科學是一門實驗學科,實驗是科學的靈魂乃至生命。因此。充分發揮實驗優勢、挖掘實驗資源。在實驗的情景與氛圍中培養學生的探究能力。是最為有效的教學方法。要提高學生探究樂趣,實驗教學就要從以教師為中心、書本為中心、課堂為中心的驗證性實驗中走出來:倡導以問題為中心,開展實驗的探究性教學。教師應如何進行實驗探究,一般可以從以下幾個方面著手。
一、質疑實驗,實現探究
發明千千萬,起點是一問。良好的問題情境,能引起學生認知結構上的不平衡,造成學生心理上的懸念,從而喚起學生的求知愿望和激發學生的探究欲望。例如,在介紹托盤天平的使用時。可設置以下問題情境:在使用天平前,為什么游碼必須放置在“0”刻度線上?稱量物體時,為什么必須是左盤放物體、右盤放砝碼?物體和砝碼左、右調換一下行不行?讓學生親自研究、親自實驗、親自得到結果。體驗成功的喜悅。同時,也可誘發思維活躍的學生產生新的疑問,為什么砝碼要用鑷子夾取?如果沾上污物,又會出現什么結果?
又如,在量筒的實驗操作中,為什么視線一定要與凹液面的最低處保持水平?在量一定量的液體時,仰視、俯視會出現什么結果?因此,質疑實驗。給我們提供了實驗探究的素材。也是實現創新的一條重要途徑。
二、打破常規,實現探究
傳統的實驗儀器由設計到推廣已經有100多年的歷史,人們在使用每一種儀器的時候,往往能夠牢牢記住儀器的用途。卻缺乏對為什么一定要用該種儀器的質疑。這種視經典為權威的思想和不自覺的意識,往往就是教師缺乏創意的癥結所在。因此,打破常規,開拓思想,探究創造之門定會向我們敞開。
如以氫氣的制取為例。傳統的發生裝置是由試管和長頸漏斗組成的。可否調換其他儀器來設計裝置呢?經過教師和學生的共同探討。可得出許多可行性的實驗方案:試管可換成錐形瓶、廣口瓶,也可用任何一種形狀各異的玻璃瓶。于是自然地引入葫蘆狀的啟普發生器。此外,還啟發學生,如果不小心打破了試管的底,能否進行這個實驗,還需要什么儀器,家里有沒有可代替的器具?經過探究,學生知道了利用燒杯或家里的玻璃杯等。和破試管一起也可組成裝置。用于制取氫氣。經過學生的探究,不同的實驗儀器連接成多種切實可行的制取氫氣的實驗裝置就誕生了。還有收集裝置的變化,可用洗氣瓶代替集氣瓶,進行排空氣法收集、排水法收集等。這些簡單的設計能給我們很大的啟示,傳統并不一定是權威,打破常規,無疑也給我們提供了實驗探究的課題和實現創新的一條重要途徑。
三、改進實驗。實現探究
中國科學院院士朱兆良說:“如果人云亦云,就永遠不會超越,只有形成自己的思路、思想,多方面看問題,才能超越前人。”對一個傳統的實驗裝置的可行性是不容質疑的,但有時或多或少也會存在一些問題。例如,有的實驗裝置連接的儀器,會產生有毒的尾氣,操作不方便;有的實驗反應時間過長。不利課堂教學等。這些又為我們提供了探究的材料。如在一氧化碳還原氧化銅的傳統實驗中,需要預先制取CO并收集在貯氣瓶中,儀器繁多、操作煩瑣、所需時間長且現象不明顯,還要吸收尾氣,否則會影響師生的身體健康。據此。可對此實驗實行如下改進:事先在實驗室用排澄清石灰水的方法制備一瓶CO。瓶內留有少量的澄清石灰水,用橡皮塞塞緊。然后,準備一個與上述一樣大小的單孔橡皮塞,孔內插上一根與孔一樣大小的玻璃管。在橡皮塞上端的玻璃管用橡皮膠頭密封,另一端玻璃管上繞上銅絲。待用。在課堂教學時,將玻璃管以及銅絲一起在酒精燈上加熱,使銅絲變黑。迅速用這個塞子塞緊盛有CO瓶子的瓶口。此時,很快可以看到黑色變紅色,且瓶內的澄清石灰水變渾濁。此反應十分簡單明了,任何連接都不用,更不必擔心一氧化碳污染空氣。
還有鐵、銅、鎂與鹽酸反應的實驗,可將實驗改進為用投影儀配合來做。先把鐵絲、銅絲、鎂帶絞成相應元素符號“Fe”“Cu”“Mg”的字樣分別放入三個培養皿中,再把培養皿放到投影儀上。打開投影儀,然后再將鹽酸倒入培養皿。改進后的實驗優于原實驗,極大地方便了全體學生觀察實驗現象。可比性強,可直觀明了地看出這些反應的劇烈程度、氣泡的大小等。因此,改進實驗又是我們實現探究的一條重要途徑。
四、合理演示危險實驗。實現探究
在一些實驗過程中,常由于物質化學性質的特殊性,不僅使實驗增加了難度,而且還有一定的危險性。很多教師也盡量避開這些實驗,只是填鴨式地給學生正確的理論與方法。殊不知。這些實驗的操作蘊藏著很豐富的內容可供學生探究創新。如在濃硫酸的稀釋過程中,如果向硫酸中加水會產生危險,但如何使學生看到操作的危險性呢?直接向硫酸中滴加水,沸騰而飛濺的液滴很小,持續時間又短,可視性弱,且又不符合實驗的規范操作。我就將這個危險實驗與學生講了,此時有學生就提出燒杯口用玻璃片蓋住擋一擋;也有的學生指出了該方案的不合理性。持反對意見。認為玻璃片蓋住了燒杯口,滴加水不方便。于是,通過學生的爭議,啟發我用玻璃漏斗改進了實驗:將少量濃硫酸放入燒杯中,在一大漏斗內壁貼上幾條pH試紙,然后將此漏斗倒立在燒杯上。用膠頭滴管吸足水。伸入漏斗管,接近硫酸液面時將水滴下,水立即沸騰,雖然飛濺的液滴還是很小,但在pH試紙上產生的紅色斑點能很好地說明水注入硫酸的危險性。此實驗安全、形象、生動,且富有啟發性。因此,危險實驗也是誘發學生實現探究的一條很好的重要途徑。
總之,實驗對學生有獨特的吸引力,教師要善于抓住學生的心理特點,捕捉實驗的特點,實現探究。在實驗過程中實現自我創新。