淺談初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的輔助策略研究

◆趙永光

(浙江省樂(lè)清市虹橋鎮(zhèn)實(shí)驗(yàn)中學(xué))

一、移用

【現(xiàn)狀】實(shí)驗(yàn)室有大量庫(kù)存的專(zhuān)用實(shí)驗(yàn)設(shè)備，有些由于教材的變動(dòng)已經(jīng)不適用，造成器材的閑置。

基于“遷移”的科學(xué)思想，將實(shí)驗(yàn)室具備的某一套專(zhuān)用設(shè)備，它的整體或主要部件(有局部變化)運(yùn)用于其他知識(shí)的實(shí)驗(yàn)探究，能讓學(xué)生的認(rèn)知能力得以提高。一件器材可以有多種用途，新教材中已經(jīng)有較為明顯的體現(xiàn)，如礦泉水瓶被應(yīng)用到感悟力的作用效果、浮力的存在、二氧化碳與水反應(yīng)、決定勢(shì)能大小的因素等實(shí)驗(yàn)。所以對(duì)于一些閑置的專(zhuān)用設(shè)備，我們要去挖掘其本身的多樣功能，關(guān)注相通的知識(shí)，開(kāi)發(fā)出一些輔助實(shí)驗(yàn)，幫助我們突破教學(xué)的難點(diǎn)。

【案例】

實(shí)驗(yàn):移用光具座研究平面鏡成像規(guī)律。

1.只需將凸透鏡換成透明玻璃(粘貼半透膜效果更好)，光屏位置可以換放未點(diǎn)燃的蠟燭。

2.通過(guò)半透明玻璃，觀察虛像，借助光屏，認(rèn)識(shí)虛像。

3.固定玻璃，移動(dòng)未點(diǎn)燃的蠟燭與像重疊，觀察物距與像距。

4.改變物距，移動(dòng)未點(diǎn)燃的蠟燭與像重疊，觀察物距與像距。

5.轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃觀察像的位置的變化，認(rèn)識(shí)像與物對(duì)稱(chēng)的特點(diǎn)。

光具座有利于器材的固定，有標(biāo)尺刻度，蠟燭位置的移動(dòng)方便準(zhǔn)確，能在某一個(gè)狀態(tài)下保持較長(zhǎng)的時(shí)間，不會(huì)因玻璃的晃動(dòng)等原因影響觀察效果，教師可以方便的指導(dǎo)學(xué)生觀察思考。同時(shí)，在后續(xù)的“凸透鏡成像規(guī)律探究”中，因?yàn)閷W(xué)生已對(duì)光具座的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有所了解，很容易理解研究的方法，清楚物、鏡、像的位置關(guān)系，并且把兩個(gè)實(shí)驗(yàn)加以聯(lián)系，用光屏對(duì)比能方便的區(qū)別認(rèn)識(shí)實(shí)像與虛像。

【效果】一材多用，可以提高專(zhuān)有設(shè)備的利用率，開(kāi)發(fā)出的輔助實(shí)驗(yàn)突破了教學(xué)難點(diǎn)，更有利于一些知識(shí)的貫通。

二、替換

【現(xiàn)狀】由于使用中的損壞或配置不合理，有一些實(shí)驗(yàn)器材部分零件缺損或相互型號(hào)不符，造成這些器材丟用兩難的境地。

基于“等效”的科學(xué)原理，靈活運(yùn)用一些功能相近的器材加以替換進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，更深層次上可以通過(guò)相似的實(shí)驗(yàn)方案，突破器材的限制，用一些簡(jiǎn)單的操作替換解決原有問(wèn)題。開(kāi)發(fā)這類(lèi)輔助實(shí)驗(yàn)，目的是解決實(shí)驗(yàn)室器材不足的困難，確保實(shí)驗(yàn)的正常開(kāi)展。

【案例】

實(shí)驗(yàn):測(cè)定小石塊的密度實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室缺少大號(hào)量筒。

1.換用較小石塊。

2.將石塊浸入燒杯中排水，在燒杯壁上作好記號(hào)，取出石塊，用小量筒中的水輔助至記號(hào)所示位置，根據(jù)量筒中水的體積變化替換測(cè)出石塊的體積。

3.使用溢水杯，用小量筒測(cè)量石塊排出的水的體積。

4.不使用量筒，增加刻度尺，用刻度尺測(cè)量排水后燒杯中液面上升的高度，再利用細(xì)線(xiàn)繞燒杯一周，由周長(zhǎng)換算得面積，并根據(jù)數(shù)學(xué)公式計(jì)算小石塊的體積的方案。

幾個(gè)方案方法設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作方便，很好解決了實(shí)驗(yàn)室無(wú)大量程量筒的困難，又開(kāi)拓了學(xué)生的思維能力和解決問(wèn)題的能力。從這個(gè)教學(xué)機(jī)智中可以獲得很大的啟示。即使在器材條件具備的情況下，也可以通過(guò)增減或替換器材故意設(shè)置障礙，把問(wèn)題交給學(xué)生，讓學(xué)生自主的思考解決辦法，訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)的能力。

【效果】對(duì)比替換，開(kāi)發(fā)出的輔助實(shí)驗(yàn)保障了實(shí)驗(yàn)的正常運(yùn)行，也在替換中滲透了遷移的科學(xué)思維。

三、整合

【現(xiàn)狀】專(zhuān)有設(shè)備局限于經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的研究，而科學(xué)問(wèn)題情景豐富多彩，大多數(shù)生活問(wèn)題情景，實(shí)驗(yàn)室缺少配套的專(zhuān)有設(shè)備，造成以講代做的境況。

基于“建模”的科學(xué)思想，利用各個(gè)常規(guī)小器材功能的獨(dú)特性，如乒乓球的“浮與彈”、注射器的“抽與射”、氣球的“脹與縮”等，把較多的小器材整合起來(lái)實(shí)驗(yàn)。對(duì)某一個(gè)問(wèn)題情景加以模擬，實(shí)驗(yàn)室雖然缺乏專(zhuān)有的設(shè)備，但這些模擬部件在實(shí)驗(yàn)室卻選材容易。開(kāi)發(fā)這類(lèi)輔助實(shí)驗(yàn)，用其情景具有STS的鮮明特點(diǎn)，使課堂學(xué)習(xí)具有更大的實(shí)踐性。

【案例】

實(shí)驗(yàn):研究水流的壓強(qiáng)變化，模擬兩艘并排行駛的船只相撞情景。

1.用水槽裝水，用乒乓球模擬輪船，用注射器形成水流。

2.觀察兩只乒乓球是否向中間靠攏。

3.兩只乒乓球打孔注水增加重量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。

4.換用兩塊小木塊進(jìn)行研究。

探究實(shí)踐中，并沒(méi)有觀察到預(yù)期的乒乓球向中間靠攏的現(xiàn)象。同學(xué)們通過(guò)討論，分析出可能是乒乓球太輕，浸入水中體積太小，引起水平方向的壓力太小，造成實(shí)驗(yàn)的失敗。提出給乒乓球打孔注水增加重量或換用方形木塊的改進(jìn)方案，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)操作，取得了成功。

【效果】整小為大，開(kāi)發(fā)出的輔助實(shí)驗(yàn)用小器材直觀的模擬大場(chǎng)景，以做代講。重要的是真正在教學(xué)中有機(jī)融合了STS。

四、改進(jìn)

【現(xiàn)狀】教學(xué)中許多可行的實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)室具備研究這些問(wèn)題的器材，可是實(shí)驗(yàn)操作的實(shí)際效果不佳，不能發(fā)揮應(yīng)有的說(shuō)服力，造成有器材而不敢用的尷尬。

基于“科學(xué)歸因”的特點(diǎn)，方案沒(méi)有較大的缺陷而實(shí)驗(yàn)效果不好，究其根源，是由于這些實(shí)驗(yàn)器材太小，或者實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的一些變化現(xiàn)象過(guò)于細(xì)微、呈現(xiàn)時(shí)間較短，又或者操作上的一些不準(zhǔn)確等原因影響了觀察效果。可以針對(duì)原因，通過(guò)改進(jìn)放大現(xiàn)象或簡(jiǎn)化操作使實(shí)驗(yàn)更加明顯直觀。用現(xiàn)象征服學(xué)生。

【案例】

實(shí)驗(yàn):“水滴入濃硫酸飛濺的實(shí)驗(yàn)”，由于水和酸液本身無(wú)色的原因，實(shí)驗(yàn)中酸液的飛濺現(xiàn)象并不明顯。

1.大漏斗一個(gè)，內(nèi)壁貼上幾條濕潤(rùn)的藍(lán)色石蕊試紙，倒扣在培養(yǎng)皿上，培養(yǎng)皿內(nèi)加濃硫酸，在大漏斗的頸中插入一根細(xì)長(zhǎng)吸管，吸管下端接近濃硫酸液面。通過(guò)吸管滴加水，觀察試紙顏色變化，做出思考。

2.錐形瓶?jī)?nèi)加濃硫酸，插入漏斗，通過(guò)漏斗滴加紫色石蕊試液。

本實(shí)驗(yàn)利用酸能使藍(lán)色石蕊試紙變紅的性質(zhì)加以改進(jìn)，試紙顏色的變化使飛濺顯得十分直觀。用顏色對(duì)觀察者產(chǎn)生視覺(jué)上的沖擊，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中是一種重要的手段，如分子運(yùn)動(dòng)教學(xué)中紅墨水的擴(kuò)散、氨氣擴(kuò)散使沾有無(wú)色酚酞棉花變紅，液體對(duì)流中紅墨水的運(yùn)動(dòng)，

壓強(qiáng)計(jì)U形管內(nèi)紅墨水的液面差等實(shí)驗(yàn)，均是相似運(yùn)用。同樣，在前文中提到的香水霧化器的模擬實(shí)驗(yàn)中，后排學(xué)生難以觀察到霧化的水霧，也可以將錐形瓶中的水改成紅墨水，前面放一張白紙，實(shí)驗(yàn)對(duì)比。

【效果】歸因改進(jìn)，開(kāi)發(fā)出的輔助實(shí)驗(yàn)用事實(shí)摧毀學(xué)生的疑惑，而不是教師的諸多借口與權(quán)威的掩蓋，捍衛(wèi)了實(shí)踐是檢驗(yàn)真理唯一標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)真理。

綜上所述，依托實(shí)驗(yàn)室已有條件，運(yùn)用移用、替換、整合、改進(jìn)等方法開(kāi)發(fā)課堂輔助實(shí)驗(yàn)，可以很大程度地提高輔助實(shí)驗(yàn)的數(shù)量，并充分發(fā)揮這些輔助實(shí)驗(yàn)在科學(xué)教學(xué)中內(nèi)含的教學(xué)功能，將其精巧惟妙的部分恰如其分地呈現(xiàn)給我們的學(xué)生，確保了學(xué)生的動(dòng)手與動(dòng)腦的結(jié)合，使得初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加豐富多樣，靈活主動(dòng)。

［1］科學(xué)(7 －9 年級(jí))課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn)稿).北京大學(xué)出版社，2001，7.

［2］傅國(guó)亮.新課程優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計(jì)與案例(初中科學(xué)卷).海南出版社，2003，9.

［3］趙力紅.低成本、高智慧、深探究.教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn).2006，(2).

［4］劉旭.聽(tīng)課說(shuō)課上課.四川教育出版社，2005，7.

［5］陳芳英.實(shí)驗(yàn)激趣、探究創(chuàng)新.教學(xué)月刊(中學(xué)版)，2007，(3).