初中科學開放性實驗教學的探索與實踐

吳仕保

摘 要：隨著新課程改革的逐漸深入，注重創新精神和實踐能力培養的STEM教育引起教育界的廣泛關注，實驗在初中科學教學的地位、作用日益凸顯。在初中科學實驗課程教學過程中，探索科學實驗課程的教學開放性已經得到越來越多的教育工作者的重視。就傳統科學實驗教學存在的問題，從教學實踐出發，發現、剖析問題，不斷改進初中科學實驗教學方法，實施開放性的實驗教學策略，提高學生動手能力、設計能力、分析和解決問題能力，積極探索教學質量的開放式實驗教學的有效途徑，為初中科學實驗教學提供參考。

關鍵詞：初中科學；實驗教學；開放性；途徑；實踐

初中科學是一門通過實驗演示驗證知識原理的學科。通過實驗教學的開展，學生動手操作實驗，能夠鞏固和加深對科學知識的學習。初中科學實驗課程的教學目的是通過實驗演示、動手操作和實驗總結等教學活動來印證科學基礎原理，幫助學生理解，鞏固知識。在探索初中科學課程實驗教學過程中，初中科學課程開放性實驗教學的重要性不言而喻，因此探索開放性實驗教學模式對當前初中科學實驗教學具有十分重要的現實意義和參考價值。

一、傳統實驗教學模式的局限性

在初中科學課程實驗教學中，為了克服實驗過程系統性和繁瑣性的特點，積極探索和采取新穎、高效的教學手段是目前發展的主要趨勢。在傳統的“封閉式”實驗教學過程中必將或多或少地受到教學條件、教學觀念和教學方法的禁錮。

1.傳統“封閉式”實驗教學有時間的局限

受應試教育的影響，價值取向的偏差，為節省時間，有些老師自己“講”實驗，或讓學生“看”實驗。有時學生只能在課堂中完成實驗的部分步驟。造成學生對實驗感受不深，儀器操作不會，問題理解不深入。比如說凸透鏡成像實驗，在傳統實驗教學中，老師先講實驗過程、注意事項等，留給學生動手操作的時間大概只有15～20分鐘左右，而學生在這15～20分鐘內根本無法完成凸透鏡成像實驗的全部內容。

2.傳統“封閉式”實驗教學有場地的局限

很多科學實驗因為受到教學場地的限制，都在特定的實驗室內進行，限制了學生自由開放的學習個性。初中生對事物有著很強的觀察力和好奇心，而傳統“封閉式”實驗教學無法為學生提供必要的實驗場地。問題長期得不到“解決”就會讓學生慢慢失去學習科學的興趣和動力。

3.傳統“封閉式”實驗有教法的局限

傳統實驗教學中，實驗之前教師會把實驗的目的、實驗原理和實驗步驟等內容先灌輸給學生，把實驗儀器的正確使用方法和存放方式講解給學生。學生按照教師所提供的實驗步驟進行實驗，一般來說這種教學方式下，學生的實驗過程會比較順利。然而，學生對實驗過程的感受不深刻，對實驗問題的研究和理解不透徹，長此以往，學生對于實驗課程的重視度也就不夠，學生對于實驗的積極性也就無法發揮。

二、開放性實驗教學的基本要義與要求

1.開放性實驗教學基本要義

（1）實驗過程的開放性

首先，學生對于實驗課題的選擇應根據自己的興趣進行選定；其次是實驗儀器、實驗設備等開放性，是指學生對實驗了解之后自己選定實驗儀器和設備；除此之外，實驗步驟制訂、實驗操作過程、分析實驗數據和總結實驗結論都應當具有開放性。

（2）實驗場地的開放性

開放性實驗教學可以試圖改變實驗場地的限制，可以理解為課內實驗與課外實驗的相互結合，或者校內實驗與家庭小實驗相結合。實驗場地不僅僅局限于學校提供的實驗室。

（3）實驗室管理的開放性

設立開放性實驗室的積極作用主要是能夠在非實驗時間向學生開放。學生做實驗不再受到教學時間的限制。學生可以利用課余或節假日時間進行實驗，提高實驗儀器的使用率，發揮實驗室的教學效益。

2.開放性實驗教學的要求

（1）轉變實驗教學理念，實驗的主體為學生

學生在實驗過程中，不僅要對實驗現象進行觀察記錄，更需要實際動手操作。如果學生只是機械地在一旁觀看，學生對知識的理解就沒法更加深入。教師應該通過改變初中科學實驗過程中學生所扮演的身份，從我觀看實驗改變成為觀看我實驗，積極提高學生的參與度，增強學生的主體意識。因此，教師應該在實驗教學過程中更多地為學生創設實驗動手機會，讓學生在自己操作實驗過程中，理解實驗流程，體會實驗的原理，加深知識印象，積極探索學習。

（2）改進實驗教學方法，突出操作與探究

以往實驗教學教師大多用“講實驗”代替“做實驗”或重視只講解和演示，實驗中多數學生淪為“沉默的觀眾”，或者小組合作實驗中只是個別人動手操作，其余是看客。而開放性實驗就是要將以往驗證性實驗改為探究性實驗，讓學生真正在探究中發現真問題，開展真探究，追求真結論。

教師在學生實驗操作過程中可以適當設計提問，讓學生邊思考邊實驗，促使學生認真觀察實驗現象，發現實驗原理，探究實驗本質。重視初中科學課程開放性實驗教學的重要性就是要求教師在完成教學任務的前提下，從實際與現實的角度考慮實驗對于理論知識的鞏固作用。教師能夠熟練且準確地掌握實驗內容對于理論知識的積極作用，能夠揚長避短，促進學生理解基礎知識。

三、開放性實驗教學的實踐策略

1.實驗過程開放，培養科學探究能力

興趣是最好的老師。當然科學學習的過程中，興趣也是最重要的，對于初中生來說，正處于青春萌動期，對一切新鮮事物都有強烈的好奇心。在科學教學過程中我們要利用學生的好奇心，促進探索科學知識的求知欲。科學實驗探究一般有如下幾個步驟：

開放性教學就是改變學生學習方式，注重鼓勵學生發現問題和提出問題。學生只有具備了發現問題和提出問題的能力，才能真正成為學習的主人，成為一個善于思考、獨具個性的學習者，而不只是知識的容器和考試的機器。

比如在滑輪教學初期，給學生兩個滑輪，讓他們設計兩種方法將一物體提升一定高度。學生在分組討論方案時，有的小組就設計了一個同學用手拉著一個滑輪，另一個同學把線穿過滑輪向下拉起物體到一定高度。另一組同學就設計了一個同學拉著繩子一端，繩子穿過滑輪向上拉起了物體。實驗完成后，讓他們各組同學闡述自己設計的方案有哪些優點。通過對比兩組實驗方法的優缺點可以很好地突破本課的教學重難點。

本堂課利用開放性的實驗教學，改變了以往沉悶的教學模式，學生學習的主體性得到了提高，學習的效果也非常好。這種實驗模式加強了對學生的思維能力、探究能力及創新能力的培養。

2.實驗時空開放，激發學生探究興趣

目前我們科學教學主要的主陣地還是在課堂上，這種陣地式的教學模式在落實科學知識過程中經常是被動的、機械式的。科學知識的學習過程應該是一個探究求知的過程，這就要求我們學會轉換求知的陣地，擴充求知的時空。

比如我們在進行凸透鏡成像的教學過程中，我們可以讓學生在家里用照相機拍攝遠近不同的物體，觀察拍攝后物像有何差異，在比較的過程中學生就會認識到物像的遠近影響到成像的大小。通過這種家庭式的小實驗讓學生對新知產生好奇心，激發在課堂中探究新知的欲望。

3.實驗內容開放，滲透STEM理念教學

STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）四門學科的融合，STEM教育鼓勵學生在真實情境中開展科學探究，采用實驗設計、創意發明、手工制作等方式進行學習。其中科學在于認識世界、解釋自然界的客觀規律。科學問題本就源于自然，同時科學知識又是在不斷進步和更新的。這就要求我們在進行科學教學過程中既要注重科學知識的學習，又要培養學生探究新知的能力。

現有的科學教材中只是規定了對“凸透鏡成像”的實驗內容。但是在我們學習了單個凸透鏡成像的情況后，很少會有老師在課堂去讓學生完成兩個凸透鏡成像實驗。其實在我們的日常生活中我們反而會經常接觸到雙鏡頭的物體，比如說顯微鏡、防盜門上的貓眼等，那么我們就可以布置學生在課后或回家去完成雙鏡頭的實驗。并利用自己所學知識解釋顯微鏡、防盜門成像原理。這樣的開放性實驗拓展了學生的思維深度，培養了學生的創造性思維能力。同時也讓學生培養了將科學知識應用生活的能力，積極深化學生對知識點的學習和理解。

4.實驗方案開放，提升高學生思維水平

傳統“封閉性”實驗是指學生按照實驗指導書上規定好的步驟進行實驗，老師在旁邊指導完成，在方案上學生沒有思考的空間。開放性實驗中方案的設計則完全是由學生自主完成，包括實驗需要的器材、實驗可以出現的異常情況、實驗方案設計需要查閱的資料等都需要學生自己去思考討論完成。

例：二氧化碳的制取實驗。教材中采用石灰石和稀鹽酸作為原材料進行制備二氧化碳的實驗。在實驗開始之前，為了積極探索實驗的趣味性和互動性，教師可以讓學生完成方案的設計：我們制備二氧化碳時一定要使用石灰石和稀鹽酸嗎？如果不使用這兩種材料制備二氧化碳，還可以使用什么原材料？誰還可以設計其他制備二氧化碳的方法？學生可以根據前期學習完成其他方案：比如用碳燃燒方法。學生可以相互討論這種方案的弊端：碳的燃燒不方便收集所有的氣體，如果碳的燃燒不充分，則容易生成一氧化碳。再比如用碳酸鈣高溫分解的方法制取二氧化碳。但是用碳酸鈣高溫分解的方法制取二氧化碳對溫度的要求非常高。在高溫分解過程中，實驗人員不宜靠近實驗設備。通過對兩種實驗設備的逐一分析，進行排除。不僅對所學習過的知識進行復習和鞏固，而且還可以使學生明白三種方法的區別和實驗條件，最后才會理解在當前實驗條件下，只有通過石灰石和稀鹽酸發生化學反應收集二氧化碳，才是最安全最高效的。這個過程中教師既有提問又有解惑，學生有參與，有互動，有討論，大大提高了實驗教學效率。

綜上所述，在當前教育背景下，很多教師對于應試教育殘留的升學率，仍然懷有執著的堅持。因此教師對于科學實驗的理解也存在一些誤區，他們通常輕視了科學實驗對于理論知識起到的相輔相成作用。因此，在初中科學實驗教學過程中，教師應該積極探索開放性實驗教學，把握和明白學生是實驗教學的主體，改變教學方法，調整教學方式，端正實驗教學態度，使學生的實驗時間和空間受到最小的束縛，盡情發揮學生的實驗設想和實驗設計能力。在初中科學實驗教學中積極探索開放性實驗教學方法，教師應該增強重視開放性實驗教學的重要性的不可替代性。

參考文獻：

[1]李采青.初中科學開放性實驗教學的探索與實踐[J].教育教學論壇，2013（6）：197-198.

[2]朱世坤.開放性實驗教學模式的探索與實踐[J].大學物理實驗，2007（2）：86-89.

編輯 杜元元