芻談演示實驗教學中有效地處理暗箱實驗

倪雪斐

摘要：在科學課中，經常碰到解暗箱的實驗,也就是一類比較抽象的演示實驗,而此類實驗,一直是我們科學教學中的難點,原因初中學生的抽象思維能力很弱，對于暗箱缺乏主動而有效地思維建構能力。基于這一原因,本文通過利用實驗模型、變演示實驗為學生分組實驗、運用類比法等幾方面來有效地處理暗箱實驗。

關鍵詞：暗箱實驗；課堂教學；有效處理

科學是以觀察實驗為基礎的學科，學習科學有許多方法，觀察實驗則是最根本的方法，但是，在課堂上，有許多實驗是無法實現的，也就是說，在科學課中，經常碰到解暗箱的實驗。教師在面對這類課的教學時，常常感到很被動，原因是，初中學生的抽象思維能力很弱，對于暗箱缺乏主動而有效地思維建構能力。而如果直接把暗箱打開，毫無疑問又不可能達到老師預期的教學目標，那么，如何在科學課堂教學中有效地處理暗箱實驗呢？本人從以下幾個方面，對實驗教學的有效性的處理的幾點體會。

一、 采用模擬實驗，提高暗箱實驗的教學效果

在課堂上，有許多實驗是無法實現的，有關人體的實驗就是這樣，在教學中，我們無法直接用人體來進行有關實驗。人體是一個暗箱，在課堂上，不可能直接打開人體這個暗箱，看清楚里面究竟有些什么，以及體內器官究竟怎么活動的，這就使得有關人體許多知識的教學，教師只能利用圖片或動畫，以講授的方式來進行，從而使得教學效果打了折扣。為了提高教學效果，教師巧妙地設計了一個模擬實驗，利用實物模型與人體呼吸機制的認識。所謂模擬實驗是根據相似理論，先設計與自然事物和自然現象及其發展變化過程相似的模型，然后通過對模型的實驗和研究，間接地認識事物的性質和規律性。

例如，我在講述人體肺部的壓強的變化是通過怎樣的途徑來實現變化時，首先讓學生做吸氣和呼氣動作，感受胸腔的變化，然后用模擬實驗來完成這個實驗。由于膈肌變化導致容器中壓強變化，空氣進出容器（氣球體積變化）的過程，然后在利用動畫課件，顯示呼吸運動整個過程中人體內部發生的各種變化，原本比較抽象的實驗，通過我較形象的實驗模型的演示，相信學生容易接受枯燥的知識。由此可見，模擬實驗在科學研究和科學教學中是十分有用的，教學中由于引入了模擬實驗避免了教師“一言堂”的現象，使學生變被動聽講為主動地探究，同時，還能增加課堂教學的說服力，提高學生學習科學的興趣。

二、 變演示實驗為學生分組實驗，有效地體驗暗箱實驗

心理學家皮亞杰說過：“要讓學生動手做科學，而不是用耳朵聽科學或用眼睛看科學。”只有體驗和實踐，才能有所創新。把我們的感受告訴學生，不如讓他們在活動中親身體驗。學生在自己說服自己，自己感受自己，自己戰勝自己的活動體驗中，能更快捷地走向成熟。基于這種思考，在實驗條件允許的情況下，我把凡是新教材中的演示實驗最大限度地轉化為學生分組實驗。

例如，牛頓第一定律是在實驗基礎上，用推理想象的方法概括出來的，又因為學生由于局部的經驗，存在著力是維持運動的原因的前概念。這一前概念對于建夠“力是改變物體運動狀態的原因”這一思想會起到阻礙作用，對于這種暗箱實驗問題，我并沒有直接將正確的結論強加給學生，而是先讓學生暴露自己錯誤的前概念。在這基礎上我再引導學生進行自主探究，通過有控制的實驗獲取正確的結論。具體片段如下：在“牛頓第一運動定律”的教學中，以往“斜面實驗”都是教師在講臺上做演示實驗，學生觀察，小車在不同的水平面的運動情況。然后引導學生思考：為什么在表面粗糙程度不同的水平面小車運動的距離不同？再跟學生一起得出：平面越光滑，小車運動的距離越大。在這個過程中，且不說實驗能否是全體學生都能觀察清楚，而且操作的可靠性不夠強（如小車在斜面上是否都是靜止下滑等），更主要的是學生沒有主動參與到這個實驗中，沒有深刻的體驗。為了更好地理解牛頓第一運動定律。我引導啟發學生來探究“運動的小車所受摩擦力越來越小的時候，小車的運動速減小的更快還是更慢？如果這個問題弄清楚了，就可以順著這個方向推理想象，得出并理解牛頓第一定律。所以，這個問題的探究過程必須是學生親自動手來理解體會。通過學生分組實驗，根據他們的實驗、觀察、思考，提出了實驗中要收集那些證據來證明假設是否成立，提出了該如何控制好實驗變量，如讓小車從相同高度滑下，小車開始下滑時給小車的力要相等，水平面上的粗糙程度要控制好，毛巾要注意正反面要統一好等，這些都是學生在動手過程中體會到的。如果沒有讓他們自己親自做實驗，就不會提出這樣的真知灼見。有了前面的動手實驗的基礎，后面的推理過程也顯得順利成章，這要得益于學生真正理解了整個實驗過程，即當摩擦力越來越小的時候，小車的速度是減小的越來越慢。則當摩擦力為零時，小車的速度就不變了。牛頓第一定律本身就是一個在理想狀態下的運動定律，對學生來講也是比較難的一個內容，但是通過這樣的實驗探究，學生體會了這個定律得出的過程，因此他們對這個定律理解的越深刻，掌握得越好。通過這樣探究性實驗活動，不僅激發學生學習科學的興趣，形成自主學習的內動力，并且幫助學生形成科學概念，獲得科學知識，培養學生實驗能力。增強了實驗教學的有效性。

三、 巧妙運用類比方法，有效地處理暗箱實驗

教科學的關鍵在于教會學生科學地思維，類比是人類探索未知事物有效的思維方法，也是聰明人經常運用的思維方法，它能夠幫助我們觸類旁通，將表面上看上去風馬牛不相及的事物建立有機的聯系。在教學課堂中，有效地利用類比的思維方法來啟發學生進行思維活動，讓學生試著去探索，借助直覺思維和聯想思維，引出一個新的概念，從而有效地培養了學生，觀察能力和推理意識，激發了學習的學習興趣。

例如，在“電壓的測量”一節教學中，對電壓概念的建立，對初中學生來說是一個很抽象的概念，若直接給出定義，學生很難理解，這時候，我巧妙運用類比方法，很輕易地解決實驗暗箱問題。我是先讓學生看“抽水機抽水示意圖（圖1），與學生一起了解圖中出現的主要設備和工作過程。然后再展示一個簡單的實物電路圖（圖2）并將這個電路轉化成如圖4電路，教師要求學生根據圖1和圖3的相似性分組寫出兩個圖相對應的內容，并填寫在學習任務單上的表格（表格略）

在整個教學活動中，教師以現實生活中的水路作為類比對象，創設了“水路”與“電路”的類比情境。這種做法不但使教學過程的設計合乎科學的邏輯，而且并不影響知識目標的達成，更重要的是它能使學生的科學思想得到有效的訓練。

總之，暗箱實驗是比較抽象的演示實驗，為了提高課堂教學的有效性，教師在實驗教學中應該大膽嘗試，通過實驗真正做到：“學生力所能及，教師避之；學生力所難及，教師助之；學生力所不及，教師為之”的新課程理念。所以，加強科學實驗中的暗箱實驗教學，是提高科學質量的十分有效的途徑，對提高學生抽象邏輯思維能力很有幫助，能為學習高中知識打下堅實基礎。因此，初中科學教學中，應大力推廣加強和優化科學實驗教學，從而進一步提高科學教學質量。

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（樂清市蒲岐中學）