淺論實驗改良對實驗教學的促進作用

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

關(guān)鍵詞： 科學教學 實驗教學 改良方法

學生獲得真正知識的途徑，最高境界應該是自主地探究，使探究始終貫穿于學習過程。雖然不是所有的知識都必須經(jīng)過學生直接探究，但學生的科學學習中若缺少足夠的探究體驗，則科學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。在科學教學中，實驗教學被認為最能體現(xiàn)科學教育的特征，科學教學沒有實驗活動就像教游泳沒有游泳池訓練一樣荒唐。然而，在實際的科學教學中，實驗教學的地位卻十分尷尬。在不少中小學科學課堂上，用嘴“講實驗”，用粉筆在黑板上“畫實驗”代替學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目標定位上的問題。

實驗教學的目標，從促進科學概念理解，科學規(guī)律掌握，到學習科學方法，培養(yǎng)科學態(tài)度和科學研究能力等無所不可，幾乎所有科學教育提到的目標都有可能成為實驗教學目標，似乎實驗教學在科學教育中成了無所不能的“萬能鑰匙”。但是，實驗教學在達成目標上并不是很有效，或者由于教學內(nèi)容和方法的問題，實驗教學的目標沒能實現(xiàn)好，或者兩者兼有之。道理很簡單，因為通過實驗教學若能有效實現(xiàn)那么多教學目標，學生應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)科學教學實驗仍然是在經(jīng)驗主義的科學觀和行為主義的學習觀指導下進行的。事實上這顯露出我們在實驗教學指導思想上的偏激和實際教學的低效。若我們適當改良實驗教學方法或過程，對實驗難點適當點撥，給學生多創(chuàng)造表演機會，或者對實驗進行精巧設計，科學實驗的效果就會得到增強。

一、實驗的替代與改進

探究運動物體動能大小的影響因素時，課本實驗是這樣設計的：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。但學生對不同質(zhì)量的鋼球從斜面同一高度釋放，到達水平面上的初速度相同這一知識沒有相關(guān)感性認識，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，進一步強化學生對銅、鐵、鋁密度差別的感性認識。

經(jīng)過以上改進，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中，學生聯(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)，如何證實這些假設卻比較困難。如果老師這時不加任何點撥，那么看似學生思維動起來了，實際上卻是為了猜想而猜想，意義不大。教師應“順水推舟”，在猜想環(huán)節(jié)給學生指點迷津，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，在學生觀察測力計示數(shù)變化的同時，再讓學生說出除此之外實驗中的其他現(xiàn)象。因為絕大多數(shù)學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。

有了這樣的鋪墊，學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”，學生不僅覺得好玩，而且會更有效地進行探索。

三、搭建舞臺，給學生提供表演的機會

學生觀察實驗，自然會產(chǎn)生動手欲望。因此教師應盡可能多地給學生提供動手做實驗的機會，不僅滿足學生動手操作的愿望，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、增加學習欲望，進而轉(zhuǎn)化為熱愛科學的素質(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。筆者請幾位學生上臺表演，恰好每位學生的背后都隱藏了一個教育因子。

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

第二位學生：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、慣性大小當然可以作為后續(xù)學習的絕佳材料。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、合理的勇氣更為重要。

第三位學生：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。

實驗教學中，教師給學生提供充分開放和自由的實驗環(huán)境，使學生的探究活動變得豐富多彩。學生在實驗中不再是簡單、被動地模仿與重復教師的演示過程。長此以往，無疑將有利于調(diào)動學生學習的主動性，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，進行精巧設計

研究銅跟硝酸銀溶液的反應。當硝酸銀溶液的濃度很低時，實驗費用雖然不高，但是當將粗銅絲插入現(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)過反復實驗，發(fā)現(xiàn)了效果較好的實驗方案，現(xiàn)改進實驗步驟及現(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，且具有相當厚的銀白色晶體狀銀，溶液呈藍色，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。

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

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，學生才能對什么是科學，什么是科學實驗有深刻的理解。所以，在實驗教學中，我們要為學生創(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、應用過程中樹立科學的態(tài)度，獲得科學的方法，在“做科學”的探究實驗中逐步形成終身學習的意識和能力。具體說來就是教師要不斷強化學生的探究過程體驗，盡可能地改良實驗過程，創(chuàng)造條件讓學生體驗科學探究的一般過程，培養(yǎng)良好的探究品質(zhì)和習慣，享受探究學習的樂趣，發(fā)揮實驗教學的作用。

參考文獻：

[1]物理通報，2010（5）.

[2]教學儀器與實驗.第26卷.

[3]嚴育洪編著.教育我們還能做什么.首都師范大學出版社.