初中科学实验教学的改进和创新

许宇伟

摘 要：实验教学是中学科学教学的一种重要手段，但部分实验在随堂操作时无法达到原有的实验目的及效果。为了增强课堂教学效果，帮助学生更好地掌握教学内容，以现行初中教材教学内容为案例，通过“增设实验”、“模拟实验”、“改进实验”和“创新实验”等方法对科学实验教学进行改进和创新，从而更好地激发学生的学习兴趣，突破教材的重难点，提高思维的严密性，促进学生的主动学习。

关键词：科学实验；改进创新；实验教学

现行初中科学中的实验，大多数是教育教学专家反复论证后编入课本中的，经过千锤百炼，具有权威性。在教学过程中，要尽可能地开展实验，以突破重难点。但由于各种各样主客观原因的存在，部分实验在随堂操作时无法达到原有的实验目的及效果。因此，对实验进行改进，重新设计，使之更简便化、趣味化、科学化是很有必要的。以下谈谈自己在实验教学方面的一些改进和创新。

一、通过增设实验组织教学 激发学生学习兴趣

皮亚杰提出：“学习是一个积极主动的建构过程，学习者不是被动地接受外在的信息，而是根据原先认知结构主动地和有選择性地知觉外在信息，建构当前事务的意义的过程。”而兴趣是产生主动建构动机的首要条件，是产生同化作用的动力来源。当教师用实验创设一个与生活密切相关的情境时，学生会感到既熟悉又陌生，一种好奇心便会油然而生，从而激发出他们强烈的求知欲和学习兴趣。

案例1 七年级上册第四章第一节“物质的构成”分子是构成物质的一种微粒

课本中通过介绍不同的沙雕作品都是由大量细小的沙粒构成的，进而引出“大千世界中的各种物质，是否也是由大量微小的粒子构成的呢？”

书中的导入所设计的情境，应该说抓住了学生的学习特点，也符合教师组织教学的一般要求。但在实际教学中，从沙雕由沙子构成到物质是否由微小粒子构成的设问无法激发学生强烈的探索欲。笔者设想，此处用实验导入是否更能吸引学生的眼球呢？于是对导入部分增设了如下实验。

红人“大白”

实验说明：将白纸裁成“大白”的形状，并蘸上酚酞溶液，悬空于打开的装有浓氨水的试剂瓶口上方，可以观察到“大白”变红。盖上浓氨水的试剂瓶塞，一段时间后“大白”恢复白色。

红人“大白”的实验现象大大出乎学生意料，成功引起了他们的注意，激发他们产生强烈的求知欲，为后续分子概念的教学作了很好的铺垫。然后通过闻氨气的气味引出“分子在不停地做无规则运动”等教学环节，环环相扣，一物多用。在实验器材最简便的原则下，实验现象更为明显的实验设计，会让学生观察起来更加方便，实验过程带给学生的触动也会更为直接。在这样的基础上，学生对于知识要点的感受也会更加直观，演示实验所要收获的预期教学效果也会更加理想。

二、 通过模拟实验组织教学 帮助学生突破重难点

科学教学中有很多概念的建立是以学生的生活经验为基础的，我们的教学往往通过展示大量的图片或描述来唤醒学生的记忆。在题目讲解时，老师讲了一遍又一遍，学生做题仍是一错再错，为什么不让学生在课堂上体验一下呢？如“大气的压强”一课中常出现的题目：“未剪去尾部的螺蛳，螺蛳肉很难‘吸出，而剪去尾部的螺蛳，则螺蛳肉很容易‘吸出，为什么？”学生常常很难准确解释，此时可以用实验使学生有直观的体验，从而帮助学生突破重难点。

案例2 八年级上册第二章第三节“大气的压强”气压差

模拟“吸螺蛳”

取一个锥形瓶（模拟螺蛳壳），内盛满红色的水（模拟螺蛳肉），瓶口紧塞双孔橡皮塞，两孔中各插入一根玻璃管，一根玻璃管用胶头封闭，另一根玻璃管通过一段橡皮管与教学用简易抽气机（模拟吸螺蛳）相连，保证所有连接处气密性良好。

步骤1：胶头封闭状态下（即螺蛳尾部未剪去时），开始抽气，此时观察橡皮管明显变扁，说明管内气压明显变小，但红色的水丝毫没有被吸出。

步骤2：恢复原状后，去掉胶头（即螺蛳尾部剪去时），开始抽气，红色的水随即从抽气机的喷嘴处喷出。

通过实验说明螺蛳肉不是被吸出的，而是被内外气压差压出来的。

在这个模拟实验中，学生亲自动手、亲身体验。实验为学生的认知发展提供了直观的事实依据，与他们的前概念产生了反差，增强了学生对知识的深度理解。因此在遇到难点或难题时，为何不让学生亲自动手做做呢？把单纯的解说尽可能多地变成学生实验，让学生动手的机会多一些，使其手之所演、目之所视、耳之所听、鼻之所嗅、心之所想融为一体。学生有了直观的体验，何愁学不通透！

三、 通过改进实验组织教学 提高学生思维严密性

朱熹说“学贵有疑，小疑则小进，大疑则大进”，波普说：“正是问题激发我们去学习，去发现知识，去实验，去观察。”而缜密、条理清晰的科学思维习惯，是提出问题、解决问题的关键，有助于提高学生的实验能力。在实验中，往往有一些客观因素使实验存在误差，在实验教学过程中，教师应当大胆改进这部分实验，对改进前后的实验进行分析，从而提高学生思维的严密性。

案例3 七年级上册第四章第一节“物质的构成”分子间存在空隙

书中实验：往一段封闭的细径玻璃管内注入近一半的清水，再沿内管壁缓慢注入酒精，标出酒精上液面位置。用手指封住管口，将玻璃管反复颠倒几次，使酒精和水充分混合。观察混合后液面与所标液面的位置关系。

在玻璃管反复颠倒的过程中，少部分液体会残留在大拇指上。当看到混合后的液面低于混合前液面时，部分学生会提出会不会是残留在手指上的液体使总体积减小的疑问，这个问题单从误差讲很难讲清。为了减小因颠倒产生的误差，笔者对此实验做出如下改进。

改进实验：取一段两端开口的细径玻璃管，底端封闭一个胶头，向管中加入1体积的水，挤压胶头排尽空气，再向里面加入1体积混有红墨水的酒精，将橡皮筋调到与液面相平，挤压胶头，使它们充分混合，观察混合后的体积变化。

学生是学习的主体。我们在教学中要鼓励学生基于自己的理解提出原生态的问题，敢于质疑，勇于争辩，把学生从固有的思维框架中解放出来，使学生敏捷地、主动灵活地、创造性地思维，有利于发展学生观察、比较、归纳的能力，有助于提升学生学习的广度和深度，有利于激发学生创新能力的跨越性发展。

四、 通过创新实验组织教学 促进学生主动学习

麦克斯韦说过：“实验的教育价值常常与仪器的复杂性成反比，学生用自制仪器，即使老是出错，也常常比人们用细心调整的仪器易于学到更多的东西。”

将书本中步骤明确的实验改为学生自由设计的实验，是提升学生创新思维的有效途径，因此积极鼓励与支持学生设计实验，动手操作实验对增强学生的综合实践能力、创新能力以及对科学本质的理解具有十分重大的意义。

学生在自己设计实验制作实验仪器的过程中，必须要先理解实验原理，然后还要进行反复改进实验用具、操作实验仪器、观察实验现象和分析实验结果等活动，使自己的操作能力、观察能力、思维能力都得到了锻炼与加强。在这个过程中，为了得到理想的实验结果，学生必须认真的观察，又必须有合乎逻辑的思维指导。为了合理地动手操作，必须有这种科学思维的指导，而在科学思维指导下的熟练操作往往是创造能力得以产生的基础。

案例4 八年级上册第二章第三节“大气的压强”自制抽水机

书中原型：离心式抽水机，利用营造的内外气压差把水抽上来。

创新改进1：

取一根长30厘米，内径1厘米的两端开口的直塑料管，上端用直径为1.2厘米的玻璃珠盖住开口，然后用棉纱布将玻璃珠包裹，再用橡皮筋捆绑，把纱布和玻璃珠一起固定在塑料管的上端。

然后，把塑料管的下端浸入水中，手持塑料管使其在水中快速地上下运动，很快在塑料管上端与玻璃珠交界处就会喷出水来。

原理：当塑料管向下运动时，上方的玻璃珠因为惯性，会与塑料管的上口错开一个口子，此时水进入塑料管，会将管内的一部分空气从上口挤出；当塑料管向上运动时，玻璃珠因为重力，又会把上口封闭，管内的水因为重力会下降一些，使此时管内的气压变小，从而产生内外气压差，把管内剩余的水托住；当塑料管再次向下运动时，玻璃珠因為惯性，又与塑料管的上口错开一个口子，管内的水也因为惯性留在原处，但相对于向下运动的塑料管则向上运动，从而把管内的空气又一次挤出，产生内外更大的气压差，如此不断往复，水位不断上升，最终水从上口喷出。

创新改进2：

把玻璃珠、纱布、橡皮筋去掉，其他均同上，直接用大拇指控制塑料管上口的开闭。当塑料管在水中向下运动时，大拇指把上口打开，当塑料管向上运动时，大拇指把上口封闭，如此不断往复，很快就把水“抽”上来。

这个创新实验把“抽水机”“搬进”了课堂，非常简易地演绎了“大气压和惯性”的科学本质，学生在教师的指导下，用自己制作的仪器在尖叫声中愉悦地完成实验、透悟科学的本质，使他们的内心升腾起无比的成就感和自豪感。学生在“动手中动脑”、在“动脑中提炼”，极大地促进了他们疑难问题的解决、创新思维的培养和综合能力的提升。

总之，“实验”是科学课改永恒的主题，实验的改革有助于学生观察能力、思维能力、创新能力和综合分析能力的培养。实验所起的作用和其地位非常重要。在缺少理解基础的课本难点的衔接处“增设”一个恰当的实验，可起到“此时无声胜有声”的作用，其直观和震撼的效果非语言所能及。“模拟实验”尽可能做到真实地去“模拟”，可有效替代“真实情况下不能或不便完成”的实验，使学生拥有“身临其境”的感觉，认识自然会更深刻。“改进实验”可以弥补原有实验留下的一些不足，使实验更加严谨、科学。“创新实验”完全调动了教师和学生主体的创造性，打破了思维的禁锢，实验原理的指导仅仅是吊着风筝的一根线，而教师和学生思维的风筝可以尽情高飞，让思维的火花尽情绽放，派生出许许多多的符合原理的新的创意和新的作品来。因此，加强实验教学以及改进和创新实验教学是提高教学水平和质量必不可少的环节，同时也是我们每个科学教师在教育教学中都应该不断思考的问题。[□][◢]endprint