改进科学课堂实验 提高实验效果

蒋天顺

【摘要】初中科学是以实验为基础的学科。做好科学课堂实验不仅可以帮助学生正确认识事物及客观规律形成的过程，掌握科学知识，而且可以培养学生观察、分析和解决实际问题的能力。科学教材中设置了大量实验，为实验教学提供了有力保证。但也有一些实验存在不足之处，影响了实验效果，需要我们在实际教学中进行改进。本文就课堂实验教学中，对实验装置、实验材料、实验方法等方面的改进做了一些探索，与同行商榷，旨在抛砖引玉。

【关键词】科学   实验   改进   探索

初中科学是以实验为基础的学科，实验在科学教学中有难以替代的功能。做好科学实验不仅可以帮助学生正确认识事物及客观规律形成的过程，掌握科学知识，而且可以培养学生观察、分析和解决实际问题的能力。为此，科学教材中设置了大量可探究、生动有趣、操作性强的实验，为实验教学提供了有力保证。但也有一些实验，存在着实验装置的设计，实验材料的选取，实验方法的选择等方面不够理想的事实。导致了实验现象不明显;或者实验操作难度大，成功率低;或者实验时间长课堂内无法完成;或者材料成本高，消耗大，实验室未能及时配备而无法开展等等的现象，从而大大影响了课堂实验教学的效果。因此在教学实践中对课堂实验进行大胆地改进和积极地创新就显得十分必要了。下面谈谈我在课堂教学中，对实验装置、实验材料、实验方法等方面的改进所做的一些探索，与同行商榷，旨在抛砖引玉。

一、改进实验装置

设计实验装置要力求：操作简单，现象明显，步骤较少，实验时间较短。教材中有些实验装置的设计存在一些不尽人意的地方， 若加以改进，可使得实验更省时环保，操作更方便，方法更简单，现象更明显，说服力更强。

例如七年级（上）124页为了说明分子之间有间隙而设计的这样一个实验，此实验有以下几个不足：（1） 往细玻璃管中加入酒精和水有难度，液面标注也比较麻烦; （2） 水和酒精混合前后液面高度差小， 多数学生看不清， 影响实验效果;（3）实验所用酒精量多， 消耗大;（4）用手指封住管口， 颠倒玻璃管时， 手指与药品接触， 而且还带走部分液体。这样， 既不符合实验安全要求， 又降低实验的可信度。针对这些不足，我对实验装置进行了改进。改进后的实验步骤：（1）在锥形瓶中倒入适量水;（2）在一支小试管中加满酒精， 并用塑料薄膜和带细线的橡皮筋封住小试管口;（3）将小试管放入锥形瓶中;（4）将带有长颈漏斗的橡皮塞塞紧锥形瓶口， 用滴管在长颈漏斗中加水致玻璃管上端，并滴一滴红墨水;（5）拉细线打开小试管口。 酒精因密度小而上升与水混合， 玻璃管内液面逐渐下降。

改进后，不仅液面下降很明显，还能体现液面下降过程;酒精消耗少; 实验过程安全，可信度高。與原来实验相比效果明显提高。

又如红墨水扩散实验。原实验如图：缺点：（1）注射器伸入烧杯底部过程中，已经有一部分红墨水渗出扩散，干扰实验结果;（2）扩散是无型的，没有具体的量化指标来比较扩散的快慢，容易造成视觉误差;（3）用烧杯装水，量较多，红墨水在水中扩散的实验需要较长的时间，

改进后的实验：（1） 将两支规格相同下端密封的细玻璃管固定在一起，分别装入相同体积的热水和冷水;（2）用注射器在细玻璃管下端同时注入红墨水，观察红墨水扩散现象。改进后的优点：（1）细玻璃管代替烧杯，较短时间内出现实验现象;（2）实验微型化，节约药品，符合节能理念;（3）可以用红墨水上升的高度，定量得出实验结论;（4）直接从玻璃管下端注入红墨水，避免注射器伸入烧杯下端过程中，红墨水渗出干扰实验结果。达到了省时，节能 ，现象明显，便于理解的实验效果。

二、改进实验的材料

选取实验材料时，既要力求做到：材料容易获得，装置简约，药品便宜易得， 更要尽可能提高实验效果。对教材中有些实验的材料加以改进，不仅可降低实验难度，还能使实验效果明显提高。

例如：演示气体对外做功，内能减少的实验。教材中原来实验是在吸滤瓶内装入少量的水，并滴入几滴酒精。用气筒往瓶里打气，当塞子跳起时，观察瓶内变化。

按课本实验设计，当瓶塞跳起时，瓶内应出现白雾。根据此现象可以说明：物体对外做功，其内能会减少，温度会降低。然而当瓶塞跳起时，瓶内和瓶口出现的白雾并不明显，靠后面的学生看不见。出现此种现象的原因是：瓶内水的蒸发量不够，瓶内空气中的水蒸气较少所致。针对不足，我将瓶内少许的水和几滴酒精都换成酒精。改进后，由于酒精容易蒸发，当用力打气使瓶塞跳起时，瓶中就会冒出浓浓的“白雾”。实验可视效果极佳，成功率很高，学生容易理解。

再如：在七下科学第三章第七节有个影响压力作用效果因素的实验。实验采用了控制变量法的思想，选择了小凳子、海棉、砝码来完成这组实验。这些器材看似简单，可实验室很难配齐这套实验器材，我找到好几种海绵来进行实验，尤其在演示压力大小对压力作用效果的影响时，小凳子、小凳子加砝码分别压在海棉上，两次实验现象差异不大，不利于学生观察。针对这些，我更换了一些材料，对这个实验进行了如上图所示改进：在有机透明盒里放入一块海绵和砖块进行实验.实验时，通过观察海绵形变程度来比较砖块对海绵的压力作用效果.（1）比较图中a.d两次实验可以得出压力效果与受力面积有关，（2）比较图中a、b、c三次实验可以得出压力效果与压力大小有关。

改进后，压力大小和受力面积大小对压力效果的影响，现象明显，学生容易接受。

三、改进实验方法

科学实验主要目的是为学生提供感性认识材料，并在此基础上引导学生思考，从而形成科学概念和规律，有利于知识的建构。它要求现象直观、明显，需要较好的可见度，让班上每一位学生都能清楚地看到所演示的现象。                                                                                                               教材中有些实验难以做成功，或现象不明显。教师若对有些实验方法加以改进，可提高实验的效果。

例如科学八年级上册第四章第一节《电路图》中有 “电池短路”这一学生探究活动。该实验原型为：“用导线将一节干电池的正负极连接起来，用手摸一下导线，导线是否发热？”该探究活动的意图是让学生通过亲身实践来认识短路现象和体验短路的危害，从而得出必须防止电源短路。

不足之处：①发热现象不明显，对烧坏电路，引起火灾等更是疑惑重重。②没有可视性，不能作演示，电池浪费较大。为此，我改变实验方法，重新设计了实验。改进后的实验原理如图甲所示。A、B两点之间分别接上2A保险丝、铝丝线、细铁丝等（如图①、图②、图③）。为了便于进行短路时与不短路时的对照，突出短路的危险性，在电路中串联上一只小灯泡（额定功率与电源电压相同）L与开关S2  ， 实验步骤如下：

（1）用一节9伏的干电池作为电源，在A、B两点之间接上一段2A的保险丝，并将保险丝绕在温度计的玻璃泡上，如图①与图甲配合。当闭合S1，断开S2时，A、B两点之间的保险丝与灯L串联，灯L发光，温度计示数升高不明显，15秒钟内温度上升3oC左右;当同时闭合S1、S2时，电源与灯L同时被短路，灯L不发光，温度计示数明显升高，15秒钟内温度上升30℃左右。

（2）用两节1.5伏的干电池串联后作为电源，在A、B两点之间接上一段长2厘米左右的铝丝线（剥去铝芯导线外的绝缘层，再取其中的一根即可。铝芯导线在一些电动玩具中很容易找到），如图②与图甲配合。当闭合S1，断开S2时，铝丝线与灯L串联，灯L发光，铝丝线无明显现象;当同时闭合S1、S2时，电源与灯L同时被短路，灯L不发光，铝丝线发红变亮并很快熔断。

（3）用两节1.5伏的干电池串联后作为电源，在A、B两点之间接上一段长2厘米左右的细铁丝，如图③与图甲配合。当闭合S1，断开S2时，铁丝线与灯L串联，灯L发光，细铁丝无明显现象;当同时闭合S1、S2时，电源与灯L同时被短路，灯L不发光，细铁丝发红，当把火柴头接触细铁丝时，火柴马上被引燃。

改进后的实验将短路现象及其产生的发热，烧坏电路，引起火灾的后果展示出来，学生对短路及其危害有更深刻认识。

对现行教科书上的课堂实验进行改进是一件不易的事情。尽管如此，只要我们在平时的课堂教学中，根据学生的认知水平、学校的现有教学条件以及课堂教学的需要，遵循让实验教學更加安全、有效、简便、易行、生动、有趣的原则，从改进实验装置、实验材料、实验方法等方面着手，还是能够取得一定成效的，对提高课堂实验效果起到积极作用。

【参考文献】

[1]毛宗包，“它山之石，可以攻玉”——浅谈初中科学实验改进与创新，教学研究，2011

[2]沈雪琴，改进部分科学实验提高师生的探索能力，绍兴市初中科学研修网，2012

[2]林元朝. 优化科学教材中实验，增强实验教学有效性，全国实验论文评比二等奖，2011.7.

[3][4]项红专.中学科学探究教学的策略与艺术[J].浙江大学出版社，2010（9）