改進科學課堂實驗 提高實驗效果

蔣天順

【摘要】初中科學是以實驗為基礎的學科。做好科學課堂實驗不僅可以幫助學生正確認識事物及客觀規律形成的過程，掌握科學知識，而且可以培養學生觀察、分析和解決實際問題的能力。科學教材中設置了大量實驗，為實驗教學提供了有力保證。但也有一些實驗存在不足之處，影響了實驗效果，需要我們在實際教學中進行改進。本文就課堂實驗教學中，對實驗裝置、實驗材料、實驗方法等方面的改進做了一些探索，與同行商榷，旨在拋磚引玉。

【關鍵詞】科學? ?實驗? ?改進? ?探索

初中科學是以實驗為基礎的學科，實驗在科學教學中有難以替代的功能。做好科學實驗不僅可以幫助學生正確認識事物及客觀規律形成的過程，掌握科學知識，而且可以培養學生觀察、分析和解決實際問題的能力。為此，科學教材中設置了大量可探究、生動有趣、操作性強的實驗，為實驗教學提供了有力保證。但也有一些實驗，存在著實驗裝置的設計，實驗材料的選取，實驗方法的選擇等方面不夠理想的事實。導致了實驗現象不明顯;或者實驗操作難度大，成功率低;或者實驗時間長課堂內無法完成;或者材料成本高，消耗大，實驗室未能及時配備而無法開展等等的現象，從而大大影響了課堂實驗教學的效果。因此在教學實踐中對課堂實驗進行大膽地改進和積極地創新就顯得十分必要了。下面談談我在課堂教學中，對實驗裝置、實驗材料、實驗方法等方面的改進所做的一些探索，與同行商榷，旨在拋磚引玉。

一、改進實驗裝置

設計實驗裝置要力求：操作簡單，現象明顯，步驟較少，實驗時間較短。教材中有些實驗裝置的設計存在一些不盡人意的地方， 若加以改進，可使得實驗更省時環保，操作更方便，方法更簡單，現象更明顯，說服力更強。

例如七年級（上）124頁為了說明分子之間有間隙而設計的這樣一個實驗，此實驗有以下幾個不足：（1） 往細玻璃管中加入酒精和水有難度，液面標注也比較麻煩; （2） 水和酒精混合前后液面高度差小， 多數學生看不清， 影響實驗效果;（3）實驗所用酒精量多， 消耗大;（4）用手指封住管口， 顛倒玻璃管時， 手指與藥品接觸， 而且還帶走部分液體。這樣， 既不符合實驗安全要求， 又降低實驗的可信度。針對這些不足，我對實驗裝置進行了改進。改進后的實驗步驟：（1）在錐形瓶中倒入適量水;（2）在一支小試管中加滿酒精， 并用塑料薄膜和帶細線的橡皮筋封住小試管口;（3）將小試管放入錐形瓶中;（4）將帶有長頸漏斗的橡皮塞塞緊錐形瓶口， 用滴管在長頸漏斗中加水致玻璃管上端，并滴一滴紅墨水;（5）拉細線打開小試管口。 酒精因密度小而上升與水混合， 玻璃管內液面逐漸下降。

改進后，不僅液面下降很明顯，還能體現液面下降過程;酒精消耗少; 實驗過程安全，可信度高。與原來實驗相比效果明顯提高。

又如紅墨水擴散實驗。原實驗如圖：缺點：（1）注射器伸入燒杯底部過程中，已經有一部分紅墨水滲出擴散，干擾實驗結果;（2）擴散是無型的，沒有具體的量化指標來比較擴散的快慢，容易造成視覺誤差;（3）用燒杯裝水，量較多，紅墨水在水中擴散的實驗需要較長的時間，

改進后的實驗：（1） 將兩支規格相同下端密封的細玻璃管固定在一起，分別裝入相同體積的熱水和冷水;（2）用注射器在細玻璃管下端同時注入紅墨水，觀察紅墨水擴散現象。改進后的優點：（1）細玻璃管代替燒杯，較短時間內出現實驗現象;（2）實驗微型化，節約藥品，符合節能理念;（3）可以用紅墨水上升的高度，定量得出實驗結論;（4）直接從玻璃管下端注入紅墨水，避免注射器伸入燒杯下端過程中，紅墨水滲出干擾實驗結果。達到了省時，節能 ，現象明顯，便于理解的實驗效果。

二、改進實驗的材料

選取實驗材料時，既要力求做到：材料容易獲得，裝置簡約，藥品便宜易得， 更要盡可能提高實驗效果。對教材中有些實驗的材料加以改進，不僅可降低實驗難度，還能使實驗效果明顯提高。

例如：演示氣體對外做功，內能減少的實驗。教材中原來實驗是在吸濾瓶內裝入少量的水，并滴入幾滴酒精。用氣筒往瓶里打氣，當塞子跳起時，觀察瓶內變化。

按課本實驗設計，當瓶塞跳起時，瓶內應出現白霧。根據此現象可以說明：物體對外做功，其內能會減少，溫度會降低。然而當瓶塞跳起時，瓶內和瓶口出現的白霧并不明顯，靠后面的學生看不見。出現此種現象的原因是：瓶內水的蒸發量不夠，瓶內空氣中的水蒸氣較少所致。針對不足，我將瓶內少許的水和幾滴酒精都換成酒精。改進后，由于酒精容易蒸發，當用力打氣使瓶塞跳起時，瓶中就會冒出濃濃的“白霧”。實驗可視效果極佳，成功率很高，學生容易理解。

再如：在七下科學第三章第七節有個影響壓力作用效果因素的實驗。實驗采用了控制變量法的思想，選擇了小凳子、海棉、砝碼來完成這組實驗。這些器材看似簡單，可實驗室很難配齊這套實驗器材，我找到好幾種海綿來進行實驗，尤其在演示壓力大小對壓力作用效果的影響時，小凳子、小凳子加砝碼分別壓在海棉上，兩次實驗現象差異不大，不利于學生觀察。針對這些，我更換了一些材料，對這個實驗進行了如上圖所示改進：在有機透明盒里放入一塊海綿和磚塊進行實驗.實驗時，通過觀察海綿形變程度來比較磚塊對海綿的壓力作用效果.（1）比較圖中a.d兩次實驗可以得出壓力效果與受力面積有關，（2）比較圖中a、b、c三次實驗可以得出壓力效果與壓力大小有關。

改進后，壓力大小和受力面積大小對壓力效果的影響，現象明顯，學生容易接受。

三、改進實驗方法

科學實驗主要目的是為學生提供感性認識材料，并在此基礎上引導學生思考，從而形成科學概念和規律，有利于知識的建構。它要求現象直觀、明顯，需要較好的可見度，讓班上每一位學生都能清楚地看到所演示的現象。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?教材中有些實驗難以做成功，或現象不明顯。教師若對有些實驗方法加以改進，可提高實驗的效果。

例如科學八年級上冊第四章第一節《電路圖》中有 “電池短路”這一學生探究活動。該實驗原型為：“用導線將一節干電池的正負極連接起來，用手摸一下導線，導線是否發熱？”該探究活動的意圖是讓學生通過親身實踐來認識短路現象和體驗短路的危害，從而得出必須防止電源短路。

不足之處：①發熱現象不明顯，對燒壞電路，引起火災等更是疑惑重重。②沒有可視性，不能作演示，電池浪費較大。為此，我改變實驗方法，重新設計了實驗。改進后的實驗原理如圖甲所示。A、B兩點之間分別接上2A保險絲、鋁絲線、細鐵絲等（如圖①、圖②、圖③）。為了便于進行短路時與不短路時的對照，突出短路的危險性，在電路中串聯上一只小燈泡（額定功率與電源電壓相同）L與開關S2? ， 實驗步驟如下：

（1）用一節9伏的干電池作為電源，在A、B兩點之間接上一段2A的保險絲，并將保險絲繞在溫度計的玻璃泡上，如圖①與圖甲配合。當閉合S1，斷開S2時，A、B兩點之間的保險絲與燈L串聯，燈L發光，溫度計示數升高不明顯，15秒鐘內溫度上升3oC左右;當同時閉合S1、S2時，電源與燈L同時被短路，燈L不發光，溫度計示數明顯升高，15秒鐘內溫度上升30℃左右。

（2）用兩節1.5伏的干電池串聯后作為電源，在A、B兩點之間接上一段長2厘米左右的鋁絲線（剝去鋁芯導線外的絕緣層，再取其中的一根即可。鋁芯導線在一些電動玩具中很容易找到），如圖②與圖甲配合。當閉合S1，斷開S2時，鋁絲線與燈L串聯，燈L發光，鋁絲線無明顯現象;當同時閉合S1、S2時，電源與燈L同時被短路，燈L不發光，鋁絲線發紅變亮并很快熔斷。

（3）用兩節1.5伏的干電池串聯后作為電源，在A、B兩點之間接上一段長2厘米左右的細鐵絲，如圖③與圖甲配合。當閉合S1，斷開S2時，鐵絲線與燈L串聯，燈L發光，細鐵絲無明顯現象;當同時閉合S1、S2時，電源與燈L同時被短路，燈L不發光，細鐵絲發紅，當把火柴頭接觸細鐵絲時，火柴馬上被引燃。

改進后的實驗將短路現象及其產生的發熱，燒壞電路，引起火災的后果展示出來，學生對短路及其危害有更深刻認識。

對現行教科書上的課堂實驗進行改進是一件不易的事情。盡管如此，只要我們在平時的課堂教學中，根據學生的認知水平、學校的現有教學條件以及課堂教學的需要，遵循讓實驗教學更加安全、有效、簡便、易行、生動、有趣的原則，從改進實驗裝置、實驗材料、實驗方法等方面著手，還是能夠取得一定成效的，對提高課堂實驗效果起到積極作用。

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