例析初中科学实验教学“三化”策略

浙江省临海市回浦实验中学 金从富

例析初中科学实验教学“三化”策略

浙江省临海市回浦实验中学 金从富

初中科学是一门以实验为教学核心的综合性学科，教材中很多科学概念和规律的生成是在实验的基础上通过探究建构起来的。一些学校由于受教学条件的限制（仪器设备不齐全、教学资金有限、教学环境不佳等），使得初中科学的实验教学一直无法取得良好的教学效果。除此之外，教师自身对实验教学的目标存在认识上的偏差，在进行探究实验设计、实验操作、实验分析时，缺乏相对的科学性与实效性，学生的探究欲望难以激发，科学素养难以有效提升。本文将对初中科学实验教学提出“三化”教学策略，旨在培育学生学习科学的兴趣，领悟科学思维的过程，培养学生科学探究的能力，凸显高效的实验课堂教学。

一、强化实验

（一）真做实验——真实性

科学学习的目的之一是培养学生的创新思维和质疑精神。在实验过程中，真做实验可以巩固学生的认知，培育学生实验能力和质疑态度，进而提升学生的科学素养。例如，在一次探究质量守恒定律的市级公开课中，授课教师先用浙教版《科学》八年级下教材88页3-47、3-48两个实验来探究化学反应前后的质量关系，为了实验结果更具说服力，教师又补充了盐酸与大理石反应的实验。实验中先用敞口装置，学生观察到天平平衡被打破，然后设置问题：是否化学反应中，反应物的质量不一定等于生成物的质量？当学生找出是由于气体的逸出导致天平平衡的破坏时，教师设置第二步实验。学生受到3-47实验的启发，设计了用带气球的瓶塞来防止气体逸出，然后教师再次用实验进行验证。而验证的结果是“天平指针略向右倾”，此现象教师给予学生的解释是：因实验产生的误差，使得天平略微不平衡，严谨的实验现象应该是“天平平衡”。老师用子虚乌有的所谓“严谨的实验现象”的假结论来代替实验的真现象，使学生的思维误入歧途，同时也丧失了一次课堂生成的问题探究机会，空气浮力对实验干扰的真相就这样被“假实验”给掩盖了。精彩的课堂，很大程度取决于有效生成，真做实验，能有效培养学生的创新思维和实践能力。

（二）做真实验——科学性

科学性是实验教学最基本的原则，如果实验失去了科学性，它会将学生的思维引入误区，偏离科学原理，这与科学实验探究的本质相背离。因此，在具体的实验教学中，尤其是在科学生活化教学的当下，教师自制和开发的教具与实验应符合科学的原理，教师为完成某一探究所设计的实验方案应具科学性。例如在教学催化剂内容时，教材内容的编排是在一个简易的启普发生装置加入适量的二氧化锰和8%—10%过氧化氢，通过反应制取氧气，然后归纳得出二氧化锰在此反应中起催化作用，是一种催化剂。如果按部就班不将教材的实验加以科学的改编，就无法突破催化剂概念中“两个”不变的难点。为此做如下实验设计：1.在试管中加入5毫升8%—10%过氧化氢，观察是否有气泡。2.用天平秤取二氧化锰1克，将其加入上述试管，将带火星的木条伸入试管，观察现象。3.待上面实验没气泡时，再加适量的过氧化氢，观察现象。4.实验结束后，将试管中的物质通过过滤、洗涤、烘干，用天平称量，比较前后两次二氧化锰的质量。这一实验的设计是依据探究的内容，科学合理地设计相应方案，通过“做真实验”有效得出二氧化锰是催化剂，反应前后质量不变和化学性质不变这一结论。科学地设置实验，能培养学生严谨的科学态度，做真实验，能培育学生的科学能力。

（三）巧做实验——生活化

《礼记·学记》中写到“约而达，微而臧”，“能博喻然后能为师”。著名物理学家、数学家麦克斯韦也曾说过：“在一个完整的实验当中，其所用的材料越简单，学生的探究欲望、学习兴趣、熟悉度就越高，这种接近生活的实验教育效果往往比仪器精密、复杂的实验更高。”科学来源于生活，生活化的实验教学有利于就地取材，能让每个学生都有动手实践的机会，它还能培养学生认真细致地观察和思考生活中的现象和问题的能力，拓展学生的思维。因此，教师理应将科学实验教学贴近学生的生活，以学生的学情作为实验教学的立足点，使科学与生活能够紧密结合。例如在进行大气压的存在这一实验教学时，教材内提供了马德堡半球实验，为凸显科学实验的生活化、趣味性及参与度，教师可将教材内的演示实验变更为分组实验：选取生活中较大的两个塑料吸盘，将两个吸盘紧密贴合，排除中间的空气，让一位学生使劲将两个吸盘分开，以学生手部体验到的力来显现大气压的存在，进一步得出大气压很大的结论。生活化实验的设置，内容接近生活，更易唤醒学生的探究欲望，并能使探究活动在课堂内外有机结合，因此能进一步激发学生自主学习的兴趣。

二、优化实验教学的环节

（一）优化实验教学目标

科学的本质是探究，科学实验探究的过程就是要让学生体验和经历与科学家相似的探究过程，领悟其中蕴含的思想观念，学习和掌握科学方法，进而获得知识。因此，在进行科学实验教学时，教师必须要全面优化教学的目标，挖掘实验过程中涉及的思想和方法，使学生充分领悟到科学家的勇气和智慧。例如在进行“欧姆定律”实验教学时，应同时对三维目标进行优化：知识与技能目标——理解电流与电压和电阻的关系；过程与方法——通过提出问题、猜想、方案的设计、数据分析、得出结论这一完整的实验过程，培养学生对控制变量法、分析归纳方法、数学方法的熟练运用，通过授之以“渔”，提升学生的科学素养；情感态度与价值观——通过讲述科学史欧姆定律的发现，培养学生锲而不舍、追求真知的科学精神。

（二）优化实验的设计

科学实验所呈现的现象是学生建构和生成概念与规律的最好资源。因此，科学实验的教学应围绕核心的教学内容，既有对某一实验方案设计的优化，也有为落实某一核心概念做的整体的实验方案优化设计，体现实验的科学探究的本质。例如在折射概念生成教学中，设计了三组实验，实验1：a.将激光射入水槽中的空气。b.将激光射入水槽中的水。c.将激光从水斜射入空气。实验2：a.将激光从空气斜射入水。b.将激光从空气斜射入玻璃砖。c.将激光从空气斜射入油。实验3：a.将激光从空气垂直射入水。b.将激光从空气垂直射入玻璃砖。c.将激光从空气垂直射入水中。以上三组实验设计层层递进，实验设计基于这样的考虑，第一组让学生通过光的直线传播来体验光的折射现象；第二组让学生体验和认识发生折射的普遍规律；第三组让学生质疑、完善认识。整个实验的设计，目的是让学生在实验中认识、感悟、质疑、生成，进而自主建构折射的概念。

（三）优化实验的操作

若教材中所提供的实验内容难度较大，教师会通过多媒体演示、直接讲解等方式来代替实验教学，虽然这样可节省课堂时间还能够清晰地表达实验步骤与内容，但学生的参与度不高，不利于开拓学生的思维。而较为简单的实验操作又不利于提高学生的操作能力以及培养其科学能力。因此，在进行实验教学时，教师需要对实验的操作步骤进行优化，确保实验操作能顺利完成。例如在进行“动物的呼吸”这节实验教学时，教材要求的昆虫样本难以捕捉，那么教师可以根据时令的特点更换容易捕捉到的可用于实验的样本；在用试管进行实验时，放入或取出铁丝网、纱布、碱石灰等材料时较为困难，那么教师可将试管更改成U形管，这样可省略铁丝网的使用。为了让学生能够充分体验到科学实验的魅力，教师不应因受到困难的阻碍而放弃操作步骤复杂的实验教学，应该迎难而上不断地优化操作步骤，使学生能够获得更新更好的操作体验。

三、“数字化”实验

数字化实验是应用传感器，将传感器实时测量的数据和信息传入电脑，通过相应的软件将实验测得的数据和合成的图像动态地呈现在学生面前。数字化实验可将教材中的定性实验改编为定量实验，实验的数据可全程展示，学生可以根据图像来找寻规律。开展数字化实验教学可以降低实验操作的难度，例如在探究海波的熔化和凝固过程的规律时，传统的实验操作需要按照实验的要求，将铁架台、烧杯、温度计、酒精灯等器材进行组装，实验过程中还须搅拌并每隔相同时间读出温度，实验结束后依据测定数据描点并作出图像，进而分析图像寻找规律。整个实验操作复杂，偶然因素多，误差会较大，往往难以得到正确图像。如果采用数字化实验，借助温度传感器，准确地测量海波熔化和凝固过程的温度，再借助信息技术手段，同步显示熔化和凝固过程的图表文本与曲线变化图像，整个过程就既简化了实验操作，又直观而准确地得出了结论。开展数字化实验还可以提高实验的可视度，例如，磁体周围存在磁场比较抽象，看不见和摸不着，可以借助磁场传感器测出磁体周围磁场的强弱的数据；探究摩擦力跟哪些因素有关的实验，我们可以借助力的传感器呈现实验过程中拉力的大小随时间变化的曲线；在探究力的相互作用的实验教学中，学生在看到一对相互作用力大小相等时，会永远铭记在心。数字化实验教学可以使抽象的概念变得具体形象，有助于学生加深对概念的理解。我们教师应在实践中不断增加自身的知识储备，开展“数字化”教学，顺应科技与教学的融合趋势，进一步改善科学实验教学中的弊端和不足。

综上所述，在初中科学实验教学中实施强化、优化、数字化实验教学，有利于拓展实验教学的活力和途径，培养学生的问题意识和操作能力，开拓学生思维，使其掌握探究的方法。我们教师在具体教学过程中，应顺应学生的学情，摸索出一套行之有效的实验教学策略和方法，以提高学生的科学素养。

编辑/佟馨E-mail：1010381257@qq.com