基于科學傳統演示實驗的創新實驗探索

張璟瑜

【摘要】科學是一門實驗學科，傳統的實驗有時起不到預想的效果。科學常規的傳統演示實驗由于實驗儀器的老化、過度強調理論等缺陷，使實際操作中實驗的成功率較低，有些實驗可操作性不強，導致課堂效率不高。本文基于傳統的初中科學演示實驗存在的缺陷，以創新實驗的思維進行開發、改進，重建或設計了多組創新實驗方案，通過器材的來源，改進創新實驗等方面的闡述，在實踐中開展了創新實驗的探索。

【關鍵詞】傳統演示實驗 改進 創新實驗 探索

【中圖分類號】O4-33 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）08-0229-02

一、常規傳統科學演示實驗中的缺陷

常規的傳統演示實驗，在日常教學中經常會陷入實驗演示困境，既降低了課堂教學效率，又導致學生產生厭學情緒，究其原因，主要有以下幾方面：

1.傳統的課堂演示實驗，由于實驗儀器的批量生產、統一采購，演示的時候現象比較單一、乏味，儀器老化后更是導致實驗現象不明顯。

2.部分實驗過度強調理論性，實際操作中實驗的成功率較低或者是可操作性不強，起不到課堂演示實驗釋疑的作用。

3.有些實驗教師演示時演示臺距離遠學生較遠，學生難以看清實驗過程和實驗現象，導致課堂效果不理想。

二、基于傳統演示實驗的創新實踐探索

（一）巧用玩具介質 抽象概念具象化

科學的學習中，教材提供的一些實驗無法全面地把概念闡述清楚，導致教師的教學“點不到即止”，學生一頭霧水。例如：在進行“聲音的傳播方式”實驗演示時，由于聲波是一種縱波，它使介質中形成疏密相間的波動，向遠處傳播，但作為振動的介質質點本身是不會跟著向遠處動，只在原處振動。書本上為了說明這一特質，用的是“鉛筆輕點水面的水面波實驗”來對聲波的形式進行類比闡述。但實際操作過程卻發現：若容器過小，水波紋并不明顯，無法表達“疏密相間”這一概念，而鉛筆輕點過程中原先水面并未完全平靜或是手施力方向不到位，反而很容易觀察到軟木塞脫離原位，這與質點的原處振動背道而馳。由此，我想到了小時候玩過的一種玩具——伸縮彈力魔力圈。

利用玩具伸縮彈力魔力圈演示聲波的實驗，學生通過當堂演示，直觀地理解了“疏密相間”、“質點在原地振動”這兩個概念，加上演示的教具是童年的玩具，學生們也表現出了濃厚的學習興趣。通過這一實驗，我還向學生們拓展“縱波”、“橫波”。

（二）運用新型材料 隱性實驗現象顯性化

學生學習科學知識時，對一些陌生的、抽象的概念、規律缺乏體驗，以至于無法構建合理的知識模型，因此，演示實驗要重視將原來隱性的，難以觀測的實驗現象展示給學生。一年多來，我經過不斷探索，運用激光筆等新型材料，開發了幾套創新的演示實驗，取得了極好的教學效果。

例如，“光的色散”這個實驗，不同頻率的光在同一介質中折射率不同，因此復合光進入同一介質后會發生光的色散現象。于是筆者首先制作一個大型的玻璃磚形的玻璃容器，在里面加裝蜂蜜水，利用光的丁達爾效應來顯示光發生折射、反射時的光路。教學中讓紅激光和綠激光平行進入玻璃磚容器，經過折射后發生折射，兩束光在空氣中分開。由于折射前后光路全程可觀測，學生所畫光路圖可以通過實驗驗證，不僅效率高，而且興趣濃，對規律認識更加深刻。有了這樣的光路鋪墊，學生對于光的折射、反射的光路圖繪制就有了想象的基礎，理解起來更加順暢。

（三）增強視覺效果 書面實驗裝置生活化

《大氣的壓強》這一課中有一概念是：氣體流速越大，壓強越小。教學過程中我發現，學生不知所以，興趣了了，為了不錯過這一提升學習興趣的知識點，我探究了大氣壓強與流速的實驗演示，通過一節吸塵器軟管、一盒塑料泡沫小球，甩動吸塵器軟管，泡沫小球被吸了起來，漫天飛揚。這樣的現象學生們被吸引住了，還想回家嘗試嘗試呢。

（四）改變實驗條件 難于的成功實驗簡易化

很多傳統的演示實驗受到天氣等不可控的因素，經常出現實驗效果不理想的情況，導致學生對實驗結論產生懷疑。比如，《電荷與電流》這一節的教學中，由于在教室環境，特別是春秋季節，很難滿足靜電設備干燥的要求，靜電實驗及其容易失敗。還有一些光學實驗，在現實生活中由于實驗條件不夠純化，也很難輕易觀察到。因此，我通過巧妙地改變實驗條件，解決了部分演示實驗成功率低的問題。

1.制作簡易驗電器

先把銅線做成銅圈，并留出一段直的部分，等穿過硬紙板的中心的小孔后再彎成鉤形。再將銅環、硬紙板、兩片鋁箔和一次性塑料杯按圖組裝成簡易驗電器。通過驗電器的制作，學生自然而然地理解了驗電器的工作原理，并第一次通過驗電器體驗靜電現象。

2.用自制驗電器體驗電荷的存在

摩擦起電：把摩擦過的泡沫板，接觸一下驗電器銅圈，箔片保持張開。學生利用塑料泡沫摩擦頭發，再通過自制驗電器驗證，直接感受帶電，消除電荷的神秘感。改進后的以上兩個實驗，實驗材料都來自學生身邊，不僅現象明顯、穩定，而且顯示出的“魔幻”般的現象，真正讓學生體會到了生活中的科學神奇與美妙，激發他們研究科學現象的欲望。

（五）利用化學實驗 展現物理原理

在證明空氣浮力這一知識點時，課本上的實驗思路非常好，但操作起來不容易，且還存在放氣與連接的這個裝置難找、密封保障性難的問題。所以在延續課本實驗設計的思路上改變氣體來源，通過化學反應產生氣體的方式來解決以上問題：

1.全新的保鮮袋中倒入一定量稀鹽酸。

2.扎住袋子下方，在上方處放上鋅粒，此處不要求扎很緊，只要鋅與液體不接觸即可。最上方扎緊，并懸掛到杠桿上，調平。為了試驗現象更明顯，可以讓袋子的力臂大于另一端鉤碼的力臂。

3.打開中間的結，讓鋅與稀鹽酸接觸。過會能看到袋子鼓起，袋子一端杠桿明顯翹起。

這個實驗利用化學反應產生的氣體進行演示空氣浮力后，學生們直觀而清晰地觀察到了實驗結果，避免了裝置難找、密保難的問題。

四、創新型實驗器材的來源

1.廢舊生活物品

可以充分利用廢舊生活用品，如廢舊的牛奶盒、易拉罐、日光燈管、注射器、塑料瓶、橡皮筋，再輔助一些塑料板和粘合劑等就可制成很多不錯的儀器。如日光燈管就是一個阻力很小的軌道，輸液用的滴管可以當作時間間隔相等的計時器。

2.對現有器材進行改拆

實驗室有些器材往往不只是完成一種實驗，而且實驗方法也可以是多樣的，充分對常規器材進行改拆創新，有時會有意想不到的效果。比如把破舊的電表外殼拆掉后，就可以拿來探究電表的工作原理。

3.學習用品

學生身邊的筆、尺、圓規、書、膠帶紙等，隨手可得，只要合理設計，同樣能為學生實驗服務。比如用尺可以制作一把效果不錯的反應時間尺。

4.玩具、手機

有的玩具可作為實驗器材，有的玩具本身就包含物理知識，可以直接用于學生實驗。比如在淘寶網可以買到的“靜電魔術棒”其內部是一臺小型的范德格拉夫起電機，既能表演“神奇”的魔術，又是做靜電實驗的利器。讓學生用玩具做實驗，學習物理知識，能很好地激發好奇心，培養創造力。另外，現在很多學生有智能手機，憑借手機上的各種傳感器和軟件，也能成為學生實驗的儀器。

五、 創新實驗取得顯著的效果

1.創新演示實驗解決了傳統實驗無法完成的、可視性不強的、可操作性不強的、實驗現象不明顯、實驗成功率不高的頑固，學生可以通過“看”和“思”真切體驗實驗過程。

2.演示實驗在教學中能發揮“看”和“思”的作用，創新學生實驗恰好能彌補演示實驗在“做”方面的不足，更充分地發揮實驗在拓展性課程教學中的作用。

3.創新實驗是圍繞課堂需完成的教學目標、教學重難點來設置的，因此，恰到好處的創新實驗可以幫助學生理解科學本質，為達成教學目標服務。

4.創新實驗的最終目的是實現教師操作和學生觀察，為達成較好的實驗效果和教學任務，教師就必須在課前認真試驗每一個細節，所以對教師動手操作能力有很大的提升。

5.創新實驗的開發是基于對傳統實驗弊端的深刻思考，創新實驗的探析對教師專業素養的提升有很大幫助，同時促進了教研相長。

六、結束語

綜上所述，改進常規實驗對教師的專業成長也大有益處。開發“非常規”學生實驗的過程，本身就是學科知識在實踐中運用的過程，在此過程中教師的理論知識也能獲得不斷的豐富和完善。因此，對教材常規實驗進行適當的改進，開發“非常規”學生實驗，能使教師、學生雙方收益，值得在今后多開展相關的研究。

參考文獻：

[1]蔣一銘.初中科學課堂演示實驗的探究[J].考試周刊，2017（65）

[2]徐庭燕.初中物理校本課程——關于開展家庭物理實驗[J].重慶市第39中學專欄