累積、對(duì)比、模擬——科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新嘗試

【摘 要】文章分析了目前在初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所存在的一些主觀與客觀方面的問(wèn)題，從改進(jìn)與加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的科學(xué)性入手，簡(jiǎn)要的闡述了如何利用累積法、對(duì)比法、模擬法等三種方法改進(jìn)教學(xué)過(guò)程，提高教學(xué)的有效性。

【關(guān)鍵詞】初中科學(xué)；實(shí)驗(yàn)；模擬

一、引言

初中科學(xué)是一門理論緊密聯(lián)系實(shí)踐的學(xué)科，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)來(lái)參與、思考及探求事物的本質(zhì)和規(guī)律是這門課程最主要的特點(diǎn)。可以說(shuō)，學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展與提高是在一個(gè)個(gè)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，在一次次的深入探討、反復(fù)研究中獲取的。但是，在實(shí)際的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中卻存在著諸多主觀或客觀的因素，制約著科學(xué)探究的準(zhǔn)確性和有效性，并阻礙了學(xué)生構(gòu)建科學(xué)概念，探求科學(xué)本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)之旅。

二、初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)中存在的若干問(wèn)題

筆者根據(jù)自身的實(shí)際教學(xué)以及對(duì)兄弟學(xué)校的走訪與調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在著較多的問(wèn)題。例如，儀器資源的相對(duì)不足，尤其是一些技術(shù)含量較高較為精密的儀器配備的不足，有的學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室里甚至連馬德堡半球都沒(méi)有配備；又例如目前的科學(xué)師資大都是由原來(lái)的物理、化學(xué)、生物以及地理專業(yè)等單一學(xué)科的教師組成，從術(shù)業(yè)有專攻的角度來(lái)看的話，不同專業(yè)的教師對(duì)于這門綜合性學(xué)科的不同內(nèi)容的教學(xué)難免會(huì)存在這樣或那樣的問(wèn)題。

以上所述僅是影響科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一些表面上的因素，更深層次更為關(guān)鍵的因素在于部分教師在實(shí)際教學(xué)中所運(yùn)用的教學(xué)方法與手段不夠科學(xué)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.步驟不嚴(yán)

眾所周知，一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究一般包括提出問(wèn)題、猜想假設(shè)、制定方案、獲得證據(jù)、檢驗(yàn)評(píng)價(jià)、合作交流等幾個(gè)步驟。一些教師在進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)候忽略或者是省略了其中某些關(guān)鍵的步驟，實(shí)際上這些看似不甚打緊，實(shí)則環(huán)環(huán)相扣的探究步驟中都可能包含有探究的要義，決定著探究的有效性，準(zhǔn)確性，甚至決定著探究結(jié)論是否具有普遍意義。科學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程并非只是單純的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作那么簡(jiǎn)單。

2.方法陳舊

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中一些教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示的時(shí)候所采用的方法大多數(shù)都比較陳舊，缺乏新意，與學(xué)生的認(rèn)知存在著一定的差距，導(dǎo)致很多學(xué)生對(duì)本應(yīng)趣味十足的實(shí)驗(yàn)提不起什么興趣。假如教師在進(jìn)行教學(xué)的時(shí)候花點(diǎn)時(shí)間將實(shí)驗(yàn)方法重新設(shè)計(jì)一下，不拘泥于書本，而是與時(shí)俱進(jìn)，拉近與學(xué)生的距離，那么教學(xué)效果肯定會(huì)得到提高。

3.可觀性低

在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中很多現(xiàn)象都是一瞬間發(fā)生的，不容易觀察，每當(dāng)遇到類似問(wèn)題，大部分教師都是先強(qiáng)調(diào)一下客觀情況，然后用語(yǔ)言表述進(jìn)行彌補(bǔ)，實(shí)際上這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是非常低效的，因?yàn)閷W(xué)生無(wú)法在腦海中形成直觀的、鮮明的科學(xué)印象，自然在相關(guān)問(wèn)題的深入學(xué)習(xí)中，會(huì)干擾其理解事物的科學(xué)本質(zhì)。作為新時(shí)代的教師，我們應(yīng)該提倡盡可能的利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)或者是借助于動(dòng)畫模擬，一擊而中，直達(dá)人心，快速而有效地突破難點(diǎn)。

三、科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以這樣教

以上是筆者就初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀所發(fā)現(xiàn)的幾點(diǎn)問(wèn)題，下面筆者將以案例的形式簡(jiǎn)要的闡述如何改進(jìn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

1.累積——提高結(jié)果可見性

例如，在學(xué)習(xí)植物土壤一章內(nèi)容的時(shí)候，教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行探究土壤中是否存在可溶性無(wú)機(jī)鹽的實(shí)驗(yàn)。教師考慮到普通土壤中的無(wú)機(jī)鹽含量較低，按照常規(guī)的實(shí)驗(yàn)方法雖說(shuō)可以觀察到無(wú)機(jī)鹽的存在，但量太少有可能會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生“這到底是不是無(wú)機(jī)鹽”的疑問(wèn)，為了避免這樣的情況出現(xiàn)，教師改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方法：

首先，將三個(gè)燒杯（分別為A、B、C）中分別放入從三個(gè)不同地點(diǎn)取制的燃燒過(guò)的土壤，約占燒杯容積的四分之一。

其次，向A燒杯中注入大半杯水后進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁o置片刻，將A燒杯內(nèi)上層部分較為清澈的溶液倒入B燒杯內(nèi)，再次充分?jǐn)嚢瑁o置片刻之后將B燒杯內(nèi)上層部分較為清澈的溶液倒入C燒杯之后，充分?jǐn)嚢韬箪o置片刻。

最后，將C燒杯內(nèi)上層部分清澈溶液倒入蒸發(fā)皿，進(jìn)行蒸發(fā)。

通過(guò)這樣的一種重復(fù)累積的方法，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到了放大，學(xué)生便能夠較為直觀的觀察到土壤中所存在的無(wú)機(jī)鹽了。

為了使結(jié)果可見性提高，形成正確的概念和判斷，我們不妨更多地挖掘和創(chuàng)造一些這樣的“累積”實(shí)驗(yàn)。

2.對(duì)比——突破教學(xué)重難點(diǎn)

例如，在學(xué)習(xí)物質(zhì)的構(gòu)成和特性一章中的“汽化與液化”的時(shí)候，常規(guī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法是在燒杯里加熱水（約70℃），將一張干玻璃片蓋在燒杯上，看看玻璃的下表面會(huì)出現(xiàn)什么變化。過(guò)一段時(shí)間之后，玻璃片的下表面形成水珠并滴入燒杯。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)同樣明顯，其優(yōu)點(diǎn)在于能夠非常直觀的表現(xiàn)出水蒸氣液化的現(xiàn)象，而缺點(diǎn)在于并不能反映出“當(dāng)溫度降到足夠低或水蒸氣遇冷才能液化”這樣一個(gè)水蒸氣液化的條件。

基于這樣的考慮，筆者改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)的方法，利用三只同樣大小的燒杯，里面注入同樣體積同樣溫度（約70℃）的熱水，同樣材質(zhì)規(guī)格的金屬板以及同樣的擺放方式，唯一不同的是，這三塊金屬板中的金屬板A是剛剛加熱過(guò)的，金屬板B是常溫，金屬板C是剛剛從冰柜里冷凍過(guò)的，當(dāng)熱水產(chǎn)生的水蒸氣與三個(gè)金屬板相接觸之后，學(xué)生們可以很明顯的觀察到，幾乎就是在水蒸氣到達(dá)金屬板C底部的一瞬間就形成了水滴，金屬板B的底部需要過(guò)一段時(shí)間才能夠有水滴形成，而金屬板A的底部則幾乎沒(méi)有任何水滴形成。

通過(guò)這樣的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在可以清晰觀察到水蒸氣液化現(xiàn)象的同時(shí)也突破和掌握了水蒸氣液化的條件這樣一個(gè)學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)。

新課程的科學(xué)探究更注重探究的過(guò)程和方法，教師不妨做個(gè)科學(xué)方法應(yīng)用的示范者，巧設(shè)對(duì)比，指向明確，抽絲剝繭，高下立現(xiàn)。

3.模擬——培養(yǎng)探究嚴(yán)謹(jǐn)性

例如在學(xué)習(xí)“神奇的激素”一節(jié)內(nèi)容的時(shí)候，教師首先利用視頻播放出一段蘿卜的幼芽隨著光照方向的改變而轉(zhuǎn)動(dòng)的畫面引出學(xué)生的疑問(wèn)，隨之教師設(shè)問(wèn)“植物向光性這種現(xiàn)象在自然界中隨處可見，最具有代表性的非向日葵莫屬，那么從這樣的現(xiàn)象中我們是否能提出一些科學(xué)問(wèn)題或是猜想呢？”當(dāng)有學(xué)生回答出“有可能植物中存在著某種物質(zhì)導(dǎo)致這一現(xiàn)象的發(fā)生”的時(shí)候，教師適時(shí)指出“早在1880年的時(shí)候，著名生物學(xué)家達(dá)爾文也提出了類似的問(wèn)題，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了自己的猜想，下面我們將通過(guò)flash動(dòng)畫模擬實(shí)驗(yàn)，再現(xiàn)當(dāng)年達(dá)爾文的探究方法。”于是，教師便根據(jù)PPT依次向?qū)W生介紹講解，將這個(gè)有較大難度的、學(xué)生難以自主研究的探究性過(guò)程加以展示，將他們的思維引向像科學(xué)家那樣的思考，漸漸地，學(xué)生領(lǐng)悟了整個(gè)實(shí)驗(yàn)的方法以及意義。趁熱打鐵地，教師再次指出“雖然達(dá)爾文根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)推測(cè)出了植物胚芽的尖端存在著某種物質(zhì)，但他關(guān)于這一現(xiàn)象的科學(xué)探究基本上也就到此為止了。后來(lái)又有許多科學(xué)家在達(dá)爾文的推測(cè)基礎(chǔ)之上進(jìn)行了更深層次的研究，其中，最為著名的是荷蘭科學(xué)家溫特在1928年所做的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，他的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了達(dá)爾文的猜想。誰(shuí)能說(shuō)說(shuō)，如果你是溫特，你去研究，你會(huì)怎么著手？”學(xué)生自是認(rèn)真思考起來(lái)，一些學(xué)生提出了較為簡(jiǎn)略，甚至是粗陋的實(shí)驗(yàn)方案，教師大力贊揚(yáng)他們的可貴之處，水到渠成地點(diǎn)開課件，繼續(xù)學(xué)習(xí)歷史上的溫特的實(shí)驗(yàn)方法。簡(jiǎn)潔、生動(dòng)、對(duì)比明顯的溫特實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生贊嘆和心悅誠(chéng)服。順理成章地，當(dāng)教師指出“達(dá)爾文提出了猜想，溫特驗(yàn)證了猜想，直到1934年，由荷蘭科學(xué)家郭葛等人從植物中提取出了達(dá)爾文所推測(cè)的這種物質(zhì)，由于這種物質(zhì)可以促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，因此給其命名為‘生長(zhǎng)素’，學(xué)名為‘吲哚乙酸’”時(shí)，同學(xué)們的臉上露出了舒服的笑容。

是的，他們通過(guò)這樣的一種模擬實(shí)驗(yàn)，領(lǐng)略到了1880年到1928年之間三位科學(xué)家對(duì)植物生長(zhǎng)素所做的那宛如接力賽一樣的科學(xué)探究，明白了科學(xué)探究的嚴(yán)謹(jǐn)與不易，更從宏觀上對(duì)探究的過(guò)程模式有了深刻的認(rèn)識(shí)，為學(xué)生今后的獨(dú)立科學(xué)探究提供了模板。

四、結(jié)語(yǔ)

提高教學(xué)過(guò)程的有效性是新課改的核心目標(biāo)之一，為使初中科學(xué)課程教學(xué)更符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，使現(xiàn)象更清楚、印象更深刻、原理更明白、分析更透徹，我們廣大的一線教師必須行動(dòng)起來(lái)，創(chuàng)造性地改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段，賦予課程以生活意義和生命價(jià)值，和學(xué)生一起，主動(dòng)參與，勤于思考，樂(lè)于探究！

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（作者單位：浙江省上虞市實(shí)驗(yàn)中學(xué)）