提高初中科學實驗教學有效性的幾點思考

　　摘 要： 實驗教學在《科學》課程中有著舉足輕重的地位。因此，如何提高實驗教學的有效性，成了廣大科學教師必須認真思考的一個問題。本文從“演示實驗”、“分組實驗”、“使實驗向課外有效延伸”三方面闡述了提高初中實驗教學有效性的具體策略，以充分發揮實驗教學的作用，培養學生的科學技能和素養。
　　關鍵詞： 初中科學實驗教學 有效性 演示實驗
　　
　　科學是一門以實驗為基礎的學科，實驗在科學教學中具有十分重要的作用。心理學研究也表明，人的思維活動是在感性材料的基礎上產生的，感性材料是思維活動的源泉和依據。各種類型的科學實驗，具體形象地展示了科學知識的形成和發展過程，從而達到豐富學生頭腦中感性材料的儲存及發展智力、培養能力的目的。初中科學教學應十分重視實驗教學，切實加強實驗教學的有效性。如何提高實驗教學的有效性呢？我認為可從以下幾點入手。
　　一、借助演示實驗，增強實驗教學有效性
　　演示實驗是教師進行表演，并引導學生觀察和思維的教學雙方協調活動的實驗。它具有特殊的魅力，容易激發學生的興趣，增強教學效果。
　　1.借助演示實驗，激發學習興趣。
　　“興趣是最好的老師”。初中生好奇心強，他們學習的動機往往是以滿足好奇心和感興趣為主的。因此，在教學中常常借助演示實驗，激發學生的學習興趣。如在進行“氣體的壓強與流速關系”的教學時，我設計了一個趣味性實驗來導入新課教學。在一個倒置的漏斗中放入一乒乓球，請一個學生沿斗柄用力向下吹氣。“乒乓球會掉下來嗎”？這時，學生個個全神貫注，思維進入活躍狀態，猜想著結果會怎樣。而事實上乒乓球不會掉下來，同學們都感到驚訝、神奇：為什么會這樣呢?從而在疑問和好奇中展開了思維的翅膀。
　　2.借助演示實驗，解答疑難問題。
　　如在學習了電功率之后，習題中經常會出現這樣的題目：兩只分別標有“PZ220—100W”與“PZ220—40W”字樣的燈泡，串聯后接在照明電路中時，哪只燈泡更亮?學生總認為是標有“PZ220—100W”的燈泡更亮。對于學生的這種由于想當然而導致錯誤的情況，我當場取用了兩只不同型號的燈泡進行現場演示，使學生很直觀地看到了實驗真實的結果，由此改變了學生的思維定勢，也使他們進一步理解了燈泡亮的程度定于實際功率這一知識點。
　　3.借助演示實驗，直觀再現自然景觀。
　　如在“日食和月食”一節的教學中，為了形象再現日食形成過程，我采取的做法是：在黑板上畫一個圓，代表太陽，學生的拳頭代表月亮，頭代表地球及地球上的人；然后讓拳頭（月亮）繞著自己的頭（地球）從右向左轉動，眼睛盯住黑板上的圓（太陽），觀察到太陽被月亮遮蓋的情景，整個日食過程盡收眼底，非常直觀，既不受實驗條件限制，又可隨時再現。這樣的教學，學生不再是一味地接受，而是自己直接參與，對知識的印象更加深刻，并增強了學習動機，有效培養和鍛煉了實驗能力。
　　4.借助演示實驗，生成學生的深層思維。
　　如“大氣壓”一節的教學中，為了說明大氣壓的存在和作用，我們常會介紹吸飲料的例子。但當我問學生“飲料是怎樣上來的”，有的學生會回答說“是用嘴巴吸上來的”。這在他們看來是完全合理的。因為“吸”是他們的直接感受，而大氣壓是他們感覺不到的。如果你對這些學生說“不對，并不是吸上來的，而是大氣壓將它壓上來的”，部分學生心里一定還存在疑惑：明明是吸上來的，怎么說是壓上來的呢?可見，要糾正學生錯誤的認識，僅僅用正確的觀點去覆蓋是不行的。通過巧妙的實驗設計可以讓學生糾正錯誤認識，建構起正確的認識。我在教學中設計了這樣一個實驗（如圖1所示）：首先提供一個用塞子塞住灌了一定量水的瓶子的瓶口，請一個同學上來將瓶內的水吸出來（圖1左）。結果發現這位同學盡管使了很大的勁，也沒能將瓶中的水吸出。學生認為是塞子塞住瓶口的原因。此時我追問：“為什么有塞子塞住就吸不出呢?”看來，飲料吸上來并非只是嘴在起作用。那么，還有什么因素在起作用呢?然后演示第二個實驗（圖1右裝置）：將注射器活塞向里推一下（不是用嘴巴吸），學生看到瓶中的液面下降、吸管中液面上升。這又如何解釋呢?經過討論后，學生能自然理解：液體能否沿吸管上升，關鍵在于瓶內液體表面受到氣體的壓強是不是大于吸管內液體表面受到的大氣壓強。
　　在上述教學中，并不是將大氣壓的概念生硬地強加給學生，而是通過兩個簡單的實驗，讓學生進行比較和思考，結合平時對吸飲料機制的分析，揭示出藏匿在“吸”背后的“大氣壓”作用，從而很好地達到了促成科學概念的生成和落實。
　　二、有序組織學生分組實驗，提高實驗教學有效性
　　心理學家皮亞杰曾說，“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”。而分組實驗恰好提供了這樣一個機會。它不僅能讓學生獲取科學知識、掌握運用實驗手段來分析問題的基本技能，而且能培養嚴謹、求實的科學，態度以及良好的實驗習慣與操作技能。
　　1.預習報告，明確目的。
　　為了避免學生盲目實驗，實驗前應讓學生復習好有關的課本內容，預習實驗報告（學生的實驗報告冊），明確實驗內容，熟悉實驗步驟，要求學生寫預習報告，報告應包括實驗目的、取用的儀器和藥品、實驗裝置圖、實驗步驟、應觀察的現象、現象的解釋和實驗的結論、對本實驗的疑點分析和改進的方法。通過預習報告的書寫，學生對整個實驗過程記憶深刻，各步所需的儀器、藥品清晰，各實驗應觀察的現象了如指掌。這樣，學生對實驗胸有成竹，不會再“照方抓藥”了。
　　2.注重觀察，記錄現象。
　　學生經過預習實驗報告及教師的指導，已經有了充分的觀察準備，知道了觀察什么，怎樣觀察。當然學生的觀察能力有強有弱，所以對同一實驗現象的描述也會有不同的結果。例如，在實驗二氧化碳性質的實驗中，在燒杯中點燃一支蠟燭，然后向燒杯中傾倒二氧化碳，觀察能力弱的學生描述為“蠟燭火焰熄滅”，觀察能力強的學生描述為“蠟燭火焰由大變小，最后熄滅”。所以在進行現象觀察時，教師要悉心指導，及時提醒學生注意不要放過任何細微的現象，對于觀察到的現象和測得的數據要及時如實記錄，不能僅憑書本知識而不顧實驗事實猜想現象。如在伏安法測電阻實驗時，學生在完全正確操作下根據電壓表和電流表的讀數計算出三次電阻值并不相同，并且發現計算出的電阻值越來越大，通過討論、反復尋找原因才發現，主要是電阻絲的溫度升高導致了電阻變大。這樣既讓學生明白記錄實驗要尊重客觀事實，又引導了學生學會如何分析發現問題。所以教師在實驗中一定要培養學生實事求是的科學態度，同時也要注重培養學生分析問題解決問題的能力。
　　3.奇思妙想，鼓勵創新。
　　在教育學生認真地按照要求有條不紊地進行實驗的同時，教師也要鼓勵學生對實驗提出改進的方法，允許學生進行探索性的實驗，為學生進行探索性實驗提供必要的儀器和藥品。如在《二氧化碳的制法》的分組實驗中，我先讓學生回憶實驗室制備氧氣的藥品和發生裝置，在引導學生分析實驗室制取二氧化碳所用的藥品的狀態，再進行質疑：能否用制備氧氣的兩套裝置來制備二氧化碳，經過討論學生很輕松地得出了可以用過氧化氫溶液制取氧氣的裝置來制取二氧化碳。然后，立刻讓學生進行實驗探究，乘熱打鐵在引導分析這套裝置的優缺點，啟發學生對二氧化碳發生裝置進行再設計，一經點撥，學生啟動了思維，最后設計出了幾套可行的發生裝置。所以在實驗中鼓勵學生奇思妙想，能夠有效地培養學生的創新精神，更有效地提高學生的實驗設計能力。
　　4.規范操作，巡視指導。
　　
　　學生在實驗中常常會出現不規范的操作，教師在學生實驗過程中要不時巡視，時刻注意學生實驗中的不規范操作，及時加以糾正。不會操作的，一定要耐心地教。看到不良的實驗習慣，一定要及時指正。這樣，經過一個階段的訓練，學生就能養成良好的實驗習慣，形成規范的操作技能。有時班級人數過多，教師不能看到所有學生犯的錯誤。這時，我們可以把每個小組實驗技能較好的學生培養成小老師，幫助教師來輔導能力較弱的學生和記錄教師沒有發現的問題。
　　三、拓展課外實驗，使實驗向課外有效延伸
　　《科學課程標準》指出：“課外活動是科學教育中不可缺少的重要陣地，它有著課堂教學無法替代的重要作用。”而課外實驗是科學實驗教學的一個重要組成部分，它既不受教學時間的限制，又不受探究內容的約束，為學生提供了廣闊的探究空間。所以，教師要積極指導學生進行課外實驗，使實驗教學得到延伸。
　　1.成立科學課外興趣小組。
　　教師可以組織學生成立培養目標具體的興趣小組，如教具制作小組、課外發明小組、探索實驗小組等，引導學生根據所學知識動手完成一些小制作，如微型地球儀、簡易望遠鏡、小照相機等。制作過程本身就是一個有效探究的過程，能夠讓學生在動手過程中學會分析、學會思考，促進學生創造性思維的發展。
　　例：自制水火箭
　　材料：大可樂瓶、橡皮塞、打氣針（或自行車氣門芯）、錐子、氣筒。
　　過程：（1）用錐子在橡皮塞上鉆一個小孔。
　　（2）把打氣針插入橡皮塞的小孔里。
　　（3）在大可樂瓶內裝入約1/4的水，把橡皮塞塞上。
　　（4）手拿住有橡皮塞的地方將可樂瓶倒過來。
　　（5）用鐵架臺夾住可樂瓶的瓶塞，人站在可樂瓶的側面，用氣筒向可樂瓶里打氣，可樂瓶的水就會噴出來，可樂瓶火箭就飛出去了。
　　2.建立家庭科學小實驗室。
　　學生對實驗有著濃厚的興趣和愛好，所以可引導他們把實驗搬回家，啟發利用身邊方便易得的材料，設置一些簡單易行的家庭小實驗。例如，在家庭條件下探究可樂、啤酒中氣泡的成分是什么?鐵或銅生銹的條件是什么?護發素、洗滌劑、廚房清洗劑的pH是多少?顯酸性還是堿性?觀察雞蛋在液體中的浮沉，用杯子演奏樂曲，做筷子提米等實驗。
　　例：探究鐵釘生銹的條件
　　材料：三根干燥、無油、無銹的新鐵釘。三個干凈的帶蓋的空塑料瓶，少許生石灰（食品包裝袋內常用的干燥劑），煮沸過的涼開水，自來水。方法：取三根干燥、無油、無銹的新鐵釘，分別放入編號為A、B、C三個干凈的空塑料瓶中。在A瓶中放人少許生石灰，使瓶內沒有水分，然后把瓶蓋擰緊。而在B瓶中，灌滿煮沸過的涼開水，然后把瓶蓋蓋上。在C瓶中，加入少量自來水，能浸沒鐵釘的一部分，不加瓶蓋。放置3—5天，觀察瓶內的鐵釘是否生銹，從而歸納出鐵生銹的條件是什么?
　　捷克教育家夸美紐斯曾提出：“尋找一種有效的教學方式，可以使教師教得更少，學生學得更多。”科學教師要精心設計課堂實驗，積極指導學生開展課外實驗，從而激發學生學習科學的興趣，幫助他們形成獲得科學知識，培養科學素養，真正實現實驗教學的有效性。
　　
　　參考文獻：
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　　 注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”