淺談優(yōu)化實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)教學(xué)

◎陶思思

一、《物質(zhì)的密度》實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)例

1.教學(xué)內(nèi)容：浙教版七年級(jí)上冊(cè)科學(xué)第四章第三節(jié)《物質(zhì)的密度》第一課時(shí)。

2.教學(xué)目標(biāo)：理解密度的概念，公式和單位。

教學(xué)重難點(diǎn)：通過探究實(shí)驗(yàn)，利用比值定義法得出密度的概念。

3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)：筆者安排了8組學(xué)生合作實(shí)驗(yàn)，分別測(cè)定10

毫升、20毫升和40毫升液體的質(zhì)量（其中6組是水，2組是一定濃度的鹽水），并要求學(xué)生測(cè)量并計(jì)算液體質(zhì)量和體積的比值，通過學(xué)生小組合作實(shí)驗(yàn)建立物質(zhì)質(zhì)量和體積之間的比值關(guān)系，。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果：采集學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，筆者發(fā)現(xiàn)無法從中找到規(guī)律

并加以引導(dǎo)學(xué)生，并最終只能用理論數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出結(jié)論。

在此之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了正確使用量筒和托盤天平測(cè)量物質(zhì)體積和質(zhì)量，并進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作練習(xí)。而學(xué)生在本節(jié)課堂上出現(xiàn)以下幾個(gè)問題：（1）小組實(shí)驗(yàn)進(jìn)度參差不齊，整體速度較慢，實(shí)驗(yàn)用時(shí)超過20分鐘。（2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論值有較大差距。（3）缺乏實(shí)驗(yàn)情景，實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟幻鞔_，學(xué)生處于機(jī)械操作中，略感無趣。筆者最初意圖通過小組合作測(cè)定水和鹽水的質(zhì)量，得出同種物質(zhì)，質(zhì)量和體積的比值相同，不同物質(zhì)質(zhì)量和體積的比值不同這一結(jié)論，但這樣的課堂小組實(shí)驗(yàn)安排顯然不能幫助學(xué)生建立并理解密度的概念，同時(shí)增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。

二、《物質(zhì)的密度》實(shí)驗(yàn)教學(xué)反思

基于《物質(zhì)的密度》教學(xué)設(shè)計(jì)尤其是實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，筆者做了以下幾點(diǎn)關(guān)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的反思。

1.解讀教材安排意圖 教材是師生共同的學(xué)習(xí)資料，教師作為學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，更應(yīng)當(dāng)尊重教材，理解教材，研究教材設(shè)計(jì)意圖，建立教材內(nèi)容之間的內(nèi)在聯(lián)系，使其更有利于學(xué)生學(xué)習(xí)，發(fā)展學(xué)生思維。密度是初中階段比較抽象的一個(gè)概念，是初中階段第一個(gè)通過比值定義法得出的概念，學(xué)生在理解上存在一定的難度。教材通過比較相同體積的銅鐵鋁的質(zhì)量，引導(dǎo)學(xué)生從生活中熟悉的材料出發(fā)感受相同體積物體的不同質(zhì)量，該實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易操作，實(shí)驗(yàn)可見性強(qiáng)，學(xué)生也有類似的生活經(jīng)驗(yàn)做鋪墊（如：相同體積的泡沫和鐵塊，其質(zhì)量不同）。相同體積的不同物質(zhì)，其質(zhì)量的大小是由物質(zhì)本身性質(zhì)決定的，這是物質(zhì)的一種特性。設(shè)計(jì)一定的實(shí)驗(yàn)情境，并進(jìn)行教材中簡(jiǎn)單易操作的課堂實(shí)驗(yàn)，便于建立物質(zhì)質(zhì)量和體積之間的關(guān)系，學(xué)生也可明確可用比值定義法得出密度的原因。教材在得出概念后設(shè)置活動(dòng)，學(xué)生繼續(xù)計(jì)算單位體積的銅鐵鋁的質(zhì)量，再次確認(rèn)不同物質(zhì)單位體積的質(zhì)量不同，教材內(nèi)容安排上銜接自然，層層遞進(jìn)。

再如浙教版九年級(jí)科學(xué)上冊(cè)《化合物之間的相互轉(zhuǎn)化》一節(jié)教材介紹溶洞，并安排雞蛋放進(jìn)鹽酸中的實(shí)驗(yàn)，溶洞的形成是碳酸鈣和二氧化碳和水的反應(yīng)，這與雞蛋殼中碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是一樣的。理解教材設(shè)計(jì)意圖，建立教材提供的情境和教材實(shí)驗(yàn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，使教材內(nèi)容銜接更合情理，學(xué)生順其自然學(xué)習(xí)。創(chuàng)設(shè)合理的實(shí)驗(yàn)情境，避免機(jī)械化的實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生在明確實(shí)驗(yàn)的意義的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

2.重視實(shí)驗(yàn)誤差分析 《物質(zhì)的密度》一節(jié)教學(xué)中，筆者對(duì)于學(xué)生給出的和預(yù)期結(jié)果之間有一定偏差的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)沒有進(jìn)行分析和給與恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)。探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，理論和實(shí)際大致相符合的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有助于促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)。當(dāng)理論和實(shí)際現(xiàn)象有較大偏差時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行正確分析有助于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和思維能力。學(xué)生從儀器選擇和實(shí)驗(yàn)原理以及數(shù)據(jù)處理等相關(guān)環(huán)節(jié)中尋找數(shù)據(jù)偏差的原因，并且對(duì)其中主要的誤差原因加以分析，并可以再此基礎(chǔ)上思考降低實(shí)驗(yàn)誤差的實(shí)驗(yàn)方法，選擇合適的實(shí)驗(yàn)儀器，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差原因進(jìn)行正確分析，能夠促使學(xué)生生實(shí)驗(yàn)技能和思維能力等方面得以提升。討論說明實(shí)驗(yàn)誤差中所具有的系統(tǒng)誤差和偶然誤差等內(nèi)容，并且也需要其誤差能夠有效減少［1］。

較為常見的是學(xué)生在進(jìn)行誤差分析和理解的時(shí)候，往往會(huì)認(rèn)為簡(jiǎn)單認(rèn)為是自己在具體實(shí)驗(yàn)的過程中的錯(cuò)誤操作，這就需要教師對(duì)學(xué)生加以積極引導(dǎo)，能夠促使學(xué)生對(duì)誤差分析的角度加以轉(zhuǎn)變，促使學(xué)生對(duì)“實(shí)驗(yàn)精度”及“儀器精度”等內(nèi)容加強(qiáng)關(guān)注。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)等方面存在不一致情況的時(shí)候，需要學(xué)生去除對(duì)“誤差”的片面化和極端化的理解。

初中科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中，精力需要更加集中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的具體步驟能夠在操作的時(shí)候有條不紊，并且在對(duì)數(shù)據(jù)處理的時(shí)候，更加精確，一些科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)在具體實(shí)施的時(shí)候，對(duì)操作的動(dòng)作快慢的程度也具有較高的要求，并且也需要能夠把握時(shí)間。按照實(shí)驗(yàn)的順序?qū)⑿枰M(jìn)行測(cè)定的數(shù)值測(cè)量處理，并且將這些數(shù)值記錄下來。在對(duì)數(shù)據(jù)整理的時(shí)候，如果其中出現(xiàn)不合理數(shù)據(jù)的話，就需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行再次測(cè)量處理。選擇最佳數(shù)據(jù)處理方法是促使實(shí)驗(yàn)的過程中，誤差具有比較大程度減少的重要處理方式，選擇好的方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更加有效地處理，也能夠促使其中所具有的誤差現(xiàn)象得到較大程度減少［2］。

三、結(jié)語

科學(xué)學(xué)習(xí)的過程中始終需要將探究作為其核心的部分，而只有在實(shí)踐操作和親身經(jīng)歷之后，才能夠具有更加深刻的理解和記憶，并且以實(shí)驗(yàn)探究為主的學(xué)習(xí)活動(dòng)是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的重要方式。然而，學(xué)生在探究實(shí)驗(yàn)的過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的時(shí)候，教師通常情況在尊重科學(xué)的事實(shí)和真理的基礎(chǔ)上，教師不會(huì)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加以直接否定，而是將其主要的原因歸結(jié)于“誤差”。教師是課堂的組織者和指導(dǎo)者，教師的教學(xué)方式要能夠體現(xiàn)科學(xué)精神和科學(xué)價(jià)值觀。在對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究教學(xué)的時(shí)候，要優(yōu)化探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能，并引導(dǎo)學(xué)生正確分析實(shí)驗(yàn)誤差。此外，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的選擇，將直接或間接的影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。