉下来吗”？这时，学生个个全神贯注，思维进入活跃状态，猜想着结果会怎样。而事实上乒乓球不会掉下来，同学们都感到惊讶、神奇：为什么会这样呢?从而在疑问和好奇中展开了思维的翅膀。
　　2.借助演示实验，解答疑难问题。
　　如在学习了电功率之后，习题中经常会出现这样的题目：两只分别标有“PZ220—100W”与“PZ220—40W”字样的灯泡，串联后接在照明电路中时，哪只灯泡更亮?学生总认为是标有“PZ220—100W”的灯泡更亮。对于学生的这种由于想当然而导致错误的情况，我当场取用了两只不同型号的灯泡进行现场演示，使学生很直观地看到了实验真实的结果，由此改变了学生的思维定势，也使他们进一步理解了灯泡亮的程度定于实际功率这一知识点。
　　3.借助演示实验，直观再现自然景观。
　　如在“日食和月食”一节的教学中，为了形象再现日食形成过程，我采取的做法是：在黑板上画一个圆，代表太阳，学生的拳头代表月亮，头代表地球及地球上的人；然后让拳头（月亮）绕着自己的头（地球）从右向左转动，眼睛盯住黑板上的圆（太阳），观察到太阳被月亮遮盖的情景，整个日食过程尽收眼底，非常直观，既不受实验条件限制，又可随时再现。这样的教学，学生不再是一味地接受，而是自己直接参与，对知识的印象更加深刻，并增强了学习动机，有效培养和锻炼了实验能力。
　　4.借助演示实验，生成学生的深层思维。
　　如“大气压”一节的教学中，为了说明大气压的存在和作用，我们常会介绍吸饮料的例子。但当我问学生“饮料是怎样上来的”，有的学生会回答说“是用嘴巴吸上来的”。这在他们看来是完全合理的。因为“吸”是他们的直接感受，而大气压是他们感觉不到的。如果你对这些学生说“不对，并不是吸上来的，而是大气压将它压上来的”，部分学生心里一定还存在疑惑：明明是吸上来的，怎么说是压上来的呢?可见，要纠正学生错误的认识，仅仅用正确的观点去覆盖是不行的。通过巧妙的实验设计可以让学生纠正错误认识，建构起正确的认识。我在教学中设计了这样一个实验（如图1所示）：首先提供一个用塞子塞住灌了一定量水的瓶子的瓶口，请一个同学上来将瓶内的水吸出来（图1左）。结果发现这位同学尽管使了很大的劲，也没能将瓶中的水吸出。学生认为是塞子塞住瓶口的原因。此时我追问：“为什么有塞子塞住就吸不出呢?”看来，饮料吸上来并非只是嘴在起作用。那么，还有什么因素在起作用呢?然后演示第二个实验（图1右装置）：将注射器活塞向里推一下（不是用嘴巴吸），学生看到瓶中的液面下降、吸管中液面上升。这又如何解释呢?经过讨论后，学生能自然理解：液体能否沿吸管上升，关键在于瓶内液体表面受到气体的压强是不是大于吸管内液体表面受到的大气压强。
　　在上述教学中，并不是将大气压的概念生硬地强加给学生，而是通过两个简单的实验，让学生进行比较和思考，结合平时对吸饮料机制的分析，揭示出藏匿在“吸”背后的“大气压”作用，从而很好地达到了促成科学概念的生成和落实。
　　二、有序组织学生分组实验，提高实验教学有效性
　　心理学家皮亚杰曾说，“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”。而分组实验恰好提供了这样一个机会。它不仅能让学生获取科学知识、掌握运用实验手段来分析问题的基本技能，而且能培养严谨、求实的科学，态度以及良好的实验习惯与操作技能。
　　1.预习报告，明确目的。
　　为了避免学生盲目实验，实验前应让学生复习好有关的课本内容，预习实验报告（学生的实验报告册），明确实验内容，熟悉实验步骤，要求学生写预习报告，报告应包括实验目的、取用的仪器和药品、实验装置图、实验步骤、应观察的现象、现象的解释和实验的结论、对本实验的疑点分析和改进的方法。通过预习报告的书写，学生对整个实验过程记忆深刻，各步所需的仪器、药品清晰，各实验应观察的现象了如指掌。这样，学生对实验胸有成竹，不会再“照方抓药”了。
　　2.注重观察，记录现象。
　　学生经过预习实验报告及教师的指导，已经有了充分的观察准备，知道了观察什么，怎样观察。当然学生的观察能力有强有弱，所以对同一实验现象的描述也会有不同的结果。例如，在实验二氧化碳性质的实验中，在烧杯中点燃一支蜡烛，然后向烧杯中倾倒二氧化碳，观察能力弱的学生描述为“蜡烛火焰熄灭”，观察能力强的学生描述为“蜡烛火焰由大变小，最后熄灭”。所以在进行现象观察时，教师要悉心指导，及时提醒学生注意不要放过任何细微的现象，对于观察到的现象和测得的数据要及时如实记录，不能仅凭书本知识而不顾实验事实猜想现象。如在伏安法测电阻实验时，学生在完全正确操作下根据电压表和电流表的读数计算出三次电阻值并不相同，并且发现计算出的电阻值越来越大，通过讨论、反复寻找原因才发现，主要是电阻丝的温度升高导致了电阻变大。这样既让学生明白记录实验要尊重客观事实，又引导了学生学会如何分析发现问题。所以教师在实验中一定要培养学生实事求是的科学态度，同时也要注重培养学生分析问题解决问题的能力。
　　3.奇思妙想，鼓励创新。
　　在教育学生认真地按照要求有条不紊地进行实验的同时，教师也要鼓励学生对实验提出改进的方法，允许学生进行探索性的实验，为学生进行探索性实验提供必要的仪器和药品。如在《二氧化碳的制法》的分组实验中，我先让学生回忆实验室制备氧气的药品和发生装置，在引导学生分析实验室制取二氧化碳所用的药品的状态，再进行质疑：能否用制备氧气的两套装置来制备二氧化碳，经过讨论学生很轻松地得出了可以用过氧化氢溶液制取氧气的装置来制取二氧化碳。然后，立刻让学生进行实验探究，乘热打铁在引导分析这套装置的优缺点，启发学生对二氧化碳发生装置进行再设计，一经点拨，学生启动了思维，最后设计出了几套可行的发生装置。所以在实验中鼓励学生奇思妙想，能够有效地培养学生的创新精神，更有效地提高学生的实验设计能力。
　　4.规范操作，巡视指导。
　　
　　学生在实验中常常会出现不规范的操作，教师在学生实验过程中要不时巡视，时刻注意学生实验中的不规范操作，及时加以纠正。不会操作的，一定要耐心地教。看到不良的实验习惯，一定要及时指正。这样，经过一个阶段的训练，学生就能养成良好的实验习惯，形成规范的操作技能。有时班级人数过多，教师不能看到所有学生犯的错误。这时，我们可以把每个小组实验技能较好的学生培养成小老师，帮助教师来辅导能力较弱的学生和记录教师没有发现的问题。
　　三、拓展课外实验，使实验向课外有效延伸
　　《科学课程标准》指出：“课外活动是科学教育中不可缺少的重要阵地，它有着课堂教学无法替代的重要作用。”而课外实验是科学实验教学的一个重要组成部分，它既不受教学时间的限制，又不受探究内容的约束，为学生提供了广阔的探究空间。所以，教师要积极指导学生进行课外实验，使实验教学得到延伸。
　　1.成立科学课外兴趣小组。
　　教师可以组织学生成立培养目标具体的兴趣小组，如教具制作小组、课外发明小组、探索实验小组等，引导学生根据所学知识动手完成一些小制作，如微型地球仪、简易望远镜、小照相机等。制作过程本身就是一个有效探究的过程，能够让学生在动手过程中学会分析、学会思考，促进学生创造性思维的发展。
　　例：自制水火箭
　　材料：大可乐瓶、橡皮塞、打气针（或自行车气门芯）、锥子、气筒。
　　过程：（1）用锥子在橡皮塞上钻一个小孔。
　　（2）把打气针插入橡皮塞的小孔里。
　　（3）在大可乐瓶内装入约1/4的水，把橡皮塞塞上。
　　（4）手拿住有橡皮塞的地方将可乐瓶倒过来。
　　（5）用铁架台夹住可乐瓶的瓶塞，人站在可乐瓶的侧面，用气筒向可乐瓶里打气，可乐瓶的水就会喷出来，可乐瓶火箭就飞出去了。
　　2.建立家庭科学小实验室。
　　学生对实验有着浓厚的兴趣和爱好，所以可引导他们把实验搬回家，启发利用身边方便易得的材料，设置一些简单易行的家庭小实验。例如，在家庭条件下探究可乐、啤酒中气泡的成分是什么?铁或铜生锈的条件是什么?护发素、洗涤剂、厨房清洗剂的pH是多少?显酸性还是碱性?观察鸡蛋在液体中的浮沉，用杯子演奏乐曲，做筷子提米等实验。
　　例：探究铁钉生锈的条件
　　材料：三根干燥、无油、无锈的新铁钉。三个干净的带盖的空塑料瓶，少许生石灰（食品包装袋内常用的干燥剂），煮沸过的凉开水，自来水。方法：取三根干燥、无油、无锈的新铁钉，分别放入编号为A、B、C三个干净的空塑料瓶中。在A瓶中放人少许生石灰，使瓶内没有水分，然后把瓶盖拧紧。而在B瓶中，灌满煮沸过的凉开水，然后把瓶盖盖上。在C瓶中，加入少量自来水，能浸没铁钉的一部分，不加瓶盖。放置3—5天，观察瓶内的铁钉是否生锈，从而归纳出铁生锈的条件是什么?
　　捷克教育家夸美纽斯曾提出：“寻找一种有效的教学方式，可以使教师教得更少，学生学得更多。”科学教师要精心设计课堂实验，积极指导学生开展课外实验，从而激发学生学习科学的兴趣，帮助他们形成获得科学知识，培养科学素养，真正实现实验教学的有效性。
　　
　　参考文献：
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　　［6］阎金铎．物理实验教学概论［M］．北京：北京师范大学出版社，2008．
　　 注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”