對科學課“分子之間有空隙”實驗的再思考

摘要：科學課實驗是體現科學本質、落實學習過程與方法的重要載體。在實際教學中，由于教師過多地關注學生能否記住知識，僅把實驗作為驗證知識的一種工具，忽視了實驗作為認知軌跡的作用，因此教學效果很差。實踐證明，教師應充分利用教學資源，讓學生學會在實驗中荻取科學知識和科學方法。

關鍵詞：實驗；過程；方法；改進

中圖分類號：G633.98

文獻標志碼：B

文章編號：1673-4289(2010)04-0045-02

問題背景

例題：小明通過學習知道了“分子間有間隙”。在家里他模仿課本實驗(如圖1)驗證這一觀點。他的實驗操作是：

①玻璃管中先倒入適量的酒精，再沿著管壁很快地倒入適量的水。用橡皮筋標記總體積。

②將玻璃管口密封起來，然后反復顛倒幾次，使它們充分混合，觀察總體積。

結果他驚奇地發現水和酒精混合后的總體積等于混合前的總體積。

(1)你覺得，卜明的實驗操作需要做哪些改進?＿＿＿＿＿＿。

(2)小明又找到下列三組物品，請你選取其中一組，并寫出你準備如何操作來驗證“分子間有間隙”。(其他需要的儀器可任意添加)

A：色拉油和水；B：方糖和水；C：黃豆和芝麻

寫出你選取的組別＿＿＿＿＿＿。

你的操作：＿＿＿＿＿＿。

這是以浙教版《科學》教材中七年級的一個演示實驗為載體，考查科學實驗的過程與方法的一道試題。在新課教學時，教師采用題中的實驗并從水和酒精混合后總體積減小的現象中說明水和酒精的分子之間都存在空隙，同時也說明了水和酒精分子的大小并不相等。

然而，學生的答題情況出乎我們的意料。筆者對一個班的答題情況作了統計，結果是，第一空能正確填對“玻璃管中先倒入適量的清水(近半)，再沿著管壁緩緩地倒入適量的酒精。用橡皮筋標記總體積”的只有3，57％，有21，43％的同學把水和酒精的次序換了一下，有10，71％的同學把“很快地”改為“緩慢地”，其余同學更多的是填了“用兩只100毫升的量筒分別量取50毫升水和50毫升酒精，將50毫升的酒精倒入水中，充分振蕩混合，讀取混合后的體積”：第二空填對“B”的只占28，57％，60，71％同學填了“c”：第三空填對的更少，只占25％，第二空和第三空的內容是有關聯的。為什么學生回答的正確率這么的差呢?從答題情況可以判斷，學生并沒有真正理解該實驗的過程與方法，只是記住了相關結論而已。

問題反思

測試題主要是想考查學生在獲取“分子間有空隙”的知識中所經歷的過程和探究的方法，希望改變學生機械地記憶實驗結論的被動學習方式，促進學生生動、活潑、主動地學習，從而培養學生的實驗能力和創新精神，給教師教學和學生的學習起到很好的導向作用。但從學生的回答來看。其科學知識和科學方法的形成過程缺失嚴重。

“分子之間有空隙”是浙教版《科學》課程七年級“存在的自然”和二級主題“物質系統的層次”下的學習內容。在此之前學生已經學習了大至宇宙、小至微小生物的細胞結構等內容，已初步接受了自然界的組成具有明顯的層次結構的觀念。但學生認識或接觸到的都是一些宏觀的現象，加上七年級學生的空間想象能力有限，使得分子的不可見性、不可觸摸性增加了學生懷疑的眼光。因此，對這種超出人類肉眼觀察范圍的微觀粒子的認識成為學生學習的難點。在教學這一內容時，教師一般是通過“酒精與水混合”和“黃豆與芝麻混合”兩個實驗，引導學生由宏觀推測微觀。不過，學生這時對知識的認識往往是淺層次的、表面的。加上一些教師過分看重利用演示實驗傳授知識，安排一個宏觀的模擬實驗敷衍了事，至于探究的過程與方法則全然沒有顧及。因此，學習效果很差。

杭州師范大學陳志偉博士指出：“把科學等同于科學知識，特別是事實性結論的簡單匯集，是一種靜態的科學觀。重視知識與技能的教師，只是文化的繼承者。把科學看成是人類的一種創造性活動，是一種動態科學觀。重視知識形成的過程與方法的教師：是文化的創新者。”我們希望每個科學教師都能成為“文化的創新者”。結合上述問題，我對本課的實驗教學做了以下思考：

第一、“酒精與水混合”與“黃豆與芝麻混合”在教學順序上應該哪個為先?

教材編者安排“酒精與水混合”實驗為先，“黃豆與芝麻混合”實驗為后。不過，許多專家和教師都認為“黃豆與芝麻混合”為先好。由于七年級學生的知識層次和思維水平偏低，學生知識的獲取著重依賴感性認識，同時分子又是非常微小的、肉眼不可見的粒子。因此，“黃豆與芝麻混合”的實驗將學生的生活體驗理性化，使得對“酒精與水混合”實驗的認識有了目的性和方向性。當學生看到“酒精與水混合”總體積小于兩者體積之和后，能很自然地通過類比，找到兩個實驗的相通點，即“顆粒之間有空隙”，進而理解“分子間有空隙”。這樣的實驗順序，符合七年級學生的認知規律。

第二、怎樣體現科學課堂上實驗教學的應有價值?

許多教師對科學課實驗教學的地位和作用還存在誤解，認為做實驗只是為了增加教學的直觀性，幫助學生鞏固和掌握一些理論知識，學到一些實驗的技能、技巧而已。事實上，實驗是科學教育的重要內容，是獲得科學方法的一個有機組成部分，而不僅僅是輔助課堂教學的手段。實證性是科學的一大特點，但我們不能簡單地把科學實驗理解為科學理論的試金石，可以拿來直接辨出理論的真偽。

對于“分子問有空隙”，教材安排的“酒精與水混合”的實驗內容是這樣的：

(1)往玻璃管內注入清水(近半)，再沿管壁緩緩注入酒精，使酒精液面距離管口約5cm處。標出酒精上表面的位置。

(2)用手指封住管口，將玻璃管反復顛倒幾次，使酒精和水充分混合，觀察此時混合液上表面的位置。

回到前面所講的測試題中的第一步操作：玻璃管中先倒入適量的酒精，再沿著管壁很快地倒入適量的水。用橡皮筋標記總體積。學生之所以不能找出試題操作中存在的錯誤，根本原因是教師的課堂實驗沒有給學生們提供可以操作的平臺。由于教師對教材鉆研得不透徹，未能了解編者的意圖，片面追求實驗的精確性，而恰恰正是這完美的精確性扼殺了學生創新思維。

第三，學生分組實驗與教師演示實驗誰優誰劣?

沃德說過：“平庸的老師傳達知識；水平一般的老師解釋知識；好的老師演示知識；偉大的老師激勵學生去學習知識。”在課堂教學中，教師為了課堂上整齊劃一的高效率，把學生實驗改成了教師的演示。這一做法恰恰違背了新課程理念下探究式學習這個核心理念。如果讓學生親歷教材所示的“酒精與水混合”實驗過程，學生會遇到許多實際問題，而這些生成性的問題恰是課堂上最寶貴的資源。比如：

(1)先倒水還是先倒酒精?為什么要先倒水?生活中有沒有相關的事例可以借鑒?

(2)為什么液體倒得越快混合后的液體總體積沒有減少?總體積沒有減少能說明“分子間沒有空隙”嗎?

(3)用量筒和用玻璃管哪個做實驗更好?

(4)能用“酒精與酒精”、“水與水”、“色拉油與水”來做實驗嗎?

教學實踐證明，以探究為核心的學習方式，從全面提高學生的科學素養出發，給學生提供了更充分的自由活動的空間和時間，使學生可以親身經歷、親身感受，不僅使學生獲得科學基礎知識和基本技能，還能促進他們科學探究能力的發展，實現認識結構和意志品質的不斷完善，達到全面提高學生科學素養的目的。