浅谈优化实验仪器和实验教学

◎陶思思

一、《物质的密度》实验教学实例

1.教学内容：浙教版七年级上册科学第四章第三节《物质的密度》第一课时。

2.教学目标：理解密度的概念，公式和单位。

教学重难点：通过探究实验，利用比值定义法得出密度的概念。

3.实验教学设计：笔者安排了8组学生合作实验，分别测定10

毫升、20毫升和40毫升液体的质量（其中6组是水，2组是一定浓度的盐水），并要求学生测量并计算液体质量和体积的比值，通过学生小组合作实验建立物质质量和体积之间的比值关系，。

4.实验结果：采集学生实验数据，笔者发现无法从中找到规律

并加以引导学生，并最终只能用理论数据进行分析得出结论。

在此之前，学生已经学习了正确使用量筒和托盘天平测量物质体积和质量，并进行了相应的实验操作练习。而学生在本节课堂上出现以下几个问题：（1）小组实验进度参差不齐，整体速度较慢，实验用时超过20分钟。（2）实验数据和理论值有较大差距。（3）缺乏实验情景，实验目的不明确，学生处于机械操作中，略感无趣。笔者最初意图通过小组合作测定水和盐水的质量，得出同种物质，质量和体积的比值相同，不同物质质量和体积的比值不同这一结论，但这样的课堂小组实验安排显然不能帮助学生建立并理解密度的概念，同时增加了学生的学习难度。

二、《物质的密度》实验教学反思

基于《物质的密度》教学设计尤其是实验教学设计，笔者做了以下几点关于实验教学的反思。

1.解读教材安排意图 教材是师生共同的学习资料，教师作为学生学习的引导者，更应当尊重教材，理解教材，研究教材设计意图，建立教材内容之间的内在联系，使其更有利于学生学习，发展学生思维。密度是初中阶段比较抽象的一个概念，是初中阶段第一个通过比值定义法得出的概念，学生在理解上存在一定的难度。教材通过比较相同体积的铜铁铝的质量，引导学生从生活中熟悉的材料出发感受相同体积物体的不同质量，该实验简单易操作，实验可见性强，学生也有类似的生活经验做铺垫（如：相同体积的泡沫和铁块，其质量不同）。相同体积的不同物质，其质量的大小是由物质本身性质决定的，这是物质的一种特性。设计一定的实验情境，并进行教材中简单易操作的课堂实验，便于建立物质质量和体积之间的关系，学生也可明确可用比值定义法得出密度的原因。教材在得出概念后设置活动，学生继续计算单位体积的铜铁铝的质量，再次确认不同物质单位体积的质量不同，教材内容安排上衔接自然，层层递进。

再如浙教版九年级科学上册《化合物之间的相互转化》一节教材介绍溶洞，并安排鸡蛋放进盐酸中的实验，溶洞的形成是碳酸钙和二氧化碳和水的反应，这与鸡蛋壳中碳酸钙和盐酸反应的实质是一样的。理解教材设计意图，建立教材提供的情境和教材实验之间的内在联系，使教材内容衔接更合情理，学生顺其自然学习。创设合理的实验情境，避免机械化的实验操作，让学生在明确实验的意义的基础上进行实验操作。

2.重视实验误差分析 《物质的密度》一节教学中，笔者对于学生给出的和预期结果之间有一定偏差的实验数据没有进行分析和给与恰当的评价。探究实验教学中，理论和实际大致相符合的实验结果有助于促进学生对知识的学习。当理论和实际现象有较大偏差时，引导学生对实验结果进行正确分析有助于提高学生的实验技能和思维能力。学生从仪器选择和实验原理以及数据处理等相关环节中寻找数据偏差的原因，并且对其中主要的误差原因加以分析，并可以再此基础上思考降低实验误差的实验方法，选择合适的实验仪器，优化实验。对实验误差原因进行正确分析，能够促使学生生实验技能和思维能力等方面得以提升。讨论说明实验误差中所具有的系统误差和偶然误差等内容，并且也需要其误差能够有效减少［1］。

较为常见的是学生在进行误差分析和理解的时候，往往会认为简单认为是自己在具体实验的过程中的错误操作，这就需要教师对学生加以积极引导，能够促使学生对误差分析的角度加以转变，促使学生对“实验精度”及“仪器精度”等内容加强关注。在实验数据和理论数据等方面存在不一致情况的时候，需要学生去除对“误差”的片面化和极端化的理解。

初中科学探究实验的时候，学生在实验的过程中，精力需要更加集中，根据实验的具体步骤能够在操作的时候有条不紊，并且在对数据处理的时候，更加精确，一些科学探究实验在具体实施的时候，对操作的动作快慢的程度也具有较高的要求，并且也需要能够把握时间。按照实验的顺序将需要进行测定的数值测量处理，并且将这些数值记录下来。在对数据整理的时候，如果其中出现不合理数据的话，就需要对数据进行再次测量处理。选择最佳数据处理方法是促使实验的过程中，误差具有比较大程度减少的重要处理方式，选择好的方法对数据进行更加有效地处理，也能够促使其中所具有的误差现象得到较大程度减少［2］。

三、结语

科学学习的过程中始终需要将探究作为其核心的部分，而只有在实践操作和亲身经历之后，才能够具有更加深刻的理解和记忆，并且以实验探究为主的学习活动是学生学习科学的重要方式。然而，学生在探究实验的过程中出现错误数据的时候，教师通常情况在尊重科学的事实和真理的基础上，教师不会对学生的实验数据加以直接否定，而是将其主要的原因归结于“误差”。教师是课堂的组织者和指导者，教师的教学方式要能够体现科学精神和科学价值观。在对学生进行科学探究教学的时候，要优化探究实验教学，提高学生实验技能，并引导学生正确分析实验误差。此外，教师对实验仪器的选择，将直接或间接的影响实验教学的效果。