利用“創新實驗”促進有效學習

陳建芬

（浙江省樂清市虹橋鎮實驗中學 浙江樂清 325608）

《科學》教科書中有些實驗操作或實驗設計方法不適用于課堂教學，有的實驗理論上設計非常不錯，但實驗操作成功率不高，有的實驗又不夠生活化，有的實驗器材老化，更新不夠快，有的實驗難以提高學生探究的興趣和潛在的動力，難以滿足學生的認識需求。因此，改進教材中的一些實驗操作，需要開發一些創新實驗，使實驗效果更明顯。筆者在聽課活動、閱讀有關科學教學的書本、教學實踐中，歸納出以下創新實驗的開發和應用技巧[1]，附以實例，簡述如下：

一、改進科學書本中實驗設計不夠合理的實驗

探究活動的設計應當遵循循序漸進的原則，符合學生的認知規律。在《科學》教科書中，科學探究活動的設計應從學生身邊熟悉的和感興趣的事物出發，聯系生活實際，充分利用各種器具和材料。這樣的探究活動能夠引導學生“動手”和“動腦”相結合，主動思考問題，自己設計研究方案，思考事實證據和科學結論之間的關聯，建立科學模型，逐步養成質疑、反思的科學思維習慣[2]。但由于各方面原因，書本的探究活動的設計也會有疏忽。

如：八年級下冊第三章，自然界中的氧循環和碳循環的實驗，書本如下圖所示：

做這個實驗需要較長時間，而且要在陽光下做，一般老師上課把這個實驗講一下，因為前面學過燃燒、植物的光合作用和呼吸作用等知識，學生能很快回答問題，然后得出結論了事。筆者由于要上校級公開課，課前想先做實驗，拍照片放在課件中，實驗中發現圖1中蠟燭燃燒的時間更長，與預期的實驗結果不符，仔細思考、觀察后發現由于學校實驗室沒有這么大的玻璃鐘罩，我用5L的空油瓶剪去底部來代替玻璃鐘罩，油瓶體積較小，里面放了家里最小的一盆吊蘭后，剩余的空間很小，圖3中V空氣2=V油瓶--V花盆--V土--V蠟燭--V花，而圖4中V空氣1=V油瓶--V蠟燭，很明顯V空氣2＜V空氣1，不符合控制變量法。

改正：兩個油瓶內蠟燭大小、花盆大小、土壤多少，植物大小都相同，如下圖3、4所示：

不同的是圖3中的植物是塑料的，圖4中的植物是真的。在相同陽光下，請兩位同學進行試驗，重復三次實驗，證實圖4中蠟燭燃燒時間比圖3更長。上課提問：你認為該實驗設計有問題嗎？

學生也能答出來，甚至有學生能說出土壤中微生物的呼吸作用也會對實驗結果造成影響。鐵粉與硫粉的反應。該實驗若按教材中的方法進行，則污染非常嚴重。改進如下：準備一根剛好能伸入試管，且底部削平整的木棍。用紙槽將鐵粉和硫粉的混合粉末裝入試管底部后，從試管口塞入一小團棉花，再將木棍插入試管底部，并適當用力將粉末壓嚴實。木棍繼續放在試管內，能起到隔絕空氣的作用。再在試管口套一個小氣球，然后用試管夾夾持試管，放在酒精燈上加熱。為防止爆裂，我們需手握試管夾，使試管內裝著混合粉末的試管外壁都能得到充分預熱，再在試管底部加熱直至反應進行，反應的紅熱現象出現后再移開試管，直至反應結束。反應時能觀察到反應物紅熱從試管底部慢慢向上蔓延。非常美妙，會使觀察者產生強烈的視覺沖擊。這不僅對學習、鞏固相關科學知識有幫助，對培養學生的探究意識、激發學生的學習興趣也有重要意義。

二、增加教科書中沒有的實驗，利用該實驗可以幫助理解疑難概念

初中階段，學生的思維經歷從形象思維向抽象的理性思維轉變的過程，學生的抽象思維水平不高 ，再加上一些錯誤前概念的干擾，學生在學習過程中，難免會遇到很多困惑 ，產生錯誤的推論。針對學生的這些思維困惑，創新出形象直觀的實驗獲取直接的證據，解決問題。

2018年12月27日名師工作室的公開課《電路探秘》復習課中，上課一老師開始拿出一個燈泡：手指抓住螺口兩側，并且按住螺口底部，使燈發光。一下子吸引學生的注意力，馬上要求回憶：你已經了解了哪些電學知識？根據學生回答老師板書構建本章思維導圖，在學生注意力非常集中的情況下，復習起到了事半功倍的效果。再揭開謎底，看似普通燈泡，實際是內置了完整的電路，開關在螺口底部。這種燈泡在網上可以買到，12元一只，價格不貴，效果很好，值了。同樣是該老師的這節課，用了淘寶上買的靈敏電流表，量程0 30μA，要求學生用伏安法測人的電阻以及雙手濕潤時的電阻。人是導體，學生只是記住了，難以理解，因為把人體接入實驗電路，燈泡不亮。通過這個實驗學生知道人體的電阻很大，結果是5×105 Ω（與書本上的幾千歐不符），通過的電流很小，燈泡不亮。同時通過這個實驗學生也知道了電燈不亮不僅僅是沒有電流通過，也有可能是電流太小。學生只知道電燈不亮原因之一是沒有電流通過，但很難理解通過電燈的電流太小也會引起電燈不亮。這是一個易錯點，即復習了伏安法測電阻這個重點實驗，又突破了難點。

三、結束語

綜上所述，創新實驗開發和教學會涉及更多現實問題，而這些問題對老師也提出了更高的要求，需要掌握引導學生的方法，需要掌握更多的專業知識，多閱讀科學教學方面專業書籍及雜志、多學習，做到與時俱進。