初中科学开放性实验教学的探索与实践

吴仕保

摘 要：随着新课程改革的逐渐深入，注重创新精神和实践能力培养的STEM教育引起教育界的广泛关注，实验在初中科学教学的地位、作用日益凸显。在初中科学实验课程教学过程中，探索科学实验课程的教学开放性已经得到越来越多的教育工作者的重视。就传统科学实验教学存在的问题，从教学实践出发，发现、剖析问题，不断改进初中科学实验教学方法，实施开放性的实验教学策略，提高学生动手能力、设计能力、分析和解决问题能力，积极探索教学质量的开放式实验教学的有效途径，为初中科学实验教学提供参考。

关键词：初中科学；实验教学；开放性；途径；实践

初中科学是一门通过实验演示验证知识原理的学科。通过实验教学的开展，学生动手操作实验，能够巩固和加深对科学知识的学习。初中科学实验课程的教学目的是通过实验演示、动手操作和实验总结等教学活动来印证科学基础原理，帮助学生理解，巩固知识。在探索初中科学课程实验教学过程中，初中科学课程开放性实验教学的重要性不言而喻，因此探索开放性实验教学模式对当前初中科学实验教学具有十分重要的現实意义和参考价值。

一、传统实验教学模式的局限性

在初中科学课程实验教学中，为了克服实验过程系统性和繁琐性的特点，积极探索和采取新颖、高效的教学手段是目前发展的主要趋势。在传统的“封闭式”实验教学过程中必将或多或少地受到教学条件、教学观念和教学方法的禁锢。

1.传统“封闭式”实验教学有时间的局限

受应试教育的影响，价值取向的偏差，为节省时间，有些老师自己“讲”实验，或让学生“看”实验。有时学生只能在课堂中完成实验的部分步骤。造成学生对实验感受不深，仪器操作不会，问题理解不深入。比如说凸透镜成像实验，在传统实验教学中，老师先讲实验过程、注意事项等，留给学生动手操作的时间大概只有15～20分钟左右，而学生在这15～20分钟内根本无法完成凸透镜成像实验的全部内容。

2.传统“封闭式”实验教学有场地的局限

很多科学实验因为受到教学场地的限制，都在特定的实验室内进行，限制了学生自由开放的学习个性。初中生对事物有着很强的观察力和好奇心，而传统“封闭式”实验教学无法为学生提供必要的实验场地。问题长期得不到“解决”就会让学生慢慢失去学习科学的兴趣和动力。

3.传统“封闭式”实验有教法的局限

传统实验教学中，实验之前教师会把实验的目的、实验原理和实验步骤等内容先灌输给学生，把实验仪器的正确使用方法和存放方式讲解给学生。学生按照教师所提供的实验步骤进行实验，一般来说这种教学方式下，学生的实验过程会比较顺利。然而，学生对实验过程的感受不深刻，对实验问题的研究和理解不透彻，长此以往，学生对于实验课程的重视度也就不够，学生对于实验的积极性也就无法发挥。

二、开放性实验教学的基本要义与要求

1.开放性实验教学基本要义

（1）实验过程的开放性

首先，学生对于实验课题的选择应根据自己的兴趣进行选定；其次是实验仪器、实验设备等开放性，是指学生对实验了解之后自己选定实验仪器和设备；除此之外，实验步骤制订、实验操作过程、分析实验数据和总结实验结论都应当具有开放性。

（2）实验场地的开放性

开放性实验教学可以试图改变实验场地的限制，可以理解为课内实验与课外实验的相互结合，或者校内实验与家庭小实验相结合。实验场地不仅仅局限于学校提供的实验室。

（3）实验室管理的开放性

设立开放性实验室的积极作用主要是能够在非实验时间向学生开放。学生做实验不再受到教学时间的限制。学生可以利用课余或节假日时间进行实验，提高实验仪器的使用率，发挥实验室的教学效益。

2.开放性实验教学的要求

（1）转变实验教学理念，实验的主体为学生

学生在实验过程中，不仅要对实验现象进行观察记录，更需要实际动手操作。如果学生只是机械地在一旁观看，学生对知识的理解就没法更加深入。教师应该通过改变初中科学实验过程中学生所扮演的身份，从我观看实验改变成为观看我实验，积极提高学生的参与度，增强学生的主体意识。因此，教师应该在实验教学过程中更多地为学生创设实验动手机会，让学生在自己操作实验过程中，理解实验流程，体会实验的原理，加深知识印象，积极探索学习。

（2）改进实验教学方法，突出操作与探究

以往实验教学教师大多用“讲实验”代替“做实验”或重视只讲解和演示，实验中多数学生沦为“沉默的观众”，或者小组合作实验中只是个别人动手操作，其余是看客。而开放性实验就是要将以往验证性实验改为探究性实验，让学生真正在探究中发现真问题，开展真探究，追求真结论。

教师在学生实验操作过程中可以适当设计提问，让学生边思考边实验，促使学生认真观察实验现象，发现实验原理，探究实验本质。重视初中科学课程开放性实验教学的重要性就是要求教师在完成教学任务的前提下，从实际与现实的角度考虑实验对于理论知识的巩固作用。教师能够熟练且准确地掌握实验内容对于理论知识的积极作用，能够扬长避短，促进学生理解基础知识。

三、开放性实验教学的实践策略

1.实验过程开放，培养科学探究能力

兴趣是最好的老师。当然科学学习的过程中，兴趣也是最重要的，对于初中生来说，正处于青春萌动期，对一切新鲜事物都有强烈的好奇心。在科学教学过程中我们要利用学生的好奇心，促进探索科学知识的求知欲。科学实验探究一般有如下几个步骤：

开放性教学就是改变学生学习方式，注重鼓励学生发现问题和提出问题。学生只有具备了发现问题和提出问题的能力，才能真正成为学习的主人，成为一个善于思考、独具个性的学习者，而不只是知识的容器和考试的机器。

比如在滑轮教学初期，给学生两个滑轮，让他们设计两种方法将一物体提升一定高度。学生在分组讨论方案时，有的小组就设计了一个同学用手拉着一个滑轮，另一个同学把线穿过滑轮向下拉起物体到一定高度。另一组同学就设计了一个同学拉着绳子一端，绳子穿过滑轮向上拉起了物体。实验完成后，让他们各组同学阐述自己设计的方案有哪些优点。通过对比两组实验方法的优缺点可以很好地突破本课的教学重难点。

本堂课利用开放性的实验教学，改变了以往沉闷的教学模式，学生学习的主体性得到了提高，学习的效果也非常好。这种实验模式加强了对学生的思维能力、探究能力及创新能力的培养。

2.实验时空开放，激发学生探究兴趣

目前我们科学教学主要的主阵地还是在课堂上，这种阵地式的教学模式在落实科学知识过程中经常是被动的、机械式的。科学知识的学习过程应该是一个探究求知的过程，这就要求我们学会转换求知的阵地，扩充求知的时空。

比如我们在进行凸透镜成像的教学过程中，我们可以让学生在家里用照相机拍摄远近不同的物体，观察拍摄后物像有何差异，在比较的过程中学生就会认识到物像的远近影响到成像的大小。通过这种家庭式的小实验让学生对新知产生好奇心，激发在课堂中探究新知的欲望。

3.实验内容开放，渗透STEM理念教学

STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四门学科的融合，STEM教育鼓励学生在真实情境中开展科学探究，采用实验设计、創意发明、手工制作等方式进行学习。其中科学在于认识世界、解释自然界的客观规律。科学问题本就源于自然，同时科学知识又是在不断进步和更新的。这就要求我们在进行科学教学过程中既要注重科学知识的学习，又要培养学生探究新知的能力。

现有的科学教材中只是规定了对“凸透镜成像”的实验内容。但是在我们学习了单个凸透镜成像的情况后，很少会有老师在课堂去让学生完成两个凸透镜成像实验。其实在我们的日常生活中我们反而会经常接触到双镜头的物体，比如说显微镜、防盗门上的猫眼等，那么我们就可以布置学生在课后或回家去完成双镜头的实验。并利用自己所学知识解释显微镜、防盗门成像原理。这样的开放性实验拓展了学生的思维深度，培养了学生的创造性思维能力。同时也让学生培养了将科学知识应用生活的能力，积极深化学生对知识点的学习和理解。

4.实验方案开放，提升高学生思维水平

传统“封闭性”实验是指学生按照实验指导书上规定好的步骤进行实验，老师在旁边指导完成，在方案上学生没有思考的空间。开放性实验中方案的设计则完全是由学生自主完成，包括实验需要的器材、实验可以出现的异常情况、实验方案设计需要查阅的资料等都需要学生自己去思考讨论完成。

例：二氧化碳的制取实验。教材中采用石灰石和稀盐酸作为原材料进行制备二氧化碳的实验。在实验开始之前，为了积极探索实验的趣味性和互动性，教师可以让学生完成方案的设计：我们制备二氧化碳时一定要使用石灰石和稀盐酸吗？如果不使用这两种材料制备二氧化碳，还可以使用什么原材料？谁还可以设计其他制备二氧化碳的方法？学生可以根据前期学习完成其他方案：比如用碳燃烧方法。学生可以相互讨论这种方案的弊端：碳的燃烧不方便收集所有的气体，如果碳的燃烧不充分，则容易生成一氧化碳。再比如用碳酸钙高温分解的方法制取二氧化碳。但是用碳酸钙高温分解的方法制取二氧化碳对温度的要求非常高。在高温分解过程中，实验人员不宜靠近实验设备。通过对两种实验设备的逐一分析，进行排除。不仅对所学习过的知识进行复习和巩固，而且还可以使学生明白三种方法的区别和实验条件，最后才会理解在当前实验条件下，只有通过石灰石和稀盐酸发生化学反应收集二氧化碳，才是最安全最高效的。这个过程中教师既有提问又有解惑，学生有参与，有互动，有讨论，大大提高了实验教学效率。

综上所述，在当前教育背景下，很多教师对于应试教育残留的升学率，仍然怀有执着的坚持。因此教师对于科学实验的理解也存在一些误区，他们通常轻视了科学实验对于理论知识起到的相辅相成作用。因此，在初中科学实验教学过程中，教师应该积极探索开放性实验教学，把握和明白学生是实验教学的主体，改变教学方法，调整教学方式，端正实验教学态度，使学生的实验时间和空间受到最小的束缚，尽情发挥学生的实验设想和实验设计能力。在初中科学实验教学中积极探索开放性实验教学方法，教师应该增强重视开放性实验教学的重要性的不可替代性。

参考文献：

[1]李采青.初中科学开放性实验教学的探索与实践[J].教育教学论坛，2013（6）：197-198.

[2]朱世坤.开放性实验教学模式的探索与实践[J].大学物理实验，2007（2）：86-89.

编辑 杜元元