例析初中科學實驗教學“三化”策略

浙江省臨海市回浦實驗中學 金從富

例析初中科學實驗教學“三化”策略

浙江省臨海市回浦實驗中學 金從富

初中科學是一門以實驗為教學核心的綜合性學科，教材中很多科學概念和規律的生成是在實驗的基礎上通過探究建構起來的。一些學校由于受教學條件的限制（儀器設備不齊全、教學資金有限、教學環境不佳等），使得初中科學的實驗教學一直無法取得良好的教學效果。除此之外，教師自身對實驗教學的目標存在認識上的偏差，在進行探究實驗設計、實驗操作、實驗分析時，缺乏相對的科學性與實效性，學生的探究欲望難以激發，科學素養難以有效提升。本文將對初中科學實驗教學提出“三化”教學策略，旨在培育學生學習科學的興趣，領悟科學思維的過程，培養學生科學探究的能力，凸顯高效的實驗課堂教學。

一、強化實驗

（一）真做實驗——真實性

科學學習的目的之一是培養學生的創新思維和質疑精神。在實驗過程中，真做實驗可以鞏固學生的認知，培育學生實驗能力和質疑態度，進而提升學生的科學素養。例如，在一次探究質量守恒定律的市級公開課中，授課教師先用浙教版《科學》八年級下教材88頁3-47、3-48兩個實驗來探究化學反應前后的質量關系，為了實驗結果更具說服力，教師又補充了鹽酸與大理石反應的實驗。實驗中先用敞口裝置，學生觀察到天平平衡被打破，然后設置問題：是否化學反應中，反應物的質量不一定等于生成物的質量？當學生找出是由于氣體的逸出導致天平平衡的破壞時，教師設置第二步實驗。學生受到3-47實驗的啟發，設計了用帶氣球的瓶塞來防止氣體逸出，然后教師再次用實驗進行驗證。而驗證的結果是“天平指針略向右傾”，此現象教師給予學生的解釋是：因實驗產生的誤差，使得天平略微不平衡，嚴謹的實驗現象應該是“天平平衡”。老師用子虛烏有的所謂“嚴謹的實驗現象”的假結論來代替實驗的真現象，使學生的思維誤入歧途，同時也喪失了一次課堂生成的問題探究機會，空氣浮力對實驗干擾的真相就這樣被“假實驗”給掩蓋了。精彩的課堂，很大程度取決于有效生成，真做實驗，能有效培養學生的創新思維和實踐能力。

（二）做真實驗——科學性

科學性是實驗教學最基本的原則，如果實驗失去了科學性，它會將學生的思維引入誤區，偏離科學原理，這與科學實驗探究的本質相背離。因此，在具體的實驗教學中，尤其是在科學生活化教學的當下，教師自制和開發的教具與實驗應符合科學的原理，教師為完成某一探究所設計的實驗方案應具科學性。例如在教學催化劑內容時，教材內容的編排是在一個簡易的啟普發生裝置加入適量的二氧化錳和8%—10%過氧化氫，通過反應制取氧氣，然后歸納得出二氧化錳在此反應中起催化作用，是一種催化劑。如果按部就班不將教材的實驗加以科學的改編，就無法突破催化劑概念中“兩個”不變的難點。為此做如下實驗設計：1.在試管中加入5毫升8%—10%過氧化氫，觀察是否有氣泡。2.用天平秤取二氧化錳1克，將其加入上述試管，將帶火星的木條伸入試管，觀察現象。3.待上面實驗沒氣泡時，再加適量的過氧化氫，觀察現象。4.實驗結束后，將試管中的物質通過過濾、洗滌、烘干，用天平稱量，比較前后兩次二氧化錳的質量。這一實驗的設計是依據探究的內容，科學合理地設計相應方案，通過“做真實驗”有效得出二氧化錳是催化劑，反應前后質量不變和化學性質不變這一結論。科學地設置實驗，能培養學生嚴謹的科學態度，做真實驗，能培育學生的科學能力。

（三）巧做實驗——生活化

《禮記·學記》中寫到“約而達，微而臧”，“能博喻然后能為師”。著名物理學家、數學家麥克斯韋也曾說過：“在一個完整的實驗當中，其所用的材料越簡單，學生的探究欲望、學習興趣、熟悉度就越高，這種接近生活的實驗教育效果往往比儀器精密、復雜的實驗更高。”科學來源于生活，生活化的實驗教學有利于就地取材，能讓每個學生都有動手實踐的機會，它還能培養學生認真細致地觀察和思考生活中的現象和問題的能力，拓展學生的思維。因此，教師理應將科學實驗教學貼近學生的生活，以學生的學情作為實驗教學的立足點，使科學與生活能夠緊密結合。例如在進行大氣壓的存在這一實驗教學時，教材內提供了馬德堡半球實驗，為凸顯科學實驗的生活化、趣味性及參與度，教師可將教材內的演示實驗變更為分組實驗：選取生活中較大的兩個塑料吸盤，將兩個吸盤緊密貼合，排除中間的空氣，讓一位學生使勁將兩個吸盤分開，以學生手部體驗到的力來顯現大氣壓的存在，進一步得出大氣壓很大的結論。生活化實驗的設置，內容接近生活，更易喚醒學生的探究欲望，并能使探究活動在課堂內外有機結合，因此能進一步激發學生自主學習的興趣。

二、優化實驗教學的環節

（一）優化實驗教學目標

科學的本質是探究，科學實驗探究的過程就是要讓學生體驗和經歷與科學家相似的探究過程，領悟其中蘊含的思想觀念，學習和掌握科學方法，進而獲得知識。因此，在進行科學實驗教學時，教師必須要全面優化教學的目標，挖掘實驗過程中涉及的思想和方法，使學生充分領悟到科學家的勇氣和智慧。例如在進行“歐姆定律”實驗教學時，應同時對三維目標進行優化：知識與技能目標——理解電流與電壓和電阻的關系；過程與方法——通過提出問題、猜想、方案的設計、數據分析、得出結論這一完整的實驗過程，培養學生對控制變量法、分析歸納方法、數學方法的熟練運用，通過授之以“漁”，提升學生的科學素養；情感態度與價值觀——通過講述科學史歐姆定律的發現，培養學生鍥而不舍、追求真知的科學精神。

（二）優化實驗的設計

科學實驗所呈現的現象是學生建構和生成概念與規律的最好資源。因此，科學實驗的教學應圍繞核心的教學內容，既有對某一實驗方案設計的優化，也有為落實某一核心概念做的整體的實驗方案優化設計，體現實驗的科學探究的本質。例如在折射概念生成教學中，設計了三組實驗，實驗1：a.將激光射入水槽中的空氣。b.將激光射入水槽中的水。c.將激光從水斜射入空氣。實驗2：a.將激光從空氣斜射入水。b.將激光從空氣斜射入玻璃磚。c.將激光從空氣斜射入油。實驗3：a.將激光從空氣垂直射入水。b.將激光從空氣垂直射入玻璃磚。c.將激光從空氣垂直射入水中。以上三組實驗設計層層遞進，實驗設計基于這樣的考慮，第一組讓學生通過光的直線傳播來體驗光的折射現象；第二組讓學生體驗和認識發生折射的普遍規律；第三組讓學生質疑、完善認識。整個實驗的設計，目的是讓學生在實驗中認識、感悟、質疑、生成，進而自主建構折射的概念。

（三）優化實驗的操作

若教材中所提供的實驗內容難度較大，教師會通過多媒體演示、直接講解等方式來代替實驗教學，雖然這樣可節省課堂時間還能夠清晰地表達實驗步驟與內容，但學生的參與度不高，不利于開拓學生的思維。而較為簡單的實驗操作又不利于提高學生的操作能力以及培養其科學能力。因此，在進行實驗教學時，教師需要對實驗的操作步驟進行優化，確保實驗操作能順利完成。例如在進行“動物的呼吸”這節實驗教學時，教材要求的昆蟲樣本難以捕捉，那么教師可以根據時令的特點更換容易捕捉到的可用于實驗的樣本；在用試管進行實驗時，放入或取出鐵絲網、紗布、堿石灰等材料時較為困難，那么教師可將試管更改成U形管，這樣可省略鐵絲網的使用。為了讓學生能夠充分體驗到科學實驗的魅力，教師不應因受到困難的阻礙而放棄操作步驟復雜的實驗教學，應該迎難而上不斷地優化操作步驟，使學生能夠獲得更新更好的操作體驗。

三、“數字化”實驗

數字化實驗是應用傳感器，將傳感器實時測量的數據和信息傳入電腦，通過相應的軟件將實驗測得的數據和合成的圖像動態地呈現在學生面前。數字化實驗可將教材中的定性實驗改編為定量實驗，實驗的數據可全程展示，學生可以根據圖像來找尋規律。開展數字化實驗教學可以降低實驗操作的難度，例如在探究海波的熔化和凝固過程的規律時，傳統的實驗操作需要按照實驗的要求，將鐵架臺、燒杯、溫度計、酒精燈等器材進行組裝，實驗過程中還須攪拌并每隔相同時間讀出溫度，實驗結束后依據測定數據描點并作出圖像，進而分析圖像尋找規律。整個實驗操作復雜，偶然因素多，誤差會較大，往往難以得到正確圖像。如果采用數字化實驗，借助溫度傳感器，準確地測量海波熔化和凝固過程的溫度，再借助信息技術手段，同步顯示熔化和凝固過程的圖表文本與曲線變化圖像，整個過程就既簡化了實驗操作，又直觀而準確地得出了結論。開展數字化實驗還可以提高實驗的可視度，例如，磁體周圍存在磁場比較抽象，看不見和摸不著，可以借助磁場傳感器測出磁體周圍磁場的強弱的數據；探究摩擦力跟哪些因素有關的實驗，我們可以借助力的傳感器呈現實驗過程中拉力的大小隨時間變化的曲線；在探究力的相互作用的實驗教學中，學生在看到一對相互作用力大小相等時，會永遠銘記在心。數字化實驗教學可以使抽象的概念變得具體形象，有助于學生加深對概念的理解。我們教師應在實踐中不斷增加自身的知識儲備，開展“數字化”教學，順應科技與教學的融合趨勢，進一步改善科學實驗教學中的弊端和不足。

綜上所述，在初中科學實驗教學中實施強化、優化、數字化實驗教學，有利于拓展實驗教學的活力和途徑，培養學生的問題意識和操作能力，開拓學生思維，使其掌握探究的方法。我們教師在具體教學過程中，應順應學生的學情，摸索出一套行之有效的實驗教學策略和方法，以提高學生的科學素養。

編輯/佟馨E-mail：1010381257@qq.com