科學課堂教學中實驗優化策略

【摘要】科學實驗是科學課堂重要的教學方法，實驗的優化使實驗得到發展和深化，是提高學生科學素養的策略之一。我們可以從多個方面考慮實驗的優化，不但要增強實驗的效果，提高課堂效率。

【關鍵詞】實驗優化；優化策略；優化設計

科學實驗是搜集科學事實、獲得感性材料的基本方法，同時也是檢驗科學假說、形成科學理論的實踐基礎。如果在教學過程中注重實驗的優化，使實驗得到內化、創新和發展，就會在課堂實驗中取得更好的效果，也更能培養學生的嚴謹的科學意識，提高學生的實驗能力。

實驗優化是指在原先的實驗的基礎上，通過改進實驗儀器的某些部分，調整實驗的某些操作，使實驗更簡單更科學，得到更好的實驗效果，提高學生對做科學實驗的興趣。

一、課堂實驗方法的優化策略

1.演示實驗的優化設計

教材中的一些實驗雖然是經過了多次的實踐驗證，但有時操作起來帶有偶然性且效果并不盡人意，這樣會影響課堂教學，因此重新設計成為適合自己的實驗反而能取得更好的效果。

比如:教材中選用“蒸汽對外做功的實驗”作為做功改變物體內能的演示實驗，按照課本實驗設計，當蒸汽沖開瓶塞時，瓶口產生白霧，根據此現象可以說明：物體外做功其內能會減少，溫度會降低。然而實驗的致命弱點是；瓶塞跳起時，瓶口應該出現的白霧卻幾乎看不見。原因是瓶內水的蒸發量不夠所致。我們的改進措施是：將瓶中少許的水換成少許的酒精，由于酒精容易蒸發，當瓶塞跳出時，瓶中就會冒出濃濃的“白霧”，取得良好的效果。

2.學生活動的優化設計

學生活動同樣能培養學生嚴肅認真、實事求是的態度。教材中有許多活動學生幾乎是學著做，或者是根據教師的提示完成，很多時候還不知所以然就結束了。于是我們提倡并鼓勵學生自己設計實驗或改造課本上的實驗，讓學生在探索中增強興趣，真正體會探究學習的樂趣。

我們發現“擴散實驗”中紅墨水分別用兩個相同的滴管滴入冷、熱水中，擴散過程中重力和浮力并不平衡，影響對比擴散過程的嚴謹性。面對這個疑問，學生提出可以把滴管深入液體底部并進行了實驗。結果在其中一次實驗中，學生發現紅墨水在冷水中的擴散速度居然比在熱水中要快，經過師生共同分析后才找到原因：由于滴管放入了容器底部，釋放的紅墨水的量沒有控制好。于是同學們想起了上節課做分子之間引力和斥力實驗時用過的注射器，就這個活動作了一些改進：滴管改用注射器，然后吸取少量相同體積的紅墨水，伸到冷、熱水的底部同時釋放，觀察紅墨水的擴散速度，得到結論：分子運動與溫度有關，溫度越高，運動越激烈。學生參與了整個實驗的設計過程，不僅激發了學生的思維活動，提高了學生學習科學的興趣，而且培養了學生設計實驗的信心。

二、課堂實驗教具的優化策略

科學實驗過程中我們有時能找到更方便操作的、更適合的實驗器材，或設計出使教學內容講解更具體形象的教具。

1.課堂實驗教具的優化

科學實驗結果必然帶有一定的偶然性，就算是實驗的設計、操作過程的到位做得很完美，有時也會在課堂上演示時出現失敗。失敗的原因有很多，而實驗儀器的選擇就是一個非常關鍵的因素。在多次經歷之后，我們想方設法在這方面有所突破，在教具上加以改進。

“磁場對電流的作用”實驗中，銅棒質量較大，特別是用舊了的銅棒表面已經氧化，銅棒與軌道經常接觸不良，導致實驗現象不明顯。根據鉛筆芯的導電性特點，我們用小巧的鉛筆芯代替銅棒，置于軌道上，與電源、開關、變阻器串聯，接通電路后，鉛筆芯馬上滾了起來，取得了意想不到的好效果。我們又對軌道進行了改造，用稍粗的硬銅絲來替代，把演示實驗改為學生活動，大大提高了學生的學習興趣。

2.課堂實驗教具的制作

物理學家朱正元教授有句名言：“壇壇罐罐當儀器，拼拼湊湊做實驗”。自制儀器不僅能解決儀器設備短缺，更是培養學生能力；教學儀器的改造和更新同時還可以變廢為寶，增強師生的環保意識。醫用輸液管制成迷你水電解實驗裝置，多次獲得好評。杠桿是初中生比較難以理解的機械，我們做了鍘刀木頭模型，學生制作了指甲鉗模型，來講清杠桿的五要素及其原理，收到了很好的效果；等等。

3.塑料瓶的妙用

用過的塑料瓶經過簡單改裝，可以被我們用來做多種實驗，既實用又低碳。

取表面平整的塑料瓶一只，從瓶底自下而上刺共線的三個小孔，灌滿水后旋緊瓶蓋，水不會從小孔流出，可以證明大氣壓強的存在，打開瓶蓋，小孔水流緩急不同，可以說明液體壓強與深度的關系。一個去底加薄膜的塑料瓶，可以說明液體對容器底部和側壁有壓強；同樣是去底去蓋的塑料瓶，里面放個乒乓球加水，水不漏球不浮，旋好蓋子，球上浮，能說明浮力產生的原因。兩個相同的空塑料瓶，掛在杠桿的兩端，既可以證明空氣有質量，又可以證明二氧化碳的密度比空氣大，就連兩個小小的瓶蓋，學生都能把它們連成一個土電話。還有，讓學生感受浮力的大小與物體排開液體的體積有關，我們也只是讓學生準備塑料瓶、小石頭在水槽里面實驗。我們還把廢舊的自行車氣門芯安裝在塑料瓶口，代替笨重的鐘罩，來證明聲音的傳播需要媒介。有時化學實驗中我們也用塑料瓶代替試管進行化學反應，等等。

信手拈來的實驗器材看起來很粗糙，但經過刻意的改造后，輕巧好用，實驗效果也不打折扣。這讓我們感到了科學實驗其實并不遙遠，更重要的是增加了學生對做科學實驗的樂趣，增強了科學學習的自信心。

【參考文獻】

[1]陳曼升.挑戰傳統實驗，培養創新品質.中學化學教學參考2003年第3期

（作者單位：浙江寧波市高新區信懋學校）