淺論實驗改良對實驗教學(xué)的促進(jìn)作用

摘 要： 科學(xué)是需要人類永無止境地探究的未知，探究是貫穿科學(xué)發(fā)展始終的基本要素。在科學(xué)教學(xué)中，實驗教學(xué)被認(rèn)為最能體現(xiàn)科學(xué)教育的特征。但在不少中小學(xué)科學(xué)課堂上，用嘴“講實驗”，用粉筆在黑板上“畫實驗”代替學(xué)生在實驗室親手做實驗的現(xiàn)象依然如故。主要原因有老師認(rèn)為實驗教學(xué)并不是很有效，或者由于教學(xué)內(nèi)容和方法，使得實驗教學(xué)目標(biāo)不能實現(xiàn)，或者兩者兼而有之。事實上稍加仔細(xì)研究，適當(dāng)改良實驗教學(xué)的方法或過程，科學(xué)實驗的效果就會得到增強。

關(guān)鍵詞： 科學(xué)教學(xué) 實驗教學(xué) 改良方法

學(xué)生獲得真正知識的途徑，最高境界應(yīng)該是自主地探究，使探究始終貫穿于學(xué)習(xí)過程。雖然不是所有的知識都必須經(jīng)過學(xué)生直接探究，但學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)中若缺少足夠的探究體驗，則科學(xué)知識在他們頭腦中很可能只是一個外來物，而沒有真正融入心靈。在科學(xué)教學(xué)中，實驗教學(xué)被認(rèn)為最能體現(xiàn)科學(xué)教育的特征，科學(xué)教學(xué)沒有實驗活動就像教游泳沒有游泳池訓(xùn)練一樣荒唐。然而，在實際的科學(xué)教學(xué)中，實驗教學(xué)的地位卻十分尷尬。在不少中小學(xué)科學(xué)課堂上，用嘴“講實驗”，用粉筆在黑板上“畫實驗”代替學(xué)生在實驗室親手做實驗的現(xiàn)象依然如故。出現(xiàn)這樣的問題表面上看是源于我們通常的紙筆型考試很難區(qū)分出“講實驗”和“做實驗”，其實在更深層次上反映了實驗教學(xué)目標(biāo)定位上的問題。

實驗教學(xué)的目標(biāo)，從促進(jìn)科學(xué)概念理解，科學(xué)規(guī)律掌握，到學(xué)習(xí)科學(xué)方法，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)研究能力等無所不可，幾乎所有科學(xué)教育提到的目標(biāo)都有可能成為實驗教學(xué)目標(biāo)，似乎實驗教學(xué)在科學(xué)教育中成了無所不能的“萬能鑰匙”。但是，實驗教學(xué)在達(dá)成目標(biāo)上并不是很有效，或者由于教學(xué)內(nèi)容和方法的問題，實驗教學(xué)的目標(biāo)沒能實現(xiàn)好，或者兩者兼有之。道理很簡單，因為通過實驗教學(xué)若能有效實現(xiàn)那么多教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生應(yīng)付各種考試自然不在話下，教師又何樂而不為呢？根據(jù)筆者的研究考察，如今的大多數(shù)科學(xué)教學(xué)實驗仍然是在經(jīng)驗主義的科學(xué)觀和行為主義的學(xué)習(xí)觀指導(dǎo)下進(jìn)行的。事實上這顯露出我們在實驗教學(xué)指導(dǎo)思想上的偏激和實際教學(xué)的低效。若我們適當(dāng)改良實驗教學(xué)方法或過程，對實驗難點適當(dāng)點撥，給學(xué)生多創(chuàng)造表演機會，或者對實驗進(jìn)行精巧設(shè)計，科學(xué)實驗的效果就會得到增強。

一、實驗的替代與改進(jìn)

探究運動物體動能大小的影響因素時，課本實驗是這樣設(shè)計的：將質(zhì)量不同的小鋼球從斜面上釋放，撞擊水平面上的木塊，通過觀察木塊被推動的距離遠(yuǎn)近來推知撞擊前運動鋼球的動能大小。該實驗的難點在于探究鋼球的動能與其質(zhì)量關(guān)系時，要在改變鋼球質(zhì)量的同時，控制鋼球撞擊前的速度相同。但學(xué)生對不同質(zhì)量的鋼球從斜面同一高度釋放，到達(dá)水平面上的初速度相同這一知識沒有相關(guān)感性認(rèn)識，故而對此難以理解，如能用實驗展現(xiàn)出，則該難點便迎刃而解。

改進(jìn)方案：用實驗室配備的盒裝金屬圓柱體代替小車，用長方塊玻璃做斜面，將外形相同的銅、鐵或銅、鋁兩個圓柱體（不同質(zhì)量），用直尺擋在玻璃斜面的同一高度處，同時釋放，發(fā)現(xiàn)兩者同時滾到水平面上，這表明兩者到達(dá)水平面的初速度相同。實驗時用泡沫塑料塊代替木塊，這樣就被推動得既遠(yuǎn)又醒目。該實驗在器材選擇上，利用了盒裝銅、鐵、鋁三個圓柱體，同外形，同體積，不同質(zhì)量，使變量控制更精確，進(jìn)一步強化學(xué)生對銅、鐵、鋁密度差別的感性認(rèn)識。

經(jīng)過以上改進(jìn)，實驗現(xiàn)象顯著，尤其實現(xiàn)了對實驗難點的突破，實踐證明學(xué)生掌握得很好。

二、實驗過程的提醒與點撥

影響浮力大小因素的教學(xué)中，學(xué)生聯(lián)想到浮力可能與溫度、物質(zhì)密度、體積、液體密度等十多種因素有關(guān)，如何證實這些假設(shè)卻比較困難。如果老師這時不加任何點撥，那么看似學(xué)生思維動起來了，實際上卻是為了猜想而猜想，意義不大。教師應(yīng)“順?biāo)浦邸保诓孪氕h(huán)節(jié)給學(xué)生指點迷津，提供猜測的依據(jù)，從而明確探究方向、降低探究難度。如稱重法測浮力實驗，在學(xué)生觀察測力計示數(shù)變化的同時，再讓學(xué)生說出除此之外實驗中的其他現(xiàn)象。因為絕大多數(shù)學(xué)生的注意力一定放在物體或彈簧測力計示數(shù)的變化上，很少有學(xué)生會將注意力放到物體還會排開水這個現(xiàn)象中。所以，在學(xué)生冥思苦想的過程中，再將物體放在盛滿水的容器中做同樣實驗，學(xué)生就會注意到在物體浸沒的同時，水被物體排出來了。而且物體浸入越多，被排開的水就越多，猜想就越接近目標(biāo)。

有了這樣的鋪墊，學(xué)生要比較排開水的重力和所受浮力的關(guān)系時，方向就明確，實驗思路和方法也就明朗：先用稱重法測出浮力，再將物體排開的水收集起來，稱出其重力。與此同時，老師出示“溢水杯”，學(xué)生不僅覺得好玩，而且會更有效地進(jìn)行探索。

三、搭建舞臺，給學(xué)生提供表演的機會

學(xué)生觀察實驗，自然會產(chǎn)生動手欲望。因此教師應(yīng)盡可能多地給學(xué)生提供動手做實驗的機會，不僅滿足學(xué)生動手操作的愿望，實現(xiàn)從觀眾到演員的轉(zhuǎn)變，更重要的是可以讓學(xué)生不斷體會到“發(fā)現(xiàn)”和“克服困難解決問題獲得成功”的喜悅，從而提高興趣、增加信心、增加學(xué)習(xí)欲望，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為熱愛科學(xué)的素質(zhì)和志向。

如從筆帽下抽紙來研究物體慣性的實驗很簡單，取材也方便。但為什么成功者寥寥無幾？缺少相應(yīng)知識的儲備是一個原因，缺少實驗技能是另一個原因，而創(chuàng)新意識的缺少又何嘗不是重要因素。筆者請幾位學(xué)生上臺表演，恰好每位學(xué)生的背后都隱藏了一個教育因子。

第一位學(xué)生：上臺后很緊張，一連幾次都失敗了，在老師與同學(xué)的鼓勵下，定了定神，終于取得成功——凡事不可能一下子取得勝利，要學(xué)習(xí)科學(xué)家勝不驕、敗不餒的精神。

第二位學(xué)生：介紹了自己實驗成功的秘訣，即將紙張選得光滑些、薄一些，將筆帽選擇得重一些。這自然生成的課堂資源：摩擦大小、慣性大小當(dāng)然可以作為后續(xù)學(xué)習(xí)的絕佳材料。鍥而不舍的精神固然重要，面對失敗時，有審視自己實驗方法、實驗過程是否恰當(dāng)、合理的勇氣更為重要。

第三位學(xué)生：抽紙的動作改為沿桌邊用手指迅速敲擊紙條——紙條移動速度更快，這也是實驗成功的重要方法。初中生固然還不能完全明白其中的物理知識，但有了創(chuàng)新意識，非常可貴。

實驗教學(xué)中，教師給學(xué)生提供充分開放和自由的實驗環(huán)境，使學(xué)生的探究活動變得豐富多彩。學(xué)生在實驗中不再是簡單、被動地模仿與重復(fù)教師的演示過程。長此以往，無疑將有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，挖掘?qū)W生的智力和潛能，培養(yǎng)他們獨立思考和解決問題的能力。

四、對實驗深入研究，進(jìn)行精巧設(shè)計

研究銅跟硝酸銀溶液的反應(yīng)。當(dāng)硝酸銀溶液的濃度很低時，實驗費用雖然不高，但是當(dāng)將粗銅絲插入現(xiàn)配的硝酸銀溶液后，粗銅絲上的沉積物呈黑色，而不是銀白色，須經(jīng)過約10分鐘，才能在粗銅絲上看到少量海綿狀灰白色的銀，并且易脫落，溶液顏色不明顯。即使硝酸銀溶液的濃度很高，也不能在短時間內(nèi)看到明顯的實驗效果。為了既經(jīng)濟又快速地做好這個實驗，筆者經(jīng)過反復(fù)實驗，發(fā)現(xiàn)了效果較好的實驗方案，現(xiàn)改進(jìn)實驗步驟及現(xiàn)象如下：

（1）在試管內(nèi)加入4ml現(xiàn)配的硝酸銀濃溶液，用滴管滴入約0.5ml的稀硝酸。

（2）用砂紙將銅絲磨光，在打磨過程中，要用力捏緊砂紙，使粗銅絲發(fā)熱燙手，之后趁熱（為了增大反應(yīng)速度）將其插入試管中。

（3）20s后在銅絲上就可看到灰白色的海綿狀銀出現(xiàn)，40s后有大量晶體銀出現(xiàn)，銀層不易自行脫落，約1.5min～2min取出粗銅絲可得到耀眼閃光，且具有相當(dāng)厚的銀白色晶體狀銀，溶液呈藍(lán)色，隨即將其插入加有蒸餾水的試管中，可保持銀白色光澤長時間不變色。

我們都認(rèn)為實驗教學(xué)很重要，但是如何讓實驗教學(xué)真正走進(jìn)課堂，讓老師認(rèn)為有用，讓學(xué)生得到“實惠”，老師應(yīng)該大有所為，大膽作為。從學(xué)生的需求出發(fā)，精心改良實驗過程，精巧設(shè)計實驗方法，充分發(fā)揮每一個實驗的作用，是每一個科學(xué)老師的責(zé)任。

如何更好地發(fā)揮實驗的功能，不僅僅在于獲得“正確”的實驗結(jié)論，更重要的是使學(xué)生經(jīng)歷和體驗獲得實驗結(jié)果的探究過程。只有親身經(jīng)歷了這樣的過程，學(xué)生才能對什么是科學(xué)，什么是科學(xué)實驗有深刻的理解。所以，在實驗教學(xué)中，我們要為學(xué)生創(chuàng)造足夠多的體驗探究過程的機會，讓他們在知識的形成、聯(lián)系、應(yīng)用過程中樹立科學(xué)的態(tài)度，獲得科學(xué)的方法，在“做科學(xué)”的探究實驗中逐步形成終身學(xué)習(xí)的意識和能力。具體說來就是教師要不斷強化學(xué)生的探究過程體驗，盡可能地改良實驗過程，創(chuàng)造條件讓學(xué)生體驗科學(xué)探究的一般過程，培養(yǎng)良好的探究品質(zhì)和習(xí)慣，享受探究學(xué)習(xí)的樂趣，發(fā)揮實驗教學(xué)的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]物理通報，2010（5）.

[2]教學(xué)儀器與實驗.第26卷.

[3]嚴(yán)育洪編著.教育我們還能做什么.首都師范大學(xué)出版社.