科學(xué)課堂教學(xué)中實(shí)驗(yàn)優(yōu)化策略

【摘要】科學(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)課堂重要的教學(xué)方法，實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化使實(shí)驗(yàn)得到發(fā)展和深化，是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的策略之一。我們可以從多個(gè)方面考慮實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化，不但要增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的效果，提高課堂效率。

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)優(yōu)化；優(yōu)化策略；優(yōu)化設(shè)計(jì)

科學(xué)實(shí)驗(yàn)是搜集科學(xué)事實(shí)、獲得感性材料的基本方法，同時(shí)也是檢驗(yàn)科學(xué)假說、形成科學(xué)理論的實(shí)踐基礎(chǔ)。如果在教學(xué)過程中注重實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化，使實(shí)驗(yàn)得到內(nèi)化、創(chuàng)新和發(fā)展，就會(huì)在課堂實(shí)驗(yàn)中取得更好的效果，也更能培養(yǎng)學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)意識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

實(shí)驗(yàn)優(yōu)化是指在原先的實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器的某些部分，調(diào)整實(shí)驗(yàn)的某些操作，使實(shí)驗(yàn)更簡單更科學(xué)，得到更好的實(shí)驗(yàn)效果，提高學(xué)生對(duì)做科學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣。

一、課堂實(shí)驗(yàn)方法的優(yōu)化策略

1.演示實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

教材中的一些實(shí)驗(yàn)雖然是經(jīng)過了多次的實(shí)踐驗(yàn)證，但有時(shí)操作起來帶有偶然性且效果并不盡人意，這樣會(huì)影響課堂教學(xué)，因此重新設(shè)計(jì)成為適合自己的實(shí)驗(yàn)反而能取得更好的效果。

比如:教材中選用“蒸汽對(duì)外做功的實(shí)驗(yàn)”作為做功改變物體內(nèi)能的演示實(shí)驗(yàn)，按照課本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，當(dāng)蒸汽沖開瓶塞時(shí)，瓶口產(chǎn)生白霧，根據(jù)此現(xiàn)象可以說明：物體外做功其內(nèi)能會(huì)減少，溫度會(huì)降低。然而實(shí)驗(yàn)的致命弱點(diǎn)是；瓶塞跳起時(shí)，瓶口應(yīng)該出現(xiàn)的白霧卻幾乎看不見。原因是瓶內(nèi)水的蒸發(fā)量不夠所致。我們的改進(jìn)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(fā)，當(dāng)瓶塞跳出時(shí)，瓶中就會(huì)冒出濃濃的“白霧”，取得良好的效果。

2.學(xué)生活動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

學(xué)生活動(dòng)同樣能培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的態(tài)度。教材中有許多活動(dòng)學(xué)生幾乎是學(xué)著做，或者是根據(jù)教師的提示完成，很多時(shí)候還不知所以然就結(jié)束了。于是我們提倡并鼓勵(lì)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)或改造課本上的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在探索中增強(qiáng)興趣，真正體會(huì)探究學(xué)習(xí)的樂趣。

我們發(fā)現(xiàn)“擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)”中紅墨水分別用兩個(gè)相同的滴管滴入冷、熱水中，擴(kuò)散過程中重力和浮力并不平衡，影響對(duì)比擴(kuò)散過程的嚴(yán)謹(jǐn)性。面對(duì)這個(gè)疑問，學(xué)生提出可以把滴管深入液體底部并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。結(jié)果在其中一次實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)紅墨水在冷水中的擴(kuò)散速度居然比在熱水中要快，經(jīng)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(xué)們想起了上節(jié)課做分子之間引力和斥力實(shí)驗(yàn)時(shí)用過的注射器，就這個(gè)活動(dòng)作了一些改進(jìn)：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(shí)釋放，觀察紅墨水的擴(kuò)散速度，得到結(jié)論：分子運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)，溫度越高，運(yùn)動(dòng)越激烈。學(xué)生參與了整個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過程，不僅激發(fā)了學(xué)生的思維活動(dòng)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，而且培養(yǎng)了學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的信心。

二、課堂實(shí)驗(yàn)教具的優(yōu)化策略

科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中我們有時(shí)能找到更方便操作的、更適合的實(shí)驗(yàn)器材，或設(shè)計(jì)出使教學(xué)內(nèi)容講解更具體形象的教具。

1.課堂實(shí)驗(yàn)教具的優(yōu)化

科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果必然帶有一定的偶然性，就算是實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、操作過程的到位做得很完美，有時(shí)也會(huì)在課堂上演示時(shí)出現(xiàn)失敗。失敗的原因有很多，而實(shí)驗(yàn)儀器的選擇就是一個(gè)非常關(guān)鍵的因素。在多次經(jīng)歷之后，我們想方設(shè)法在這方面有所突破，在教具上加以改進(jìn)。

“磁場(chǎng)對(duì)電流的作用”實(shí)驗(yàn)中，銅棒質(zhì)量較大，特別是用舊了的銅棒表面已經(jīng)氧化，銅棒與軌道經(jīng)常接觸不良，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。根據(jù)鉛筆芯的導(dǎo)電性特點(diǎn)，我們用小巧的鉛筆芯代替銅棒，置于軌道上，與電源、開關(guān)、變阻器串聯(lián)，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(duì)軌道進(jìn)行了改造，用稍粗的硬銅絲來替代，把演示實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生活動(dòng)，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.課堂實(shí)驗(yàn)教具的制作

物理學(xué)家朱正元教授有句名言：“壇壇罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”。自制儀器不僅能解決儀器設(shè)備短缺，更是培養(yǎng)學(xué)生能力；教學(xué)儀器的改造和更新同時(shí)還可以變廢為寶，增強(qiáng)師生的環(huán)保意識(shí)。醫(yī)用輸液管制成迷你水電解實(shí)驗(yàn)裝置，多次獲得好評(píng)。杠桿是初中生比較難以理解的機(jī)械，我們做了鍘刀木頭模型，學(xué)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(jīng)過簡單改裝，可以被我們用來做多種實(shí)驗(yàn)，既實(shí)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(gè)小孔，灌滿水后旋緊瓶蓋，水不會(huì)從小孔流出，可以證明大氣壓強(qiáng)的存在，打開瓶蓋，小孔水流緩急不同，可以說明液體壓強(qiáng)與深度的關(guān)系。一個(gè)去底加薄膜的塑料瓶，可以說明液體對(duì)容器底部和側(cè)壁有壓強(qiáng)；同樣是去底去蓋的塑料瓶，里面放個(gè)乒乓球加水，水不漏球不浮，旋好蓋子，球上浮，能說明浮力產(chǎn)生的原因。兩個(gè)相同的空塑料瓶，掛在杠桿的兩端，既可以證明空氣有質(zhì)量，又可以證明二氧化碳的密度比空氣大，就連兩個(gè)小小的瓶蓋，學(xué)生都能把它們連成一個(gè)土電話。還有，讓學(xué)生感受浮力的大小與物體排開液體的體積有關(guān)，我們也只是讓學(xué)生準(zhǔn)備塑料瓶、小石頭在水槽里面實(shí)驗(yàn)。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(shí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中我們也用塑料瓶代替試管進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，等等。

信手拈來的實(shí)驗(yàn)器材看起來很粗糙，但經(jīng)過刻意的改造后，輕巧好用，實(shí)驗(yàn)效果也不打折扣。這讓我們感到了科學(xué)實(shí)驗(yàn)其實(shí)并不遙遠(yuǎn)，更重要的是增加了學(xué)生對(duì)做科學(xué)實(shí)驗(yàn)的樂趣，增強(qiáng)了科學(xué)學(xué)習(xí)的自信心。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳曼升.挑戰(zhàn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)創(chuàng)新品質(zhì).中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考2003年第3期

（作者單位：浙江寧波市高新區(qū)信懋學(xué)校）