优化实验教学 提升科学素养

赵陈娟

【内容摘要】科学以实验为基础，深化实验教学对于培养学习兴趣、提高课堂效率、减轻学生的学业负担和发展学生动手动脑的能力都有重要作用。本文从加强课前准备，夯实实验基础；优化实验指导，提高实验实效；拓宽实验渠道，提升科学素养等方面探讨了优化实验教学，提升学生科学素养的途径和策略问题。

【关键词】科学素养 实验教学 途径策略

科学实验的目的是通过实验观察和实验手段，培养学生的动手操作、实验观察的能力，提高学生的实验方法、实验设计和实验技巧的水平，让学生在实验教学中有新的体验与收获，进而提升综合科学素养。

一、加强课前准备，夯实实验基础

1.认真备好实验，充分做足预案

实验课应和上其他课一样要有详细的教案。决不能因为也不能由于自己已有多年的实验教学与管理经验而忽视课前的准备工作，因为时间变了，学生变了，每一位学生都有他自己的想法，自己的认识，有的实验器材随着时间的推移也会发生变化，所以没有教师的认真的准备工作，实验过程中的不确定因素可能会影响到整堂课的效果。①研究每次实验的教学目的和要求，确定在教学实践中如何具体实现的方案；②钻研与实验有关的原理，思考如何在实验课中启发引导学生理论联系实际：③掌握各项操作的规范和要领；课前反复做准备实验，钻研使实验成败的条件和可能出现各种异常（的原因，对学生的各种实验现象要有预见性，并能帮助学生正确分析，合理解释。④研究实验教材内容应如何改进和完善，才能使实验现象更明显、实验的成功率更高。⑤实验课前检查实验室有关设备和各项实验器材的准备情况。由于对本次实验中可能出现的问题及难点都作了认真考虑，做到心中有数，并制定好相应的解决措施，所以课堂秩序就不太容易混乱，实验效果将更明显。

2.尝试下水实验，及时发现问题

课堂演示实验是教师经常要做的，无论你对它有多么熟练，但课前一定要先做“下水实验”，获取实验的第一手资料，及时发现有可能出现的意外和问题，避免不必要的实验误差。例如有位教师正在做硫代硫酸钠和松香的熔化实验，不知是什么原因，酒精灯加热了很长时间，温度计还是没有太大的变化，熔化曲线迟迟不能拿出来，教师几次努力均告失败，演示实验草草收场，实验结论由教师口授讲解给学生。可见该教师课前的“下水实验”肯定没做，才带来课堂上的失败。导致他失败的原因可能是硫代硫酸钠的颗粒过大，温度计玻璃泡的接触不好，也可能是酒精灯用了内焰，还可能是其他原因，这些实际因素要靠我们的“下水实验”来排除，靠我们的想象很难一一排除的。所以，教师在课前先尝试实验，选择实验材料，发现问题因素，及时优化实验设计，提高实验的质量。可见，除了常规的仪器准备之外，更重要的是要备好实验的“心情”，备好学生的“感受”，备好实验中可能出现的“意外”和应对措施。

二、优化实验指导，提高实验实效

1.有机整合资源，媒体演示适度

做科学实验是一项繁琐的事，很多教师喜欢做“口头实验”，或“课件实验”。所谓“口头实验”，是用语言来设计实验、分析实验、完成试验，最后给出实验结果，学生也能接受，但效果可想而知。“课件实验”如今比较流行，多媒体技术的普及，使得课件完美地呈现了本应该在课堂上教师用仪器进行的实验，将原本的演示探究性实验变成了观赏性实验。事实上，多媒体技术仅仅是一种辅助教学手段，多媒体课件只是对实验教学的一种补充，是具有一定优势的实验资源，如何用需要一个“度”，需要有效整合。在师生动手操作的基础上，对一些稍纵即逝的现象进行回放，对一些不易观察的细节进行放大，对一些抽象的现象模拟解析，让学生更好地理解现象，把握本质，这才是媒体资源的长处所在。切不可用课件实验完全代替了演示实验，造成实验的“失真”。

2.加强自主探索，培养探究能力

科学教材以探究的学习方法贯穿始终，探究的方式多种多样，一般其基本过程包括提出问题、建立猜想与假设、制定方案、获取事实与证据、检验与评价、合作与交流等六个要素。可在实际的教学中，往往变成了走过场。书本中的很多探究性实验，鉴于时间和精力的关系，教师在处理时，只是将这六个要素按部就班的复述一遍，很少有真正的去探究，无论是在课内还是课外，学生掌握的往往是实验的结论，而不是探究过程的乐趣。事实上，教材编写的意图是让教师指导学生真正意义上的行动起来，去享受探究活动中的乐趣。在实验中，教师的角色是组织者、引领者、服务者，帮助学生制定探究计划，检查、落实探究的进度，交流、评价探究的收获，让学生由“要我探究”变成后来的走向“我要探究”。例如在探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”时，提供给学生一台电动皮带轮、一块木块、一盒砝码、一支弹簧秤。如左图所示，根据老师提供的教学仪器，请同学通过讨论交流制定计划、设计实验。我让学生以小组为单位自行探究，并将比赛竞争的意识贯穿其中。很快地，每个小组的小组长进行了有效地分工：有的设计研究与压力关系、有的设计研究与接触面大小关系、有的设计研究与接触面粗糙程度关系、有的设计研究与物体运动速度大小关系、有的负责记录结果，有的……分工合作使得活动效率得到了提高，整个实验过程显得井井有条。虽然学生自己探索出的实验方案可能很粗糙、不完善，但通过学生间的相互交流补充，教师点拨，终究能使每一组学生找到科学思维和解决问题的方法，使学生体会到通过自己的努力获取成功后的满足感，从而激发起学生积极参与科学探究的热情。

3.关注探究过程，适时激励评价

在学生进行实验探究的过程中，教师对实验中出现的情况要及时反馈，并适时适当的对学生进行激励性评价，可以起到事半功倍的效果。适时激励评价的同时要注意以下两点：一是面向全体，二是侧重过程。激励评价应该贯穿学生的探究全过程。例如，在“探究种子萌发条件”的活动中，对学生在实验中表现出来的每一项探究能力（如提出独特的问题、发表新颖的见解等）都进行激励，并耐心、委婉地指出不合理的操作，进行公正、客观、积极的评价。教学中教师应掌握并运用好这个激励杠杆，营造一种可以充分发挥学习个性、相互交流甚至各抒己见的探究学习氛围，一句真诚的表扬，一个赞许的目光……让每个学生真切地体会到探究学习的成功与快乐，从而产生进一步合作探究的欲望。

4.及时引导反思，提高实验能力

以往的实验教学比较注重的是实验前的准备和实验中的操作，而忽视了实验后的反思和总结。教学中引导学生进行反思，对进一步理解实验、深化实验、完善实验起着重要的作用。①反思实验原理。围绕实验原理进行反思，可使实验仪器的选择更加合理，准确的挑选仪器，明白误差产生的原因，使实验结果更为准确。②反思实验方法。引导学生思维求异，寻求多种实验方案，然后对实验方法进行反思，找出其特点和不足，从而优化实验方案，选取最佳策略。③反思实验现象。针对学生实验过程中观察到的现象，进行深入地反思，可加深对物理规律的理解，增强学生分析判断能力。④反思实验异同点。对多个实验，可进行联系与比较，反思实验异同点，更易使学生掌握实验的本质，理解实验规律，巩固知识与技能。⑤反思实验注意事项。每一个实验都有其操作的注意事项，引导学生围绕实验注意事项进行反思，认清错误操作的危害，从而规范学生的实验操作，为顺利完成实验奠定良好的基础。在学生实验时，积极引导学生进行全方位、多角度反思，对深化实验、完善实验、拓展实验、活化实验、形成实验操作的技能与技巧有着重要的作用。教学中，教师注重引导对科学实验的反思和总结，不断创新实验教学，努力提高科学实验教学质量。

5.规范实验操作，科学对待意外

教师规范的操作，不仅是实验成功的保证，也给学生示范。比如用天平称量时，很多教师图方便，直接用手拿砝码，用手移游码，久而久之也使学生忽略了操作的要领，带来负面影响。有些不规范的操作，还会给实验带来一定的危险性。当然，实际中的实验比我们设想的实验要复杂些，有时它不会按我们预定的程序走，有时会出现一些“附属品”，有时还会出现一些意想不到的现象，这时切不可“抓主要现象，忽略次要成分”，要正确面对实验中出现的不速之客，或许一个新的探究由此开始了。教师自己一定要有一个清醒的认识，想方设法，亡羊补牢，失败时要敢于言败。要让学生知道：失败并不可怕，可怕的是失败了而不敢去承认。可以让学生自己作出诊断和处理，要相信学生的能力，相信他们会处理好的。教师不要急于帮他们找原因，让他们自己先来。在他们摸不着边际时，教师要给予他们适当的帮助，以免学生失去探究的信心。

三、拓宽实验渠道，提升科学素养

科学中的概念、原理都比较抽象枯燥。但是，如果教师能启发学生把理论知识升华、运用到现实生活中，将能起到更好的教学效果，也能激起学生强烈的求知欲望，而且还可培养学生的创造性思维。

1.扩展书本实验

为了提高学生的实验操作能力和创造思维能力，仅满足于做好书本实验是不够的，还必须充分挖掘教材实验的潜力。笔者在教学中发现，很多学生在做完某个实验后“意犹未尽”。此时，可以启发学生围绕该实验主题进行发散、联想、逆向等创新性思考，对于兴趣浓厚的同学可以试行“主题扩展实验”。如在做完“测定溶液的PH”的实验后，为了满足学生的求知欲望，引导学生将实验扩展到可口可乐、家庭饮用水以及雨水的酸碱度测定上。在教师的启发下，同学们还选择了自己的几根头发，放到不同PH的溶液里，观察头发的耐久性，最后得出“选用偏酸性的洗发水洗发为宜”的结论。这种“主题扩展实验”教学，不仅解决了学生在“主题实验”中存留的问题、而且培养了学生探究创造的实验素质。

2.自制实验器具

自制教具不用像正规教具那样“正规”，它完全可以不拘一格从身边发生的自然现象中寻找素材来设计一些有趣的实验。自制实验器具具有较强的启发性，新颖、意想不到的现象会吸引和诱导学生在进行认真观察的同时，积极去“深省”和“回味”。

【实验名称】势能和动能的转化实验

【器材及制作方法】细铁丝两根（一根：直径1-2毫米，长约为70厘米，表面光滑无折痕，另一根：直径0.8毫米，长约为20厘米）、圆珠笔（或圆棒）、墨水瓶、橡皮泥（或泥团）、彩纸。在墨水瓶内放橡皮泥，将长铁丝均匀地绕在笔上，将螺旋铁丝拉成40厘米长，将其端部垂直插入瓶内橡皮泥中，另一根细铁丝弯成一个弓形，弓的中心做一个8毫米的圆环，两端分别放上小泥团，并且彩纸剪成小旗插在小泥团上。

【使用方法】把螺旋铁丝的上端插入弓形铁丝中心的圆环，弓形铁丝即在重力的作用下沿

螺旋铁丝转动下滑，而且越来越快（两端的彩旗也随之下落、转动）。

【反思】根据弓形铁丝在滑落过程速度越来越快，让学生分析，为什么会滑？下滑的能量来自哪里？这种自制玩具式的实验既能满足学生好玩的天性，又能使学生学以致用，也使课堂知识在课外得到延伸。

3.妙用课外实验

课外是学生学习科学的广阔天地，在与科学知识应用密不可分的生活环境中，到处都能找到观察、思考、实验的课题。其中，课外小实验就起到了联系书本知识和日常生活中的科学现象的作用。教师有必要经常演示一些简易实验，使学生看时感兴趣，课后能仿做。为探究音调跟物体振动快慢的关系，教学中通常采用比较两个不同的音叉发声的音调和振动快慢的方法，但难以直观地比较音叉振动的快慢。我们可以取一把日常生活中的梳子，用手指以不同的速度拔动梳齿发出不同的声音，去探究音调跟振动的快慢的关系。教师可以鼓励学生回家试试，既过了实验瘾，增加学生动手做实验的机会，又拉近了科学与学生的距离。这样不仅可以让学生了解科学原理在日常生活中的应用及其重要性，而且还能增强学生动手的兴趣和能力，发展他们的创造性思维，使他们经常能品尝到成功的喜悦。

总之，深化初中实验教学，对提高学生的科学素养意义重大。一个真正成功的实验，它不仅仅是展现自然现象、揭示自然规律，它更应该首先激发学生的兴趣，吸引学生去探索，进而培养学生各方面的能力，实现初中科学教学“轻负高质”的目标。

【参考文献】

[1] 浙江省教育厅教研室. 初中毕业生学业考试说明[M]. 浙江摄影出版社，2011.

[2] 唐俊. 在科学实验中培养学生创新能力[J]. 中国教育学刊，2008，（11）.

[3] 包还霞. 让学生在实验探究过程中成长[J]. 中国现代教育装备，2012，（4）.

（作者单位：浙江台州市天台县平桥镇中学）