優化科學實驗教學的探討

摘 要： 科學是一門以實驗為基礎的學科。在教學中，實驗不僅在使學生理解和鞏固科學基礎知識、培養學生分析和解決問題的能力等方面有十分重要的意義，而且是激發學生學習科學的興趣的源泉，所以加強實驗教學是提高科學教學質量的重要環節。然而，大量的資料信息表明：中國基礎教育在落實過程中最為突出的弊端之一，就是教師忽視了對學生進行動手能力的培養。作者結合“學習金字塔理論”，再多次嘗試新的其他實驗教學方法后，總結并介紹了優化實驗教學的幾個要點。

關鍵詞： 科學實驗教學 學習金字塔 動手能力 創造能力

一

科學是一門以實驗為基礎的學科，在教學上，實驗不僅在使學生理解和鞏固科學基礎知識、培養分析和解決問題的能力等方面有十分重要的意義，而且是激發學生學習科學的興趣的源泉。所以加強實驗教學是提高科學教學質量的重要環節。然而，大量的資料信息表明：中國基礎教育在落實過程中突出的弊端之一，就是教師忽視了學生動手能力的培養。

平時有些科學教師不樂意上實驗課，原因是他們認為讓學生進實驗室做實驗不容易控制場面，并且有些實驗有一定的危險性，做了怕學生受傷；有些實驗操作過于簡單，做了怕學生浪費時間。而部分學生一進入實驗室，由于興奮過度，老師講的那些注意事項根本沒聽進去，等要實際操作時，就愣在那兒。所以采取“以講代做”的實驗教學方式大有人在，但這樣做的結果平時越不讓他們進實驗室，學生偶然有機會做一次實驗，越是會出現老師意想不到的結果。而實驗教學也因長期未受到應有的重視而成為科學教學中的薄弱環節。

為此，作為實驗教師，我一直在思索怎樣上實驗課，即能讓老師高效率地完成教學任務，又讓學生樂意上呢？一次偶然的機會，知道了美國學者發現的“學習金字塔理論”，受這套理論的啟發，我認為可以根據這套理論優化實驗教學。

下面我先復述“學習金字塔理論”的大致內容。

美國緬因州National Training Laboratories做過這樣的研究，他們的金字塔如下圖所示：

學習金字塔理論告訴我們：不同的學習方法達到的學習效果不同，研究表明在兩周之后，學生對知識的保留度，從5%—90%不等；用耳朵聽講授，知識保留5%；用眼去閱讀，知識保留10%；視聽結合，知識保留20%；用演示的辦法，知識保留30%；分組討論法，知識保留50%；練習操作實踐，知識保留75%；向別人講授相互教，快速使用，知識保留90%。

由此可見，學習方法不同，學習效果大不一樣，因此，實驗教師要學會調整甚至改變教學方式，讓學生由被動聽轉到主動學，學生學習要綜合使用多種感官，如耳、眼、腦、口、手等。

根據學習金字塔理論，我把某些實驗課的課堂形式由兩人一組照課本按部就班做實驗改成了四人一組做自主探究實驗。下面我以研究最方便與安全的氧氣制取方法這一實驗為例具體講講做法：我在桌上盡可能放著實驗時要用到的儀器和藥品，儀器有錐形瓶、廣口瓶、長頸漏斗、分液漏斗、雙孔塞、單孔塞、導管、水槽，藥品有高錳酸鉀、氯酸鉀、二氧化錳、雙氧水。讓組內學生自己選取儀器和藥品制取氧氣，再討論自己組選用的方法有哪些優點和缺點（這點是根據理論中“分組討論法，知識保留50%”而設計的）。再把所有制取氧氣的方法都嘗試一遍，找出自己組認為最方便、最安全的制取氧氣的方法。每個同學在實驗后寫一份報告，記錄自己組選用的制取氧氣的方法和注意點、優缺點，作為當天的家庭作業。

第一個班級做實驗，大多數學生先選擇了書本的實驗，用加熱高錳酸鉀制取氧氣（裝置一）。實驗時，他們發現雖然用高錳酸鉀制取氧的速度比較快，但是在做實驗過程中若是不小心，則會把桌子和實驗儀器全都染上顏色，有的同學甚至把自己的手染成棕色。這些同學雖然手上染了顏色，但還是很開心地做實驗，做得快的同學一直在告訴其他組做得比較慢的同學，放高錳酸鉀時，可以用紙槽把高錳酸鉀放到試管里，這樣不會把高錳酸鉀撒在桌上，也不會把手弄臟了。有個組的一位女同學甚至忘了結束時應先把導管從水中移出再熄滅酒精燈的這個步驟，不小心把試管炸裂了，情況非常糟糕，試管內的物體濺的到處都是，學生自己從容地處理掉雜物。雖然處理起來比較麻煩，但這些東西對學生而言都不是老師用言語描述就能體會的。這位同學可能會永遠記得自己所犯錯誤帶來的后果，如果下次再做相同實驗時，就會注意這些了。所以，老師都應該給學生動手的機會，只有學生親身體驗了，才會有印象。

有些組的學生則先采用其他辦法制取氧氣，有些學生用加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物的方法制取氧氣，他們認為即使試管破了，也好處理些，不像高錳酸鉀有強氧化性，會把其他物品弄臟。但在做實驗過程中，又出現下面的情況：有些同學把試管傾斜過度，里面的混合物沿導管滑出，有些甚至滑到了水槽。學生碰到這些情況，舉手向我報告，我讓告訴他們可小心地把試管的粉末集中后，換個帶導管的橡膠塞繼續做實驗。在實驗結束后洗試管時他們還發現：加熱后殘留的混合物會出現結塊現象，而且很難取出殘留物。我先讓學生把試管冷卻后再用水沖洗，把殘留物用玻璃棒取出，倒入廢水池。

有些組的學生先選了裝置二用二氧化錳和雙氧水來制取氧氣，但做實驗過程中又出現如下問題，或者有些組的裝置內氧氣還沒有收集滿就沒有氣泡，或者有些組的裝置內氧氣裝置氧氣收集了滿了，氣泡還在往外冒。為此，有的學生提出，有沒有更好的方法呢？既能控制反應速度的，又能獲得穩定的氣流，還能節約反應物。有些同學們想到了，能否用錐形瓶和無塞的分液漏斗做反應裝置（裝置三），更有同學提出了，可用針筒或帶旋塞的分液漏斗代無塞的分液漏斗，廣口瓶代替錐形瓶后，應該能獲得比較平穩的氣流（裝置四）。這些同學都非常認真地開始了實施自己的實驗設計，并且完成得相當好。有些同學不會做，就讓同組已經會做的同學手把手地教她如何做實驗，這些原先不會做實驗的同學很快就掌握了。（這點是根據向別人講授相互教，快速使用，知識保留90%而設計的，因為學生要教給其他同學，他必須先把知識內化成自己的，才能轉教給別人，而學生間的思維方式比較近，被教的那位學生比較容易接受）。這次的實驗課上處處體現著學生的靈動，學生在課堂上不是被動地做實驗，而是真正主動地做實驗，成為了課堂的主人。

唯一的遺憾是這個班有些小組同學由于能力差異太大，不能嘗試所有氧氣制作的方法。就不能比較出方法最簡便，最快捷。所以我讓這些沒完成任務的組多向完成任務的組學習討教，等到實驗室開放日時再進行實驗。一天后的調查結果顯示，該班的學生對自己所選的制取氧氣實驗的操作過程及要注意的事項掌握得很不錯。

有了在第一個班級上課的經驗，第二班我在上課前先讓學生根據材料把每種制取氧氣的方案制訂好，然后讓小組成員自己分配好工作，每人完成一個方案。并把每個實驗要注意的事項寫在了黑板上，再讓學生在實驗后總結自己所做的實驗的優缺點，這樣每個小組都能完成任務了。還能方便地比較出哪種方法制取氧氣的速度快，再從小組中派出代表當場總結發言。果然效果比前個班要好得多了。

二

教師不可能把所有的學生實驗都改成自主探究實驗，所以我結合“學習金字塔理論”，再多次嘗試新的其他實驗教學方法后，慢慢地總結出了要優化實驗教學的幾個要點：

1.教師在實驗課前做好準備工作。

要取得比較好的教學效果，教師每次在上實驗課之前必須做好大量的準備工作，其中包括知識和實驗方面的準備。同時也要預見實驗時可能會出現的事件及應對措施。對于學生在實驗中初次接觸到的儀器、實驗操作中的難點和關鍵點，實驗操作開始前教師必須給予適當的指點。

2.教師在實驗中注意培養學生良好的習慣。

在學生實驗的過程中，必須注意促使學生養成良好的實驗習慣，如使用儀器要正確，實驗操作要謹慎；讓學生在遇到突發事件時要從容應對；尊重客觀事實依據，不拼湊修改數據；實驗完畢后及時反饋總結，發現問題及時補救，還必須自覺整理并愛護儀器，等等。

3.充分發揮教材中“小實驗”的作用，訓練學生的動手能力。

新課程標準強調科學實驗的探究活動，要求為學生創造動手做實驗的機會，同時科學實驗的綠色化、安全化。但在當前的科學教學過程中，不少教師認為教材中的“小實驗”是課外的知識，與考試無關，因此常被忽略。然而這些小實驗卻往往具有取材容易、貼近生活、簡單明了、便于操作的特點，不僅能加深學生對所學知識的理解，而且能極大地提高學生學習科學的興趣，鍛煉學生的動手制作能力和獨立操作能力，發展智力。因此，科學教師和實驗室人員應結合教材內容因地制宜地積極開發科學教學中的課外小實驗、小制作。

4.定期開放實驗室，給學生創造更多的動手機會。

定期開放實驗室，實驗室的管理老師可在每天的自由活動時間開放實驗室，讓一些在實驗課上沒有完成任務的同學做實驗，熟練操作過程。由一個已學會該實驗操作的同學講解并指導同學生做一些實驗，這樣可以增強學生的動手能力和發現問題的能力，也可以培養學生的應變能力，因為“小老師”要學會自己應付同學的提問，同時也促進學生的共同成長。

5.注重學生創造能力的培養，讓學生自己設計實驗。

由于人的個性存在差異，一些學生往往不滿足于課堂，那么怎樣才能發揮學生創造性。教師在實驗教學中應盡可能創設問題情境，鼓勵學生勇于質疑，敢于對人們“司空見慣”或認為“完美無缺”的事物提出懷疑。讓學生在提出問題的基礎上，獨立設計實驗，自己記錄實驗過程、現象、結果。最大限度地調動學生自主學習的積極性和主動性，充分發揮學生的創造才能，培養創新意識。這樣才能使學生逐步樹立問題意識和創新意識，逐步培養學生探究的興趣和創造性思維，真正感到學習科學的重要性，從而更好地探究問題，發現問題，做主動學習的學生。

老師們可以試著從以上五個方面入手進行實驗教學，我想學生一定對科學教學感興趣，這樣我們就可以輕松地完成教學任務，而且能提高學生的素質。

參考文獻：

[1]方獻忠.科學教學如何讓每個學生動起手來[J].教學月刊（中學版下），2009，03.

[2]百度文庫.學習金字塔理論.