提升初中科學實驗教學有效性策略探討

傅忠余

摘 要：科學是一門實驗性較強的課程，主要以實驗為主，使學生在實驗過程中感受、學習、掌握科學，這對于提高學生的科學修養、促進學生的全面發展都具有極其重要的作用。初中科學實驗教學中，以往僅僅強調學科的基本原理及概念的理解，實驗也是以教師演示為主，學生很少有親自動手實驗的機會，因此如何有效提高科學實驗教學的有效性，使學生更好地掌握科學，是每一位科學教育工作者思考的重點。主要探討、分析了提高初中科學實驗教學有效性的幾種策略。

關鍵詞：科學實驗；實驗器材；課外實驗

科學是初中教學階段的一門基礎學科，以觀察、實驗為基礎，科學學習必須要求學生親自動手，在實驗的過程中感受、體驗知識，在實踐的過程中領悟科學真理。同時，科學也是一門可以很好地激發學生好奇心以及求知欲望，激發學生想象力的學科，科學、有效的實驗教學可以幫助學生更好地理解、掌握科學概念，掌握科學的內在規律以及解決疑難問題的方法，培養學生的實驗思維以及科學修養。雖然很多學生對科學具有濃厚的興趣，但是很多科學知識很難理解。科學實驗可以向學生直觀地傳達各種科學現象，使學生更好地理解科學知識。科學教材中有很多類型的實驗，假如科學教師可以合理運用教材實驗，并且進行適當的改進，相信可以更好地發揮科學教學的作用，提高學生的科學技能。

一、引入科學實驗

對于學生而言，興趣是最好的老師，可有效激發學生的內在潛力。為此，進行科學實驗的過程中，教師應該不斷挖掘科學教材中的一些有趣內容，借此進一步激發學生的學習興趣。比如，學習“牛頓第一定律”這個實驗的過程中，教師可以通過情景教學方式引入本堂課的教學內容。剛開始教學的過程中，教師可以先播放一段這樣的視頻：人們在坐公交車的過程中，剛啟動時人會不自覺向后倒，車暫停時人又會不自覺地向前傾。播完之后，教師可以詢問學生這樣一個問題：“公交車啟動、停止的時候，人為什么會有這種現象？”然后，教師可以拿出提前準備好的玩具作為實驗道具進行實驗，先讓學生將玩具車在平地上推一下，然后再在斜坡上推一下，嘗試之后讓學生自己描述觀察到的現象，在實驗的過程中可以讓學生很自然地體會到“牛頓第一定律”的概念及內容。實際上，一切科學知識都來源于生活，如果在科學實驗教學中能夠引入生活中常見的現象，必然可有效激發學生的學習興趣，引導學生積極思考，提高科學實驗效果。

二、精心設計科學演示實驗，提高實驗教學的有效性

科學探究是重要的學習方式之一，也是培養和提高學生探究能力的有效途徑，在科學教學過程中，教師可以深入挖掘實驗教材中的所有探究點，將實驗作為載體，多為學生預留一些獨立思考的時間和空間，讓學生自己提出問題，并且設計相應的實驗驗證方案，鼓勵學生相互之間交流、討論，這樣，科學演示實驗并不僅僅是教師的個人表演，學生實驗也不僅僅只是模仿。通過自己的親身經歷以及實驗，學生可以親自驗證自己的觀點或者假設，有利于更好地培養學生的科學素養，這樣更符合學生的全面發展要求。比如，學習“堿使指示劑變色規律”的相關內容時，教師可以嘗試著將演示實驗轉變成探究性的問題，學生知道堿溶液指示劑變色結果，但是知不知道其中變化規律的本質呢？這就是非常值得探究的一點，教師可以將演示實驗進行如下變動：首先，采用pH試紙檢測NaOH溶液pH值，結果pH>7。然后將NaOH溶液滴入石蕊試液中會變藍，滴加到酚酞試液中會變紅。觀察這個變化過程中，教師可以繼續提問：“同學們覺得NaOH溶液的什么粒子才使石蕊試液變藍，提出自己的猜想，并且設計相應的證明實驗。”學生提出猜想以及設計方案，通過隨機對照實驗，解釋實驗現象以及實驗結論。這種探究過程會讓學生進一步深入認識實驗原理、目的以及方法，也可以學會初步的對照實驗設計方法，學會如何控制相關變量。

通過本次探究實驗，學生不僅可以掌握堿溶液使指示劑變色的內在規律，同時也可以使學生清楚地知道是堿溶液的OH-離子使指示劑變色，但是不溶性堿溶液無法使指示劑變色，這也提示我們只要是帶有OH-的堿溶液都可以使指示劑出現這樣的變化。相對于科學教材直接觀察Ca（OH）2溶液以及NaOH溶液導致指示劑變色而言，探究性的教學方式可以使學生更好地體驗整個科學過程，掌握正確的科學方法，不斷培養和提高學生的科學探究能力，建立正確的概念。

又比如，學習“酸和堿反應”的相關內容時，鹽酸和氫氧化鈉發生化學反應，科學教材的演示實驗中通過無色酚酞顏色的變化就可以看出發生了酸堿反應。教師可以設計這樣的問題：“怎樣才能證明鹽酸和氫氧化鈉已經發生化學反應？把這個演示實驗轉變成學生獨立思考的探究實驗，學生設計實驗之前應該考慮是選擇石蕊，還是選擇酚酞；指示劑應該加入酸溶液后再進行堿溶液反應，還是先滴加堿溶液再進行酸溶液反應。通過對比分析這幾種實驗方法的優點、缺點再確定最合理的實驗方案。

三、改進實驗器材，使學生進一步深入理解科學事實，開發學生的思維

對于學生而言，能夠親自觀察、親自動手實驗是一種享受，而且也是學生理解、體驗科學知識的一個過程。有的教師覺得“以講代做”也可以達到相同的效果，同時也可以省略其中的一些麻煩。有的科學實驗即使只講不做，很多學生也可以理解，這主要利用了學生的想象力。但是學生對于科學實驗的想象力也主要是來源于學生平時積累的實驗經驗，學生的實驗經驗越豐富，學生對于實驗的想象能力也就越強。然而，目前很多學生直接進行科學實驗的經驗較少，對于實驗的想象也極易變形、走樣。因此，教師應該改進科學實驗器材，把以往的“講”轉變成“做”，使學生在動手實踐的過程中學習、獲得更多的新知識，從而進一步提高學生的思維能力、觀察能力以及實驗動手能力。

比如，學習“植物蒸騰作用快慢的影響因素”這個實驗的過程中，具體的方案如圖1所示：

實驗中通過對比水銀柱的升高以及升高速度快慢，使學生體驗到水銀柱在升高（存在蒸騰拉力），同時應該探究影響蒸騰快慢的主要因素，但是實際教學的過程中，通過水銀等材料很難完成整個實驗，只可以以教材圖示方式來講解整個實驗過程、實驗方法和實驗結果。但是，“講”實驗僅僅是讓學生用自己的想象力理解實驗，學生并不知道實驗現象是不是真的如教師所言，實驗過程中是不是會出現其他的異常現象，等等。總之，學生沒有親自動手實踐，會錯過很多精彩。學生不親自動手，很難激發學生的發散性思維，也不利于學生理解科學知識。通過多次實驗之后，教師進一步改進了實驗器材，在課堂上就可以完成，而且實驗效果良好。改進的實驗教材如圖2所示：

改進的實驗教材可以使學生在較短的時間內直觀地觀察玻璃管內長頸漏斗中的液面改變情況，由此可見，通過蒸騰作用后水分明顯散失，而且具有良好的效果。學生通過這個裝置可以更加直觀地感受植物葉的蒸騰作用及其和環境條件之間的關系。很多學生受到這個改進實驗的啟發也設計了其他可以證明蒸騰作用的方法。例如，對比這個裝置在一段時間前后的質量變化，可以間接證明植物水分散失，或者也可以換用直徑更小的玻璃管，這樣可以更好地提高實驗效果。

四、組織學生進行分組實驗，有效提高實驗教學有效性

1.預習實驗報告，確定實驗要求

教師進行科學實驗教學的過程中，為了避免學生盲目實驗，進行實驗教學之前一定要讓學生先預習實驗科學的相關內容，清楚具體的實驗內容以及實驗步驟。同時，教師也可以讓學生寫一份預習報告，預習報告的內容主要包括實驗目的、實驗意義，實驗所需的藥品、儀器，實驗中需要觀察的各種實驗現象以及產生這種實驗現象的主要原因、最終的實驗結論等。這樣的方式可以進一步加深學生的學習印象，使學生更加熟悉科學實驗步驟以及最終的實驗結果等。

2.鼓勵學生認真觀察，詳細記錄相關的實驗現象

學生可以將相關預習實驗報告整理好，并且上交給教師審核同意后再進行實驗。同時在科學實驗教學過程中，教師應該重點培養學生的觀察能力，使學生可以熟練掌握正確的觀察方法，這樣才可以使學生更好地進行科學學習。學生層次不同，其觀察能力也會有很大差異，因此即使是相同的實驗現象，不同的學生描述的方法也會有很大區別。比如，學習“伏安法測量電阻”這個實驗的過程中，學生以正確的操作方法讀取電流表、電壓表后，計算其電阻值，就不難發現每次的計算結果并不一致，而且電阻值會越來越大。導致這種現象的主要原因是內部電阻絲溫度逐漸升高，電阻也越來越大。通過這種實驗可以使學生充分認識到科學實驗的重要性和必要性，而且一定要尊重客觀事實，使學生及時發現其中的問題。

3.創新科學實驗教學，不斷提高學生的科學素養

（1）把書面作業轉化成實踐操作作業

在學習活動中，學生才是主體，教師只是教學活動的組織者、引導者。當學生遇到問題的時候，教師要引導學生及時解決這些問題，但是有的時候僅有說教很難達到動手實驗的效果。因此，教師可以先讓學生在進行自主實驗前擬定一個實驗預習報告，上交給教師審核得到同意后再實驗。比如，進行“研究食物上滋生微生物的條件”這個實驗的過程中，有的食物暴露太久會變質，因此非常有必要研究食物微生物繁殖條件。為此，學生自己可以在家里隨便取適量菜湯，分別把這些菜湯放在不同的地方，然后擬定相應的具體變質記錄報告，一定要在變質報告中詳細描寫菜湯變質現象，然后把變質報告帶到教學課堂上和其他同學一起討論，這樣才可以有效調動學生的探究技能，提高學生的參與積極性。

（2）創新科學實驗

在實際教學過程中，教師可以讓學生自主設計實驗，這樣更有利于提高學生的實踐操作能力，也可以測試學生的實際操作技能，培養和提高學生的實踐操作技能。這對于培養和提高學生的創新能力、科學探究能力都具有極其重要的作用。比如，測試空氣中氧氣含量的實驗中，學生可以通過紅磷測試O2含量，有的學生做完實驗后就可以發現O2占到空氣體積的20%以上，這主要是由于插入燃燒匙的速度比較慢，很容易導致空氣泄露。因此，一定要想方設法改進實驗，筆者認為比較好的一個方法是采用放大鏡聚光對著密封廣口瓶中的紅磷照射，這樣的實驗結果基本上和課本理論一樣，可大大提高實驗的可信度。

五、積極拓展課外實驗

1.開發家庭小實驗

科學本來就源自實際生活，因此科學實驗教學不能僅僅依靠課本教材中的科學實驗，同時還應該積極開拓課外實驗，將實驗延伸到課外，而開發家庭小實驗就是一種不錯的選擇。家庭小實驗主要是充分利用身邊容易得到的各種材料，設置相關的一系列操作簡便的簡單家庭實驗。教師可以讓學生自己設計實驗方案，然后自己在家里收集相關的實驗用品，自己嘗試著動手，并且總結實驗現象，一定要使實驗儀器生活化、實驗方法簡約化、實驗內容趣味化。這樣不僅可以為學生提供更多動手實踐的機會，同時也可以很好地完善課堂實驗的缺陷，進一步鞏固課堂知識，從而激發學生的學習興趣，充分開發學生的智力，使學生真正意識到科學源自生活。

2.積極開發自主探究實驗

只有學生親自參與實驗才可以使學生發現更多的問題，提出自己的猜想，并且設計相應的實驗方案進行論證，逐漸培養和提高學生科學的情感以及態度。科學探究可以幫助學生解決很多問題，教師也可以以第二課堂、課外興趣小組的形式開發更多的課外自主探究實驗。比如，探究生活中蠟燭燃燒的“白煙”的過程中，學生可以查資料，根據基本的探究過程自主設計實驗方案，然后自主操作得出最終的結論。通過課外實驗可有效提高學生解決問題的能力，提高科學實驗教學的有效性。

綜上所述，實驗是科學教學的核心靈魂，這也決定了實驗教學在科學實驗教學中的重要地位。初中科學實驗教學中，教師應該多從學生實際情況出發，以各種各樣的途徑和方式引導學生采用各種簡單的實驗器材設計更多趣味化、生活化、簡單化的實驗，充分調動學生的科學學習興趣，不斷鍛煉和提高學生的實踐動手能力，最大限度地開發學生的思維能力。

參考文獻：

孫秀蕘.提高初中科學實驗教學有效性的策略[J].新課程研究，2010（196）：120-121.

編輯 趙飛飛