例談科學實驗教學的改進與重建策略

周玲陽

摘 要：實驗操作和實踐活動是開啟科學這門學科的兩把鑰匙，以“空氣的熱脹冷縮”一課的實驗教學改進與重建為載體，闡述在實驗教學過程中對實驗器材和實驗方法的改進原因和具體策略。針對如何營造一個理想的“科學實驗探究”課堂提出了幾點建議：自制教學器具，激趣導行、別具匠心；巧設演示實驗，精簡準備、一目了然；重建實驗環節，激活思維、事半功倍；更換同類器材，簡便明顯、一舉兩得。科學實驗課堂注意“重視趣味性”“把握針對性”“突出思維性”“增強操作性”，使科學實驗教學變得更有實效！

關鍵詞：實驗教學；改進；重建

實驗操作和實踐活動是開啟科學這門學科的兩把鑰匙，是教師、學生、文本之間的聯系紐帶，是學生探究科學獲得新知識的重要途徑。理想的“科學實驗探究”課堂應該是“三高”的課堂（參與度高、有效度高、效益度高）：效益度=（參與度×有效度）/教學投入；是人文的課堂（體現學生良好的學習習慣，有人情味、科學味，能為學生的深入思考、科學探究提供良好的環境）；是和諧的課堂（活躍而和諧，師生達到最佳狀態的心意交流，“學生樂學，教師樂教”）。空氣的熱脹冷縮是一種常見的自然現象，學生很少將這些常見的現象與科學聯系在一起，也很少進行這方面的研究。所以我們在實驗教學的過程中應對實驗器材和實驗方法做一些改進與重建，努力營造一個理想的“科學實驗探究”課堂。

一、自制教學器具，激趣導行、別具匠心

“空氣的熱脹冷縮”這節課傳統模式的引課方式通常用提問式：空氣是流動的，又是看不見的，我們要怎樣做實驗才能清楚地觀察到空氣受熱、受冷后體積的變化呢？還有其他引課方式，如用“噴泉”“乒乓球鼓起來”等演示實驗引課。這些引課方式或缺乏趣味或少了新奇，對激發學生的實驗探究興趣作用欠佳。

為巧設懸念，促使學生產生實驗探究興趣，我自制教學器具，演示“魔術般”實驗：“易拉罐自動鼓凹”。我先將底部戳孔的易拉罐底部朝上放入熱水中，讓學生數到20，后故弄玄虛一番說太燙了不敢用手拿，要換用一根牙簽將易拉罐提起來，后放置在桌面上（與另一滿罐的作對比觀察）默數10，9，8，7…觀察易拉罐的變化，學生會看到易拉罐自動變凹并聽到“咧咧啦啦”的聲響。神奇吧！再將易拉罐放入燒杯中淋上熱水，發現易拉罐又鼓起來了。讓學生討論引發易拉罐鼓凹現象的原因。學生猜可能是因為罐體（鋁材料為主）的熱脹冷縮引起的，可能是空氣的熱脹冷縮引起的，可能是罐中留余液體的熱脹冷縮引起的（讓一生掂量和搖動了兩罐飲料后，發現浸入熱水中的那罐只剩少量液體），可能是三者一起熱脹冷縮共同引起的……

“小魔術”實驗引課，學生活躍而和諧，并在引課的過程中進一步感受到了科學的原理和魅力，這離不開別具匠心的教學器具的自制。這樣的實驗使師生達到最佳狀態的心意交流，“學生樂學，教師樂教”，營造了和諧的課堂。

二、巧設演示實驗，精簡準備、一目了然

教材中探究空氣的熱脹冷縮實驗設計如下：套有氣球的空瓶浸入常溫水中、熱水中、冰水中，觀察氣球的鼓凹變化，證實空氣有熱脹冷縮的現象。若作為學生分組實驗開展，勢必要準備熱水、冰水、常溫水，特別是熱水要夠熱，且冰水的準備和保存都成為麻煩。三種水改裝在塑料材質的燒杯中進行實驗會相對安全，但熱水的準備和實驗操作安全問題不可小視，而且感覺取材也有諸多不便。于是，我將上述實驗設計定位為教師演示實驗。為提高時間的利用率，我就在課前準備好套有氣球的三個空錐形瓶，課前放置好冰水和常溫水，熱水用時再倒避免因熱水水溫不夠高導致熱脹不明顯。熱水中氣球鼓起現象非常明顯，全班同學都能一眼看清；在冰水中氣球凹陷程度與常溫水中的氣球對比外形，同學們也不難識別。

因此，若實驗現象明顯，教師演示操作全班同學一目了然，但取材不便的實驗何不設計為教師演示實驗，這也是改進實驗操作形式，節約成本，提高課堂效率的真實寫照。這樣的實驗設計不減參與度和有效度，而教學投入卻大大減少 ，從而提高了效益度，正是我們所追求的“三高”課堂。

三、重建實驗環節，激活思維、事半功倍

實驗改進重建原則：取材方便、成本低廉、現象明顯。于是我重新設計了一個學生分組實驗：針筒實驗。小組實驗器材：一支塑料針筒、冷水、熱水、兩個塑料小燒杯、紅墨水。實驗操作步驟：（1）拉伸針筒使空氣進入針筒；（2）手握針筒外壁，將有空氣端浸入滴了紅墨水的熱水中，邊觀察現象變化邊數到20后，從熱水中快速拿出，觀察針筒中有無現象變化，并且快速浸入滴了紅墨水的冷水中，同上觀察。分組實驗后同學們能發現共同的實驗現象：浸入熱水中針筒口冒氣泡，浸入冷水中數到20再取出發現有水（水中滴紅墨水，現象更明顯）倒吸入針筒。

“興趣并不在于認識一眼就能看見的東西，而在于認識深藏的奧秘”——蘇霍姆林斯基。所以這個重建的分組實驗設計重在學生的思維跟進及多元化呈現。分組實驗交流中能培養學生良好的學習習慣，有人情味、科學味，能為學生的思維激活、科學探究提供良好的環境，追求突出人文的課堂。

檢驗我們科學教師引領的“實驗探究”是不是真正的“科學實驗探究”，要看我們引領學生進行的“實驗探究”是否“像科學家那樣進行科學探究的過程中，體驗學習科學的樂趣，增強科學探究能力，獲取科學知識，形成尊重事實、善于質疑的科學態度，了解科學發展的歷史”，那肯定是有效的！本文以“空氣的熱脹冷縮”一課為例，淺談了對自制教學器具、巧設演示實驗、重建實驗環節、更換同類器材這四個教學環節的改進與重建策略。激趣導行，別具匠心！精簡準備，一目了然！激活思維，事半功倍！簡便明顯，一舉兩得！……科學實驗教學應注重精心設計組織教學情景、方式方法和過程，促進學生最優化地、可持續性地發展！許紀霖教授說過：我改變不了這個世界 ，但我可以改變我的課堂！

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編輯 趙飛飛endprint