優化實驗教學 提升科學素養

趙陳娟

【內容摘要】科學以實驗為基礎，深化實驗教學對于培養學習興趣、提高課堂效率、減輕學生的學業負擔和發展學生動手動腦的能力都有重要作用。本文從加強課前準備，夯實實驗基礎；優化實驗指導，提高實驗實效；拓寬實驗渠道，提升科學素養等方面探討了優化實驗教學，提升學生科學素養的途徑和策略問題。

【關鍵詞】科學素養 實驗教學 途徑策略

科學實驗的目的是通過實驗觀察和實驗手段，培養學生的動手操作、實驗觀察的能力，提高學生的實驗方法、實驗設計和實驗技巧的水平，讓學生在實驗教學中有新的體驗與收獲，進而提升綜合科學素養。

一、加強課前準備，夯實實驗基礎

1.認真備好實驗，充分做足預案

實驗課應和上其他課一樣要有詳細的教案。決不能因為也不能由于自己已有多年的實驗教學與管理經驗而忽視課前的準備工作，因為時間變了，學生變了，每一位學生都有他自己的想法，自己的認識，有的實驗器材隨著時間的推移也會發生變化，所以沒有教師的認真的準備工作，實驗過程中的不確定因素可能會影響到整堂課的效果。①研究每次實驗的教學目的和要求，確定在教學實踐中如何具體實現的方案；②鉆研與實驗有關的原理，思考如何在實驗課中啟發引導學生理論聯系實際：③掌握各項操作的規范和要領；課前反復做準備實驗，鉆研使實驗成敗的條件和可能出現各種異常（的原因，對學生的各種實驗現象要有預見性，并能幫助學生正確分析，合理解釋。④研究實驗教材內容應如何改進和完善，才能使實驗現象更明顯、實驗的成功率更高。⑤實驗課前檢查實驗室有關設備和各項實驗器材的準備情況。由于對本次實驗中可能出現的問題及難點都作了認真考慮，做到心中有數，并制定好相應的解決措施，所以課堂秩序就不太容易混亂，實驗效果將更明顯。

2.嘗試下水實驗，及時發現問題

課堂演示實驗是教師經常要做的，無論你對它有多么熟練，但課前一定要先做“下水實驗”，獲取實驗的第一手資料，及時發現有可能出現的意外和問題，避免不必要的實驗誤差。例如有位教師正在做硫代硫酸鈉和松香的熔化實驗，不知是什么原因，酒精燈加熱了很長時間，溫度計還是沒有太大的變化，熔化曲線遲遲不能拿出來，教師幾次努力均告失敗，演示實驗草草收場，實驗結論由教師口授講解給學生。可見該教師課前的“下水實驗”肯定沒做，才帶來課堂上的失敗。導致他失敗的原因可能是硫代硫酸鈉的顆粒過大，溫度計玻璃泡的接觸不好，也可能是酒精燈用了內焰，還可能是其他原因，這些實際因素要靠我們的“下水實驗”來排除，靠我們的想象很難一一排除的。所以，教師在課前先嘗試實驗，選擇實驗材料，發現問題因素，及時優化實驗設計，提高實驗的質量。可見，除了常規的儀器準備之外，更重要的是要備好實驗的“心情”，備好學生的“感受”，備好實驗中可能出現的“意外”和應對措施。

二、優化實驗指導，提高實驗實效

1.有機整合資源，媒體演示適度

做科學實驗是一項繁瑣的事，很多教師喜歡做“口頭實驗”，或“課件實驗”。所謂“口頭實驗”，是用語言來設計實驗、分析實驗、完成試驗，最后給出實驗結果，學生也能接受，但效果可想而知。“課件實驗”如今比較流行，多媒體技術的普及，使得課件完美地呈現了本應該在課堂上教師用儀器進行的實驗，將原本的演示探究性實驗變成了觀賞性實驗。事實上，多媒體技術僅僅是一種輔助教學手段，多媒體課件只是對實驗教學的一種補充，是具有一定優勢的實驗資源，如何用需要一個“度”，需要有效整合。在師生動手操作的基礎上，對一些稍縱即逝的現象進行回放，對一些不易觀察的細節進行放大，對一些抽象的現象模擬解析，讓學生更好地理解現象，把握本質，這才是媒體資源的長處所在。切不可用課件實驗完全代替了演示實驗，造成實驗的“失真”。

2.加強自主探索，培養探究能力

科學教材以探究的學習方法貫穿始終，探究的方式多種多樣，一般其基本過程包括提出問題、建立猜想與假設、制定方案、獲取事實與證據、檢驗與評價、合作與交流等六個要素。可在實際的教學中，往往變成了走過場。書本中的很多探究性實驗，鑒于時間和精力的關系，教師在處理時，只是將這六個要素按部就班的復述一遍，很少有真正的去探究，無論是在課內還是課外，學生掌握的往往是實驗的結論，而不是探究過程的樂趣。事實上，教材編寫的意圖是讓教師指導學生真正意義上的行動起來，去享受探究活動中的樂趣。在實驗中，教師的角色是組織者、引領者、服務者，幫助學生制定探究計劃，檢查、落實探究的進度，交流、評價探究的收獲，讓學生由“要我探究”變成后來的走向“我要探究”。例如在探究“滑動摩擦力大小與哪些因素有關”時，提供給學生一臺電動皮帶輪、一塊木塊、一盒砝碼、一支彈簧秤。如左圖所示，根據老師提供的教學儀器，請同學通過討論交流制定計劃、設計實驗。我讓學生以小組為單位自行探究，并將比賽競爭的意識貫穿其中。很快地，每個小組的小組長進行了有效地分工：有的設計研究與壓力關系、有的設計研究與接觸面大小關系、有的設計研究與接觸面粗糙程度關系、有的設計研究與物體運動速度大小關系、有的負責記錄結果，有的……分工合作使得活動效率得到了提高，整個實驗過程顯得井井有條。雖然學生自己探索出的實驗方案可能很粗糙、不完善，但通過學生間的相互交流補充，教師點撥，終究能使每一組學生找到科學思維和解決問題的方法，使學生體會到通過自己的努力獲取成功后的滿足感，從而激發起學生積極參與科學探究的熱情。

3.關注探究過程，適時激勵評價

在學生進行實驗探究的過程中，教師對實驗中出現的情況要及時反饋，并適時適當的對學生進行激勵性評價，可以起到事半功倍的效果。適時激勵評價的同時要注意以下兩點：一是面向全體，二是側重過程。激勵評價應該貫穿學生的探究全過程。例如，在“探究種子萌發條件”的活動中，對學生在實驗中表現出來的每一項探究能力（如提出獨特的問題、發表新穎的見解等）都進行激勵，并耐心、委婉地指出不合理的操作，進行公正、客觀、積極的評價。教學中教師應掌握并運用好這個激勵杠桿，營造一種可以充分發揮學習個性、相互交流甚至各抒己見的探究學習氛圍，一句真誠的表揚，一個贊許的目光……讓每個學生真切地體會到探究學習的成功與快樂，從而產生進一步合作探究的欲望。

4.及時引導反思，提高實驗能力

以往的實驗教學比較注重的是實驗前的準備和實驗中的操作，而忽視了實驗后的反思和總結。教學中引導學生進行反思，對進一步理解實驗、深化實驗、完善實驗起著重要的作用。①反思實驗原理。圍繞實驗原理進行反思，可使實驗儀器的選擇更加合理，準確的挑選儀器，明白誤差產生的原因，使實驗結果更為準確。②反思實驗方法。引導學生思維求異，尋求多種實驗方案，然后對實驗方法進行反思，找出其特點和不足，從而優化實驗方案，選取最佳策略。③反思實驗現象。針對學生實驗過程中觀察到的現象，進行深入地反思，可加深對物理規律的理解，增強學生分析判斷能力。④反思實驗異同點。對多個實驗，可進行聯系與比較，反思實驗異同點，更易使學生掌握實驗的本質，理解實驗規律，鞏固知識與技能。⑤反思實驗注意事項。每一個實驗都有其操作的注意事項，引導學生圍繞實驗注意事項進行反思，認清錯誤操作的危害，從而規范學生的實驗操作，為順利完成實驗奠定良好的基礎。在學生實驗時，積極引導學生進行全方位、多角度反思，對深化實驗、完善實驗、拓展實驗、活化實驗、形成實驗操作的技能與技巧有著重要的作用。教學中，教師注重引導對科學實驗的反思和總結，不斷創新實驗教學，努力提高科學實驗教學質量。

5.規范實驗操作，科學對待意外

教師規范的操作，不僅是實驗成功的保證，也給學生示范。比如用天平稱量時，很多教師圖方便，直接用手拿砝碼，用手移游碼，久而久之也使學生忽略了操作的要領，帶來負面影響。有些不規范的操作，還會給實驗帶來一定的危險性。當然，實際中的實驗比我們設想的實驗要復雜些，有時它不會按我們預定的程序走，有時會出現一些“附屬品”，有時還會出現一些意想不到的現象，這時切不可“抓主要現象，忽略次要成分”，要正確面對實驗中出現的不速之客，或許一個新的探究由此開始了。教師自己一定要有一個清醒的認識，想方設法，亡羊補牢，失敗時要敢于言敗。要讓學生知道：失敗并不可怕，可怕的是失敗了而不敢去承認。可以讓學生自己作出診斷和處理，要相信學生的能力，相信他們會處理好的。教師不要急于幫他們找原因，讓他們自己先來。在他們摸不著邊際時，教師要給予他們適當的幫助，以免學生失去探究的信心。

三、拓寬實驗渠道，提升科學素養

科學中的概念、原理都比較抽象枯燥。但是，如果教師能啟發學生把理論知識升華、運用到現實生活中，將能起到更好的教學效果，也能激起學生強烈的求知欲望，而且還可培養學生的創造性思維。

1.擴展書本實驗

為了提高學生的實驗操作能力和創造思維能力，僅滿足于做好書本實驗是不夠的，還必須充分挖掘教材實驗的潛力。筆者在教學中發現，很多學生在做完某個實驗后“意猶未盡”。此時，可以啟發學生圍繞該實驗主題進行發散、聯想、逆向等創新性思考，對于興趣濃厚的同學可以試行“主題擴展實驗”。如在做完“測定溶液的PH”的實驗后，為了滿足學生的求知欲望，引導學生將實驗擴展到可口可樂、家庭飲用水以及雨水的酸堿度測定上。在教師的啟發下，同學們還選擇了自己的幾根頭發，放到不同PH的溶液里，觀察頭發的耐久性，最后得出“選用偏酸性的洗發水洗發為宜”的結論。這種“主題擴展實驗”教學，不僅解決了學生在“主題實驗”中存留的問題、而且培養了學生探究創造的實驗素質。

2.自制實驗器具

自制教具不用像正規教具那樣“正規”，它完全可以不拘一格從身邊發生的自然現象中尋找素材來設計一些有趣的實驗。自制實驗器具具有較強的啟發性，新穎、意想不到的現象會吸引和誘導學生在進行認真觀察的同時，積極去“深省”和“回味”。

【實驗名稱】勢能和動能的轉化實驗

【器材及制作方法】細鐵絲兩根（一根：直徑1-2毫米，長約為70厘米，表面光滑無折痕，另一根：直徑0.8毫米，長約為20厘米）、圓珠筆（或圓棒）、墨水瓶、橡皮泥（或泥團）、彩紙。在墨水瓶內放橡皮泥，將長鐵絲均勻地繞在筆上，將螺旋鐵絲拉成40厘米長，將其端部垂直插入瓶內橡皮泥中，另一根細鐵絲彎成一個弓形，弓的中心做一個8毫米的圓環，兩端分別放上小泥團，并且彩紙剪成小旗插在小泥團上。

【使用方法】把螺旋鐵絲的上端插入弓形鐵絲中心的圓環，弓形鐵絲即在重力的作用下沿

螺旋鐵絲轉動下滑，而且越來越快（兩端的彩旗也隨之下落、轉動）。

【反思】根據弓形鐵絲在滑落過程速度越來越快，讓學生分析，為什么會滑？下滑的能量來自哪里？這種自制玩具式的實驗既能滿足學生好玩的天性，又能使學生學以致用，也使課堂知識在課外得到延伸。

3.妙用課外實驗

課外是學生學習科學的廣闊天地，在與科學知識應用密不可分的生活環境中，到處都能找到觀察、思考、實驗的課題。其中，課外小實驗就起到了聯系書本知識和日常生活中的科學現象的作用。教師有必要經常演示一些簡易實驗，使學生看時感興趣，課后能仿做。為探究音調跟物體振動快慢的關系，教學中通常采用比較兩個不同的音叉發聲的音調和振動快慢的方法，但難以直觀地比較音叉振動的快慢。我們可以取一把日常生活中的梳子，用手指以不同的速度拔動梳齒發出不同的聲音，去探究音調跟振動的快慢的關系。教師可以鼓勵學生回家試試，既過了實驗癮，增加學生動手做實驗的機會，又拉近了科學與學生的距離。這樣不僅可以讓學生了解科學原理在日常生活中的應用及其重要性，而且還能增強學生動手的興趣和能力，發展他們的創造性思維，使他們經常能品嘗到成功的喜悅。

總之，深化初中實驗教學，對提高學生的科學素養意義重大。一個真正成功的實驗，它不僅僅是展現自然現象、揭示自然規律，它更應該首先激發學生的興趣，吸引學生去探索，進而培養學生各方面的能力，實現初中科學教學“輕負高質”的目標。

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（作者單位：浙江臺州市天臺縣平橋鎮中學）