提升初中科學實驗教學有效性策略探討

◆徐承翔

(溫州市實驗中學)

有效的實驗教學在初中科學教學中有著重要的作用，能建立概念、揭示規(guī)律、解決疑難問題、培養(yǎng)以實驗為基礎的思想方法和科學修養(yǎng)。初中科學教材中實驗類型多樣、內(nèi)涵豐富。如果教師能根據(jù)實際創(chuàng)造性地運用教材中的實驗，或者加以改進，使其更好發(fā)揮培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的作用，能更好體現(xiàn)新課程理念。因此，如何利用好教材中的演示實驗，多角度地挖掘?qū)嶒灲虒W，追求“創(chuàng)新”和“有效”，是提高實驗教學有效性的一個切入點。

一、挖掘演示實驗的探究點，從“演示”到“探究”，培養(yǎng)學生探究意識和能力

科學探究是一種重要的學習方式，實驗探究是培養(yǎng)學生探究能力的一個有效途徑。教師在教學過程中如果可以挖掘?qū)嶒炛械奶骄奎c，以實驗為載體，留給學生足夠的時間和空間，提出問題，檢驗想法，交流和討論，那么演示實驗不會簡單地停留在教師的表演，學生實驗也不會簡單地停留在技能的模仿。學生通過親身經(jīng)歷和實驗，證明自己的假設或觀點，可以培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)，這符合學生發(fā)展的要求。

比如，“堿使指示劑變色規(guī)律”內(nèi)容的教學，教材直接采用演示實驗的方法。但能否將演示實驗變?yōu)樘骄啃詥栴}，在學生知道堿溶液使指示劑變色這一結(jié)果的同時，了解其顏色變化規(guī)律的本質(zhì)原因呢?筆者挖掘了這一實驗的探究點，做了如下變動:先用pH試紙測定NaOH溶液的pH值，pH＞7。讓學生觀察NaOH溶液能使石蕊試液變藍、使酚酞變紅。繼而提出“你認為是NaOH溶液中的什么粒子(H2O、Na+、OH－)使石蕊試液變藍，并設計實驗來證明”。學生提出猜想、設計控制實驗條件的對照實驗、對實驗現(xiàn)象和結(jié)論做出解釋。這樣的探究過程加深學生對實驗目的、實驗原理、實驗方法的認識，同時初步學會了怎樣設計對照實驗，怎樣控制相關(guān)變量。

在這樣的探究實驗的基礎上，學生除了可以推論得出堿溶液使指示劑顏色變化的規(guī)律，同時也明白是堿溶液中的OH－，使指示劑變色，則不溶性堿就不能使指示劑變色，且只要有OH－的堿性溶液也能使指示劑發(fā)生同樣的變化。比起教材中直接觀察NaOH溶液和Ca(OH)2溶液使指示劑的顏色變化來總結(jié)規(guī)律，改變后的探究性教學方式，對學生體驗科學過程，掌握科學方法，形成控制實驗條件的意識和科學探究能力，從而形成正確的概念，具有非常重要的意義。

再如，“酸和堿反應”內(nèi)容的教學，氫氧化鈉和鹽酸反應，教材演示實驗借助無色酚酞的顏色變化說明酸堿反應了。筆者通過設計問題:如何證明氫氧化鈉和鹽酸發(fā)生反應了?將這個演示實驗轉(zhuǎn)變?yōu)樾枰獙W生參與思考探究的學習過程。學生將指示劑顏色變化的性質(zhì)用于設計實驗，但是要考慮:選用酚酞還是石蕊?該指示劑應該先滴加入酸溶液，再加堿溶液反應，還是先滴加入堿溶液，再加酸溶液反應的先后順序等一系列問題，再比較幾種方法的優(yōu)缺點，最后確定最佳方案。

科學教育界提出了“科學作為過程”的科學教育理論，它的意義在于強調(diào)科學教育不僅僅是學知識，而是整個探究過程的參與和體驗。以上對演示實驗探究點的挖掘，正符合這一教育理念。改變教師傳遞、講解、評價的教學轉(zhuǎn)向觸發(fā)、交流、分享的教學，引導學生參與到學習過程中，經(jīng)歷問題解決的過程，提升學習效果。

二、改進實驗器材，從“講”到“做”，加深學生對科學事實的理解，啟發(fā)學生思維

讓學生觀察或親自動手做實驗，這對學生來說是一種享受，也是對科學知識的理解和體驗的過程。一些教師認為“以講代做”，一樣可以達到效果，還可以省去很多麻煩。也許很多實驗只講不做，學生能懂，其原因在于利用了學生的想象。學生對實驗的想象能力也是基于學生的實驗經(jīng)驗，學生的實驗經(jīng)驗越豐富，對實驗的想象能力也越強。但是學生科學實驗的直接經(jīng)驗是非常不足的，他們對實驗的想象很容易走樣、變形，嚴重的甚至導致形成迷思概念。因此我們要創(chuàng)造條件，變“講”為“做”，在動手實踐過程中習得新知，同時使學生的實驗能力、觀察能力、思維能力等多種能力得到進一步發(fā)展。

如教材中“植物蒸騰作用快慢的影響因素”實驗，教材給出的方案如圖所示。通過實驗中水銀柱的上升及上升的快慢比較，讓學生感受蒸騰拉力的存在(水銀柱上升)，以及探究蒸騰快慢的影響因素(不同條件下水銀柱上升快慢比較)。在實際教學中，用水銀等材料來完成該實驗比較難實現(xiàn)，只能用教材的圖示來“講”實驗。

但這樣“講”實驗只能讓學生憑想象去理解這個實驗，而實驗現(xiàn)象是否就是按照教師所說?實驗過程中會出現(xiàn)什么樣異常現(xiàn)象?整個實驗是否就這樣順理成章?等等，沒有實踐的過程可能就失去了很多生成的精彩。學生沒有親自操作和觀察，不利于激發(fā)學生思維，不利于學生理解科學知識的內(nèi)涵和外延。因此，經(jīng)過多次試驗，改進實驗如圖所示，課堂上就能完成，效果良好。

實驗時，學生能在較短時間內(nèi)就能觀察長頸漏斗的玻璃管內(nèi)液面下降，說明水分通過蒸騰作用散失了，效果非常明顯。利用這個裝置，學生對植物葉的蒸騰作用、蒸騰作用快慢與環(huán)境條件的關(guān)系有了更直觀的更真實的感受。并且在這個改進實驗的啟發(fā)下，學生還設計了證明蒸騰作用其他方法，比如，比較一段時間前后裝置的質(zhì)量變化可以說明植物在散失水分，或用直徑更小的玻璃管可以使實驗效果更佳等。

像這樣讓植物蒸騰作用這種自然界真實存在，但不易直接觀察到的現(xiàn)象在課堂上通過實驗給學生直觀展現(xiàn)，讓學生對科學的認識從感性上升到理性，科學實驗提供了可靠的源泉和推動力。

三、改變實驗的教學方法，從“傳授”到“自主學習”，加深學生對實驗原理的理解

對實驗儀器自身結(jié)構(gòu)原理的理解，是學生掌握儀器使用方法的前提，也影響學生對相關(guān)實驗過程的理解和掌握。教師應該根據(jù)各類儀器的特點，采用多種方式引導學生自主學習儀器的原理和用法，學生的收獲可能會更多。

如電學中滑動變阻器這個重要儀器的教學，一般教學過程先呈現(xiàn)儀器，介紹各部分結(jié)構(gòu)及功能，再分析變阻器改變電阻的原理，以及使用規(guī)則，然后再讓學生通過操練學會使用。這種傳統(tǒng)的方式一節(jié)課下來，教師普遍反映，講得多，教的累;學生普遍反映難聽懂，分析其原因就在于沒有把課堂真正還給學生。針對這樣的問題，對滑動變阻器的教學設計成了如下幾個環(huán)節(jié)的模型建構(gòu)來自主認識滑動變阻器。

階段一:建立變阻概念。每組學生先將一根較長的電阻絲和小燈泡組成串聯(lián)電路，讓小燈泡發(fā)光(如圖一)。在這個電路的基礎上，讓學生嘗試改變燈的亮度。其中改變夾子的位置來改變亮度的方法就是變阻器的簡易模型，這是起點。

階段二:建構(gòu)模型，進而認識滑動變阻器實物。通過問題設置，如:電阻絲很長，使用不方便，如何節(jié)省空間?(用“繞”的方法)該怎么繞?導線緊挨會導通電路，怎么辦?怎么接入電路才有變阻作用?作為滑片支架的材料怎么選?等一些問題，在學生的思考、討論、實踐等積極方式參與下，逐步構(gòu)建滑動變阻器模型，并理解變阻原理，及如何使用才能有效變阻(如圖二)。在建構(gòu)了模型的基礎上，讓學生將模型與實驗室用的滑動變阻器模型進行比對，這時該儀器的結(jié)構(gòu)和功能、接入電路的接線柱的選擇、有效電阻的判斷、電流在變阻器上流過的路徑等已經(jīng)不需教師再多費口舌，因為建構(gòu)的模型與實物相似度很高，且在學生主動建構(gòu)過程中已經(jīng)充分理解，并驚嘆每個結(jié)構(gòu)或零件的獨到之處和巧妙精致。這是一個學生主動習得的過程，正如“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。

階段三:將滑動變阻器實物接入階段一所連接的電路中，滑動滑片，體驗滑動變阻器的變阻原理、變阻作用，通過操練熟練和鞏固正確使用方法。

改變教學方法后，體現(xiàn)了以學生為本的教育理念。通過情境設計及問題設計，引導學生進行自主學習。它可以讓學生進入學習過程，幫助學生形成自己的理解，取得行為復雜層次更高的成果。學生的知識與技能在過程與方法中獲得，情感態(tài)度與價值觀也在過程與方法中得到培養(yǎng)，同時又在知識與技能的獲得中不斷升華。這樣的教學，不僅僅引領學生認識滑動變阻器，而且讓學生得到一種如何認識、學習一種新儀器的方法。

實驗是科學的靈魂，實驗教學的有效性在科學課堂教學有效性中顯得尤為重要。通過有效的實驗教學，使學生獲得發(fā)展，體現(xiàn)新課程理念，也培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)。每一位教師要做一個教學有心人，更多角度挖掘?qū)嶒灥慕虒W功能，使學生能在實驗、探究、思維、創(chuàng)新等多方面得到綜合性的發(fā)展。

［1］張紅霞.科學究竟是什么［M］.北京:教育科學出版社，2003，(12):28.

［2］［美］加里·D·鮑里奇著.易東平譯.有效教學方法［M］.南京:江蘇教育出版社，2002，(6):241.