優化實驗教學，全面提高學生的科學素養

周水子

摘要：科學是一門以實驗為基礎的學科，科學實驗在培養學生能力、提高學生科學素養等方面具有其他任何手段不可替代的作用。因此，科學教師在平時教學中應優化科學實驗教學，盡可能地創造條件開設演示實驗和學生實驗，盡可能多地為學生提供動手、動腦的機會，從而真正突出科學的學科特點；培養學生的科學素養，全面推進素質教育。

關鍵詞：實驗教學；優化；科學素養；學生素質

中圖分類號：G632.0 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）02-0101

科學是一門以實驗為基礎的學科，科學實驗在培養學生能力、提高學生素質方面具有其他任何手段不可替代的作用。尤其是進入21世紀后，為了適應國際競爭需要，培養具有良好科學素質的一代新人，實驗教學更是提到了前所未有的高度。但從我國的總體教學現狀看，我國在重視“學生實驗教學”方面遠落后于發達國家；教師重理論輕實驗，這勢必對培養學生的科學態度和創新精神、提高學生理解能力和科學素養等方面都會帶來很大的負面效應。

因此，科學教師在平時教學中應優化科學實驗教學，要盡可能創造條件開設演示實驗和學生實驗，盡可能多地給學生提供動手、動腦的機會，從而真正突出科學的學科特點；培養學生的科學素養，全面推進素質教育。

一、當前科學實驗教學中存在的問題

1. 在應試教育的環境下，實驗越做越少

在實際教學工作中，一些教師對實驗教學不重視，對教材中的實驗內容的處理隨意性很大。很多教師對實驗內容想做就做，課時來得及就做，課時來不及就不做。這與實驗做與不做基本上不會影響中考的考試成績有關，因為中考中的實驗考試是通過紙筆進行的，是通過試題進行的。在黑板上講解和復習更容易梳理知識和記憶知識，考試成績可能會比進行實際操作更優異。近年來，中考試題雖有較大的改革，但考查實驗的方式還很有限，學業考試引入的實驗題大多不能考查學生實驗技能方面的內容，更難以考查到學生的科學素養和運用實驗進行探究的學習方法，因而應付考試式的實驗大量存在。

2. 科學實驗教學中存在的誤區

以往的實驗教學過于注重學生對科學基本概念、基本規律和基本原理的理解與驗證；多驗證性實驗少探究性實驗，多教師演示實驗少學生實驗。學生做實驗時都能積極參與，觀察到現象只覺得有趣，而沒有深入去思考“為什么要這樣做？”“為什么會出現這些現象？”“有無其他方法改進？”等這些問題。而且在傳統的實驗教學中，人們通常認為教師在課堂上只需設法把實驗做成功，實驗現象明顯，并引導學生由實驗現象概括出科學結論，而學生不需要主動地參與實驗。這是對實驗教學膚淺的認識和狹義的理解，造成實驗教學缺乏一定的有效性，達不到培養發展學生的探究能力、創新精神、科學態度和科學精神。一些學校為了片面追求升學率，科學教育客觀上只為少數升學的學生服務，大多數學生實際上成了“陪讀生”，以至于許多學生害怕和討厭科學課程，全面提高科學素養的思想和理念得不到很好的貫徹。

二、優化實驗教學的必要性

科學實驗不僅是學生獲取科學知識、認識科學規律、形成科學概念、提高各種能力的重要途徑，而且此過程對學生的創新精神和創新能力的培養，是其他教學手段所不能替代的。楊振寧教授曾經說過：“中國的小孩在動手的興趣和能力方面明顯不如歐洲和美國的小孩，主要是沒有動手的機會。”如果我們科學教師在教學中，經常不自覺地用講解和演示代替學生實驗，學生就沒有發現問題、發展能力的機會，更談不上創新精神和創新能力的培養。所以，筆者認為必須加強實驗教學，全面提高學生的科學素養，這是轉變教學觀念，推進實施科學新課程標準的重要手段。

三、優化實驗教學的措施

1. 引導學生主動參與實驗，體驗成功的樂趣，激發學生對科學學習的興趣

例如：在“空氣中氧氣體積的測定”一節的實驗教學，筆者進行了如下教學設計：

首先，讓學生討論如何把氧氣從空氣中趕出。學生會想到用“吸氣法”“液化法”和“燃燒法”等；然后引導學生集中討論如何用好“燃燒法”，讓學生在紅磷和木炭中選擇一種物質，并說明理由；最后確定選擇紅磷（因為生成物是固體），且量要充足。第二是解決裝置問題，教師分別出示測空氣中氧氣含量的實驗裝置，如下圖中的A、B、C，上述裝置采取邊改進邊呈現的方式。呈現裝置C時學生有些疑惑，這時教師展示裝置D并對C給予進一步啟發：“當我從瓶內吸出一些空氣時，你將看到什么現象？為什么？”學生回答：看到的現象是“水面升高”，原因是吸出瓶內氣體后，瓶內氣壓會減小，外面的大氣壓就把水壓進瓶內。然后教師追問：“你能知道我究竟吸出了多少體積的氣體嗎？”學生回答：瓶內水面上升的體積，就是你所吸出的氣體的體積。同樣，C裝置瓶中的氧氣被消耗掉后，水面也會升高，而且氧氣減少多少體積，水面就上升多少體積。

在上述教學中，筆者不是僅僅將測定空氣中氧氣含量作為唯一的教學目標，而是積極地引導學生參與到這個演示實驗方案的改進和實驗裝置的設計活動中。使學生不但能知其然，而且能知其所以然，從而更深刻地理解演示實驗，提高了學生的學習積極性，也提高了教學有效性。

2. 想方設法，變演示實驗、學生實驗為探索性實驗，在探索中培養學生的創新精神

不論演示實驗或學生實驗，如果只是嚴格、認真、簡單地照著課本重復一遍，那么不要說學生，就連教師也變成了不會思考的機械。所以，教師在進行實驗教學前，要多下一番苦工夫，想方設法將演示實驗和學生實驗變為探索性實驗。在實驗教學中，我們要有意識地創設探索的氛圍，使它帶上一定的研究色彩，促使學生很好地領會實驗思想的精髓。探索性實驗教學較傳統的課堂教學有更廣闊的活動空間和思維空間，可以激發滿足不同層次學生的探索與創新欲望。學生在自己“探索”科學規律的實驗過程中，可以把動手、動口和動腦結合起來，鍛煉和培養自己的探索精神與創新能力。

3. 因陋就簡，充分利用簡單的材料改進部分演示實驗，培養學生的實驗設計能力

著名物理學家朱正元有句名言：“壇壇罐罐當儀器，拼拼湊湊做實驗。”我們做實驗時盡量做到就地取材、廢物利用。如：在講分子間作用力時，筆者拿一支粉筆從中間掰開，然后把兩塊粉筆同時蘸一下水，再用力擠壓在一起，就可看到兩塊粉筆牢牢粘在一起。因為粉筆變軟后通過擠壓很容易使分子間達到有引力的程度。雞蛋在物理實驗中也是很好用的器材，如：講解慣性、摩擦阻力現象時：選用外形相似的生雞蛋、熟雞蛋各一只，放在水平桌面上。用相同的力使它們在原處旋轉。能迅速旋轉的是熟雞蛋，緩慢旋轉幾圈就停止的是生雞蛋。在教學中，有意識地引導學生聯系生活實際，分析物理現象；利用身邊物品，進行實驗，都能激發學生的學習興趣，加深學生體會，對實驗設計能力的培養大有好處的。并且能更好地使學生感受到科學知識在生產、生活乃至生命中的價值。能有效地縮短學生與書本知識的心理距離，激發學生的創新欲望。

4. 引導學生設計實驗和開創家庭實驗，培養學生樂于探究的科學精神

在七、八年級，我們科學備課組每周末都不布置科學書面作業，而改為布置一至兩個家庭小實驗。讓學生動手實驗，并把實驗過程用手機拍成視頻上傳至班級微信群，教師及時點評、表揚；同學之間也可以相互借鑒、交流，家長也樂于參與。這極大地提高了學生的積極性，培養了學生對科學濃厚的興趣。

5. 在實驗教學過程中，培養學生大膽提問、勇于質疑的科學精神

愛因斯坦說：“提出問題往往比發現問題更重要。”因此，在科學實驗教學中，要注重學生獨立性、自主性的培養，引導學生質疑、調查、探究。質疑就是質問、懷疑之意，不僅能提出問題，更要有批判精神。例如：在《探索堿的性質》這一節的教學過程中，在演示酸堿中和反應的實驗時，有同學發現：在氫氧化鈉溶液中滴入無色酚酞試液時，溶液顏色先變紅，過一段時間后又馬上褪色；也有學生發現在滴有無色酚酞的氫氧化鈉溶液中滴入稀鹽酸溶液時，開始幾滴稀鹽酸溶液滴入以后，溶液顏色不僅沒有變淡，反而變的更濃。有學生當時就提出了疑問。筆者對提出問題的學生進行肯定、表揚，并引導其他學生深入思考。一時沒有答案，筆者又引導他們課后與教師一起探究，尋找答案。學生說：“科學課和實驗課好像總有許多問題想問。”

因此，我們在實驗教學中要創設情景，鼓勵學生突破現成答案，大膽提問，大膽質疑。對學生的質疑，我們不要任意加以指責和批評，而要循循善誘，逐步教會他們提出問題和思考問題的方法，這樣久而久之，學生就會由“敢于提問”向“善于提問”發展，其創造性思維能力也就逐步增強了。同時，也培養了學生敢于懷疑、不輕信、不盲從的優良品質，而這正是科學精神的主要內涵。

以上是筆者對優化實驗教學一些不成熟的看法，在今后的教學實踐中，筆者將繼續探索。通過加強實驗教學的實踐表明：把自主、合作、探究這些對人的成長很重要，但曾經被忽略的東西凸顯出來，大大提高了學生的學習積極性和主動性，學生思維的深刻性、嚴密性、創造性等得到行之有效的開拓和訓練，同時也鍛煉了學生勇于探索、追求真理的科學精神和創新能力；從而真正突出科學的學科特點，培養學生的科學素養，全面推進素質教育。