精心設計科學實

　　摘 要： 科學學習要以探究為核心，而科學探究必須以科學實驗為基礎，課堂實驗是學生開展探究活動的一個主要陣地。因此，要精心設計科學實驗，不斷改進實驗方式，挖掘實驗資源，開拓實驗渠道，優化實驗過程，創設豐富多彩的學習情境。這樣不僅能提高實驗教學的有效性，而且有助于學生開展自主探究活動，開闊視野，培養發散思維。作者通過多年的實踐與研究，針對初中生的實際，對如何開展科學課實驗教學，使學生獲得科學知識和技能，激發學生學習興趣，引發探究的動機和行為，提高實驗教學的有效性進行了探索。
　　關鍵詞： 初中科學實驗教學 發散思維 有效性
　　
　　《科學（7—9年級）課程標準》重視提倡學生主動參與，樂于探究。這就要求廣大科學教師在科學課堂實驗教學中轉變教學觀念，在精心改進實驗方式過程中，把開發學生的發散思維放在首位，引導學生動手動腦，積極參與科學探究。
　　一、精心改進實驗方式，提高課堂實驗的有效性
　　變革實驗方式是精心設計科學實驗的新舉措，讓學生通過另一種方式享受學習科學的樂趣，在實驗中體驗科學知識，提高課堂實驗教學的有效性。
　　1.巧用學生的學具改進實驗
　　科學教材中有許多演示實驗的材料，對學生來說比較陌生，會給演示實驗的有效性帶來一定的影響，如果能夠巧用學生的學具改進實驗，喚起學生的親切感，增強實驗的趣味性，無疑就會對學生掌握科學知識起到意想不到的作用。例如，在做物質導電性實驗時，利用學生的塑料直尺、橡皮、鉛筆芯、小刀等學習用品來檢驗物質的導電性。學生一方面可身臨其境，自己駕馭實驗，另一方面可樹立科學并不陌生的意識，增強對科學知識的理解，提高發散思維能力。
　　2.巧改演示實驗為學生實驗
　　演示實驗由于具有節約時間，成功率很高，一直受到眾多教師的青睞。但它的弊端是實驗現象的可見度不高；只是教師或極少數同學的舞臺，挫傷了大多數學生的學習積極性。因此有必要合理取舍演示實驗，必要時巧改演示實驗為簡單、可操作性的學生實驗。這有利于提高課堂實驗的有效性。例如：在“二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁”教學中，可將比較抽象的演示實驗改為簡單直觀的分組實驗：每四人為一個小組，每組中裝有澄清石灰水的試管和吸管，讓他們利用自己呼出的二氧化碳使澄清石灰水變渾濁，并與碳酸鈣和鹽酸反應制取二氧化碳使澄清石灰水變渾濁的現象做比較。當看到在實驗過程中出現與自己的預測不一致時，他們就會有更強烈的探究欲望。這不僅沒有占用太多的課堂時間，而且讓每一位學生都體會到了實驗活動帶來的快樂。
　　3.巧借多媒體技術增加實驗的可見度和清晰度
　　觀察實驗現象是科學實驗教學的重要環節。巧借多媒體輔助教學將實驗現象投影放大，為學生創設觀察的通道，能增加實驗現象的可見度和清晰度，縮短觀察時間，提高實驗有效性。例如，在介紹測電筆的使用時，由于測電筆的氖管發光非常微弱，教師在演示時，后排學生無法看清實驗的現象。這時，若能利用多媒體實物投影技術，將實驗現象投影到屏幕上，學生就能一目了然。再如，學生操作顯微鏡對光實驗中，實驗手冊中這樣敘述：“當從目鏡中看到一個光亮的光斑時，說明對光已對好了。”可是在實驗具體操作中，大多數學生都不知道怎么樣才算調好光了。教師若在演示的顯微鏡的目鏡上安裝一個攝像頭，然后把攝像頭與電腦連接，這樣能夠直接把顯微鏡的對光效果投影在屏幕上，學生只需要把自己的實驗現象與屏幕上對照即可。
　　二、精心挖掘實驗資源，創設豐富的學習情境
　　 一名優秀科學教師善于給書本的實驗進行“整容”，突出課堂實驗取材特點，通過挖掘學生身邊的生活資源，讓書本上比較抽象的實驗變成人人都能做的普通實驗。這不僅可以解決農村初中實驗儀器的不足，而且能為學生創設豐富多彩的學習情境。這樣學生就會覺得科學更貼近生活，養成自主學習、積極參與、樂于探究的良好習慣。
　　1.巧用教室內的實物資源創設課堂學習情境
　　教室內所有物體其實都可以成為良好的實驗資源，關鍵是科學教師如何引導學生發現和利用。例如，在學習物質的密度，教師可以這樣創設課堂學習情境。
　　師：（指著學生正在使用桌子和凳子）你們覺得桌子和凳子的質量和體積相同嗎？
　　生：（齊答）不同。
　　師：可是它們都是由木頭制成的，難道你們不覺得它們有某種相同的特性嗎？
　　生：（部分學生）它們的密度相同。
　　師：（表示滿意）回答得很好。
　　……
　　再如：利用教室的門可以研究力的作用效果與什么因素有關；利用窗簾和窗戶內外的風速不同研究流體壓強與流速的關系；利用黑板和粉筆解釋黑色和白色之謎；利用白天和晚上各觀察窗玻璃上所成的像來研究光的反射和折射現象，等等。
　　2.巧展人體資源創設課堂學習情境
　　人體是學生最熟悉的“實驗資源”，其中蘊涵著很多科學知識。如果教師能巧妙地展示人體，恰到好處地將人體與科學教學相結合，則會使課堂的學習情境更顯得完美。例如，在學習固體壓強時，教師可以這樣創設課堂學習情境。
　　師：（教師露出牙齒）人的切齒和犬齒為什么比較尖？
　　生A：便于咬斷食物或把食物嚼碎。
　　師：可是我們都知道大人的腳比小孩大，這又如何解釋？
　　生B：也許是保證體重不同的人走路時對地面的壓強基本相同。
　　師：（表示滿意）很好。
　　……
　　再如：利用人的口腔中舌頭表面是粗糙的研究影響摩擦力大小的因素；利用手指、手臂等現成的“器材”來測量物體的長度；利用人的眼球的折光系統說明照相機原理；利用不同的人發出聲音不同來說明音色的概念，等等。
　　3.巧挖學生周圍的物體資源創設課堂的學習情境
　　學生周圍的“實驗資源”很多，科學教師若能加以重視，巧挖學生周圍的物體進行課堂實驗探究，就會使學生產生一種自豪感，更容易激發學生的學習興趣。例如，在學習“馬德堡半球實驗”時，教師可以這樣創設課堂的學習情境：
　　（教師課前布置幾位學生準備幾只抽水馬桶用的皮吸。）
　　師：（展示抽水馬桶用的皮吸）這是什么？
　　生：（學生感到驚奇和親切）抽水馬桶用的皮吸。
　　師：今天我們將利用它們來說明大氣壓的存在，并且很大。
　　生：（驚奇地）真的嗎？
　　師：（教師先將兩個皮吸口涂一些水或油，然后兩口相對，用力擠掉皮吸內的空氣，然后請兩位同學A、B上臺來拉）怎么樣，吃力嗎？
　　生A、B：吃力。
　　生：（感到奇怪）哇……
　　……
　　再如：利用裝滿水的礦泉水瓶研究光的折射現象；利用鉛筆和鉛筆盒探究滾動摩擦比滑動摩擦小得多的現象；利用鉛筆的筆尖和筆尾可探究壓力作用效果與受力面積的關系；利用鉛筆立在桌面上所形成的一個影子，說明光是沿直線傳播，等等。
　　三、精心開拓實驗渠道，開發學生的發散思維
　　開拓實驗渠道，引導學生自己動手，多角度地開展實驗探究，積極開發發散思維能力、綜合觀察能力和動手能力，培養實事求是的科學態度。
　　1.課內實驗與課外實驗相互補
　　科學課堂實驗教學，立足課內，兼顧課外，遵循課內和課外相結合的原則，就能有效地培養初中學生的科學素養，有利于開發學生的發散思維。例如，在學習“平面鏡成像實驗”，課堂上教師用一支燃著的蠟燭放置在一平板玻璃的一側，在另一側進行光屏接收像的演示。求證平面鏡成像是實像還是虛像問題。發現不管怎樣移動光屏的位置都接收不到像，原來平面鏡所成的像是虛像。學生盡管參與了教師演示實驗的過程，但由于空間、時間的限制總存在著困惑和疑問，于是，教師讓學生在課外自己動手做這個實驗，自己得出實驗結論。這樣，既鍛煉了學生的實驗觀察能力和操作能力，又體現了學生學習的主體性，深化了對知識的理解。
　　
　　2.演示實驗與學生實驗相結合
　　為了激發學生的興趣，引發良好的合作學習動機，教師在演示實驗的基礎上開展學生實驗，可使教師的演示實驗和學生實驗有機結合，大大提高實驗教學的有效性。例如，在學習“汽化現象”時，教師先演示實驗:一杯熱水，一杯正在加熱沸騰的水。教師引導學生在仔細觀察的基礎上，提出這兩杯水汽化現象有什么不同?教師提出的問題激發了學生的好奇心，引發了學生的思考。這時，可以組織學生進行小組自由討論，學生得出“一杯熱水只是水面冒氣，另一杯沸騰的水則是水面與內部同時冒氣”這一正確結論。教師由此引出主題：“我們把只在液體表面上發生的汽化現象叫蒸發；把在液體的表面和內部同時發生的汽化現象叫沸騰。”明確了汽化的兩種表現形式。“那么，蒸發快慢到底與哪些因素有關呢?我們可以一起來研究。如何研究呢？”聯系起一系列關于蒸發的日常生活常識，如洗干凈的濕衣服利用太陽光自然曬干；超市中對潮濕的地面，使用扇風方法加快干燥過程，等等。及時引導學生針對上述現象進行實驗論證，讓學生自己設計實驗方案，展開進一步討論，明確實驗原理，編寫實驗步驟，動手實驗操作，讓全體學生親身體驗感受整個實驗過程，成為學習的真正主人，有利于發揮主觀能動性，展開積極能動的多維思考，延伸擴大知識面。
　　3.書本實驗與家庭實驗相融合
　　家庭小實驗，由于取材方便，操作簡單，又有一定的趣味性，堅持利用家庭中的器材，使書本實驗與家庭實驗相融合，學生更容易接受。這不僅拓寬了實驗的空間，而且讓學生知道生活中無處沒有科學。教師應盡可能將實驗內容平常化、生活化。例如：需要二氧化碳，買來一瓶汽水即可；氫氣爆鳴實驗可以在空的易拉罐進行。在家里可以用醋和紫蘿卜汁做指示劑變色實驗，沒有燒杯可用茶杯，沒有玻璃棒可用筷子，等等。這些生活化的實驗不但可以不斷激發學生學習科學的興趣，而且可以使學生加深認識和理解科學，懂得個人和社會的貢獻和價值。
　　總之，科學課實驗教學是科學教學過程的重要環節，是培養學生科學素養、提升學生創新思維能力不可缺少的重要途徑。科學教師應當立足于科學實驗精心設計和優化，以培養學生整體素質為目標，充分調動學生的學習積極性，激發學習動機，培養學習興趣，訓練動手能力，開發發散思維能力，把科學實驗教學作為素質教育的核心來推進。采用多種方法精心設計實驗教學，使實驗教學真正成為培養學生科學素養的重要環節。
　　
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