把握認知規律、巧設有效實驗

蔡惠琴

摘要：在科學實驗教學過程中有些實驗因為自身設計或實際教學條件的局限，效果不夠理想，使我們的科學實驗在教學中缺失了一種最關鍵的作用——“有效”，對于這些不夠完善的實驗，教學時需要師生發揮主觀能動性，予以創新或改進，改善實驗可以使學生獲得相關知識，激發和培養學生的自主學習能力，本文是筆者結合現實課堂體會所做的思考和改進，在實際教學中取得了不錯的效果。

關鍵詞：科學實驗；有效性；改進

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1672-1578（2019）21-0185-02

“冰凍三尺，非一日之寒”，科學實驗要真正實現它的有效性，一方面要盡量改善客觀條件，多備實驗器材，改善實驗場地。另一方面要在態度上有所轉變。首先老師對實驗的態度要有所轉變。為了提高學生的科學素養和學生的長遠發展，明確“口授”是無法代替動手操作實驗的，必需克服困難堅持實驗，教師和學生都應該做科學實驗的有心人。

1.巧用材料、改進實驗

教材實驗有些演示材料都是學生比較陌生的，在生活中不太會遇見。如果能夠把學生不熟悉的實驗變成一個人人都可以做或人人都能做的普通實驗，這樣他們就會覺得科學更貼近我們的生活。比如筆者在授課凸透鏡對光線的作用時，書上的原實驗是讓凸透鏡對著陽光，拿一張白紙在它的前面來回移動，直到找一個最強的亮點。此演示實驗等待時間長，效果不夠明顯。在授課時將白紙換成復寫紙，只須幾秒，復寫紙上的亮點就會燒焦而且冒煙，效果十分明顯。

2.提高實驗演示的可見度

教師在演示實驗時，如果實驗現象不明顯或者只有部分學生能觀察到教師演示的實驗，這種實驗演示的作用就會大打折扣，甚至不起作用，浪費寶貴的課堂45分鐘時間。所以教師在設計演示實驗時，要充分考慮實驗的可見度。關于這一點我們可以從以下幾個方面來考慮：

2.1 充分利用媒體技術。

對一些實驗器材小的實驗可以把演示的實驗進行投影提高實驗的可見度，如在演示磁體間的相互作用規律時，用兩個小磁體放在玻璃板上演示，實驗器材小，可見度差，這時我們可以把它進行投影，提高實驗的可見度。

2.2 設計的實驗應主題突出、現象明顯、容易操作。

浙教版《科學》教科書在設計力的作用是相互的實驗，采用的是紅氣球壓綠氣球的實驗設計，易操作，不用當心實驗會失敗，實驗器材也很容易準備，并且現象明顯。其實驗原理是：在用紅氣球壓綠氣球時，兩個氣球都發生變形，說明兩個氣球都受到了力，這說明用紅氣球壓綠氣球時，紅氣球對綠氣球施力，綠氣球也對紅氣球施力，學生很容易從現象中得出結論。

2.3 要考慮實驗的展示方式。

有些實驗，由于實驗本質問題，所產生的現象本身就不明顯，所以在實驗時，應考慮把實驗現象放大。如酒精和水混合總體積變小的實驗，我們可以把書本上的實驗改正一下，把長的玻璃管可以改成“下面大上面成細管”的容器，這樣做可以通過細管把酒精和水混合后總體積變小的實驗現象放大。我們用試管演示物質反應的實驗時，為了提高實驗的可見度可以在后面放上一張白紙。

3.要注意引導學生對實驗現象進行分析

在演示實驗教學中，根據實驗得出什么結論，發現什么規律？這通常是教學的難點。在教學中要考慮如何引導學生對實驗現象進行分析。如在研究液體的沸點與氣壓的關系實驗，學生看到當給燒瓶里沸騰的水充氣時，水就不沸騰了。教師應如何引導學生進行分析？我在教學時是這樣引導學生的：充氣，說明水面上的氣壓增大，這時教師說明，水的溫度沒變。水沸騰說明水的溫度達到水的沸點，水不沸騰，說明水的溫度比水的沸點低，但水的溫度沒變，為什么會出現兩種不同的情況？學生經過思考得出水的沸點升高了，從而得出了氣壓增大，沸點升高的結論。

4.完善實驗方案，提高實驗數據的準確性

浙江教育出版社《科學》七年級下冊第三章《運動和力》第六節《摩擦力》中，關于探究影響滑動摩擦力大小的因素實驗。教材方案如下：

（1）在水平放置的長木板上放一塊木塊，用彈簧測力計勻速拉動木塊，使它在長木板上滑動，測出木塊與長木板之間的摩擦力，如下圖甲所示。

（2）在木塊上放砝碼，從而改變木塊與木板之間的壓力，測出木塊與長木板之間的摩擦力，如下圖乙所示。

（3）在長木板上分別鋪棉布、毛巾等，從而改變接觸面的粗糙程度，測出木塊與長木板之間的摩擦力，如下圖丙所示。

用該實驗來測量木塊與木板間的滑動摩擦力存在著明顯的不足：實驗過程中很難保證木塊做勻速直線運動和保持測力計示數的穩定，容易導致讀數不準確。

因為木塊與木板間的摩擦力不能直接用彈簧測力計測量出，只有將測摩擦力的大小轉化為測拉力的大小（即彈簧測力計讀數），因此必須保證摩擦力與拉力的大小相等，即維持二力平衡。根據力和運動狀態的關系，當木塊處于勻速直線運動狀態時，它所受的摩擦力與拉力是一對平衡力，即摩擦力等于拉力。

為解決上述問題，我在原實驗方案的基礎上進行了如下的改進和完善。

（1）在水平放置的長木板上放一塊小木塊，使彈簧測力計一端固定，掛鉤拉住小木塊，用力拉動長木板，使小木塊在長木板上保持靜止，測出小木塊與長木板之間的摩擦力，如下圖甲所示。

（2）在小木塊上放砝碼，從而改變小木塊與長木板之間的壓力，測出小木塊與長木板之間的摩擦力，如下圖乙所示。

（3）在長木板上分別鋪棉布、毛巾等，從而改變接觸面的粗糙程度，測出小木塊與長木板之間的摩擦力，如下圖丙所示。

通過以上演示和解釋不難發現，改進后的方案的優點：當拉動長木板時，無論木板是否做勻速直線運動，木塊都能處于靜止狀態。根據二力平衡的條件，彈簧測力計的示數等于摩擦力的大小。這樣容易做到提高實驗結果的準確性。

總之，在初中科學實驗課堂教學中，我們不僅要做實驗，而且要因地制宜，利用各種優勢，采取一些實驗策略來改進，完善實驗，諾貝爾物理學獎獲得者李政道曾說：“實驗無論怎樣強調都不過分”。改進實驗的目的是讓學生更好的感知實驗實現自我體會，自我感悟，獲得啟迪，通過優化教學設計，改進實驗方案，使實驗教學與探究學習融合起來，充分發揮實驗的探究功能，不但讓學生獲得知識，學到技能，而且重視讓學生受到科學方法、科學思維的訓練、養成科學精神。使學生對實驗保持持久的探究興趣和創新興趣。

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