根据实际学情,改进科学实验

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摘 要：科学中的理化生都是实验性比较强的学科，教学实践中必须通过演示实验来引导学生认识科学现象和规律，提升科学实验技能。当然，由于主客观条件限制，教学中肯定不能完全拘泥于传统的实验操作来敷衍学生，广大教师要因地制宜根据实际学情，因地制宜、就地取材地对实验进行科学改组，以便于学生在积极参与和形象观察的基础上理解知识，掌握技能，从而让学生产生深刻的印象，提高课堂效率。从教学实践的角度出发，对如何优化演示实验教学进行归纳和总结。

关键词：实验改进；实验探究；形象直观；科学严谨

现行的初中科学糅合了传统的化学、生物、物理、地理等传统学科，而这其中诸多理化生的概念和现象，教材都设置了演示实验以便于学生形象观察和认知，进而提高课堂效率，提升学生的动手操作能力。因此，一线科学教师在教学实践要尽量完美科学地创造条件将实验过程、现象和结果明确清晰地展示给学生。但是，由于各种主客观因素的限制，有些学校可能器材不全，无法根据教材演示进行实验；或在教学实践中，细心的同学对某些观察不明显或容易出现理解和认知分歧的实验环节经常提出疑问，这就要求一线科学教师必须根据教学实情，秉承严谨的科学治学态度，就地取材，因地制宜地改良教材提供给我们沿袭相传的演示实验方法，因地制宜、就地取材地遵循趣味性、简便性、科学性和直观性的基础上对传统演示实验进行科学改良，以便于同学们在形象观察的基础上理解知识，掌握技能。鉴于此，笔者结合教学实践中一些需要改良的实验，分别进行有针对的解说和改良建议：

一、参照学生情趣，牵引学生认知

初中生活泼好动，注意力不容易集中。因此，如果我们一味地按教材中既定的实验程序，学生的思路就被禁锢了，根本无法激发学生的探索兴趣，无法牵引学生的注意力，学习知识和提升技能便成了无根之木，增强演示实验的趣味性还能加深学生对知识概念和规律的记忆。比如，《大气压》教学环节中，有一个演示实验：“杯中的水会流出来吗？”教学中我们会发现，有些同学不以为然，质疑纸片掉不下来是因为水的吸引和黏着力的缘故。为了打破学生的怀疑，同时攫取眼球，给他们留下深刻印象，笔者进行如下改进：用下面带挂钩的塑料片代替硬纸片。这时我们将瓶子倒过来，然后再将几个砝码挂在挂钩上，大家会发现塑料片还没有掉下来，甚至挂上文具盒都没有拉动，如此改进使它变得更加生动有趣，效果明显，印象深刻，让大家切实感受了大气压的存在。如此设计不但悬疑跌宕，而且趣味十足，让学生过足了探索瘾，对大气压产生了深刻印象，达到了教学目的。

二、尽量节约资源，主张简便易行

科学实验演示就是为了让学生通过形象直观的实验过程和现象来理解客观现象和科学概念，但是演示实验也不能占有太多的课堂时间，因此改进以操作简便易行和仪器结构简单和演示过程、导出结论简单明了为追求目标。只有这样改进才能有效节约课堂时间，便于推广和操作运用，更易于观察和理解概念、知识生产和发展的过程。

例如，在学习实验室制取CO2的方法后，大家都知道盐酸和碳酸钙反应就能生成CO2气体，这时为了学以致用，本人就指导学生通过该原理设置实验探析牙膏中碳酸钙的含量。大家通过探讨总结，得出测定方法：将一定量的牙膏与一定量的盐酸反应，通过测量反应后总减少的质量，测算出二氧化碳的质量，从而计算出牙膏中碳酸钙的含量。

这样设计不仅有利于学生从直观上理解并掌握测定物体中某元素或物质含量的技巧，而且能培养学生分析问题、解决问题，进而得出结论的能力。简便的演示节约了课堂时间，激发了学生兴趣，丰富了课堂内容，让学生产生了深刻的印象。

三、实验态度严谨，操作精准严密

科学严谨是科学学科的治学基础，同时也是学科教育的立足点。所以，我们改进演示实验的第一重要前提就要科学严密。这里用物理中的液面气压与沸点的关系做例子，许多教师都这样演示实验：将烧瓶中的水沸腾后，量取沸水温度，而后停止加热，一会水停止沸腾，这时再从烧瓶中抽走一些空气，这时我们会看到水又沸腾了，以此来说明液体沸点随着气压减小而降低。在实际操作中经常有教师自作聪明在此实验基础上进行发挥：恢复气压，再加热让水沸腾，然后密封并往里打气，这时大家会发现原本沸腾的水平静了下来，以此来证实液体沸点随气压增大而增高。然而，这样并不严密，会给学生留下这样的口实：如果学生理解成是打进的冷空气让水停止沸腾的，我们岂不会哑口无言？

鉴于此，为了保证实验的科学严密性我是这样改良的：将甲乙两个烧瓶中都灌入等质量同温度的水，在铁架台上固定好，然后用酒精灯同时加热至沸腾后先移走烧瓶甲的酒精灯，稍过片刻则甲烧瓶中的水不再沸腾，这时将烧瓶中甲的一些空气抽到正在沸腾的乙烧瓶中，于是我们就会看到烧瓶甲中的水又开始沸腾而乙烧瓶中的水则安静下来。如此改进，排除了干扰，让实验对比性更强烈，更明显，突出了教学效果，加深了学生印象。

四、提倡集思广益，师生一起改进

新课改要求我们一线科学教师必须帮学生树立起强烈的动手参与意识和科学实验观，为学生的自主发展提供广阔的空间和适宜的氛围。改良传统的演示实验，同时还要注意让学生都有参与的空间和时间，这样才能变被动为主动，让学生感受科学过程，掌握科学知识。长期以来教师做、学生看的科学实验演示让他们感到被动，缺乏热情和积极性，没有参与就会对其中的细节漠视，不利于大家对实验现象产生深刻的理解和认识。这就要求一线科学教师必须有计划地设置一些让大家都能参与其中的实验，在教师的指导下让学生猜想，然后动手实践来验证自己才猜想，不仅可以让学生掌握实验技能，养成科学的学习方法和严谨的治学态度，最主要的是能加深对科学现象和规律的理解，更好地掌握科学概念和科学过程，最终提升课堂效率。

五、合理改进装置，提高成功效率

教材提供的演示实验虽然符合理论的逻辑，但是许多时候往往在实际操作中不容易观察现象或容易产生很大的误差或错觉。这就需要我们根据实际学情，进行合理的改进与演化，使实验不但利于观察还相对精确稳定。我们以教材提供的水的沸腾实验为例：原实验提供的装水的装置是烧杯，然后放在石棉网上持续加热，其实这样设计烧杯如果装水比较多加热时间教长，装水太少则水深不够，学生不容易观察气泡上升过程中的大小变化，用石棉瓦的话当我们撤出酒精灯石棉瓦还可以给烧杯供热，所以会造成外界不供热水依然沸腾的假象。于是，我们可以这样改进：将烧杯换成可以直接加热的大试管，这样不但可以撤出石棉瓦，还节约加热时间，便于观察气泡上升，使现象更加明显。

其实，大家在日常生活中对水的沸腾现象就非常熟悉，但是站在科学的角度，我们一定要严谨，要去伪存真，矫正大家对沸腾肤浅的认知，所以实验改进一定要直观明显，改进容易出错和导致误差的环节。如此改进不仅使得实验更加严谨、精确，还给大家渗透了科学的工作态度，节能的良好意识，可谓一举两得。

六、开放探究形式，实验结合讨论

为了活跃课堂气氛和牵引学生的注意力，本人建议教学实践中通过多种方式来引导大家自主参与教学活动，诸如让学生通过自主研读、讨论交流、探索实验和评议展示等教学流程和手段，争取为他们创造自主学习的机会，进一步激发他们学习的积极性和主动性，引导学生静下心来仔细研究教学内容，多交流，勤动手，让大家在分析、比较、抽象、综合、推理和概括中得出结论。

比如，我引导学生探索金属的化学性质时，为了让他们对金属的不同属性产生深刻印象，笔者设置了三组对比实验：

①教师分别演示镁条、铝和铁与氧气的反应的实验，让大家通过观察现象，认识金属的活性顺序和化学性质，然后学会运用金属活动性顺序来理解生活中有关的化学问题。

②分A、B两组做金属与酸的反应实验：A组做镁、锌、铁、铜与同浓度盐酸的反应，B组做镁、锌、铁、铜与同浓度硫酸的反应，通过现象比较几种金属的活动性。

③分三个小组进行铝与硫酸铜溶液，铜与硝酸银溶液、铜与硫酸铝溶液三个实验，观察现象，分析归纳出几种金属的活动性顺序。

实践是检验真理的唯一标准，学生通过实验探索和自主演化推理，再进行讨论、交流，取长补短，相互启发，然后我们再及时加以讲解点化，就可以完成让学生在多重感官立体刺激的状态下学习化学知识了。如此多样化的统一流程，不仅有利于活跃课堂气氛，调动大家自主参与学习活动的积极性，而且有利于培养学生在比较、分析、综合、抽象、推理、概括的基础上积极思考，总结正确结论的良好学习习惯。

七、摒弃凭空臆想，改进需要验证

既然是改良传统的演示实验，我们就更要严谨，不能凭空设想或主观臆断，这就要求一线教师课前将改进好的实验进行反复验证，一一剔除不完美的环节，务必保证实验的成功，否则设计再花样，也只是哗众取宠。

比如，马德堡半球实验从理论上看起来简单易行，可是操作中我们稍有不慎就会失败，就会引起学生质疑。笔者在课前先进行了反复实验，在几次失败案例中逐渐进行弥补：在马德堡半球的口上均匀地涂上凡士林，增强半球间的密封性，这是该实验成功开展的保障。一定要用抽气机抽取空气而不是用打气筒，否则气筒的导管会出现被气压压扁而导致无法抽气。当然，如果我们没有抽气机，我们可以借用中医拔罐的方法，在半球中点燃一个蘸有酒精的小棉球，然后将两个半球扣上。如此改良和设计，必须在课前进行反复实验，以防改进过程有漏洞，导致实验失败。

八、借助教辅工具，打造完美实验

演示实验是为了引导学生通过观察实验过程和现象理解并掌握科学规律，因此改良演示实验也必须遵循形象直观原则，过程要求清晰，现象不能模糊，对比务必明显。例如，笔者在引导大家学习“细胞分裂”时，由于我们无法用肉眼对生物细胞内的微观现象进行观察，而如果只凭教师死板的解说和教材上的图例学生也根本不能产生形象理解和认知。因此，我们可以让学生通过显微镜放大到视频或者投影仪上，最好是我们将细胞的分裂过程通过动画的形式演示给大家。如此设计，形象直观，可操作性强，深受学生欢迎。

众所周知，许多科学实验具有即时性和抽象性，因此可以借助多媒体集影像一体的优势将化学概念和化学过程真实地展现出来，有助于从多角度、立体层面激发学生学习和探索化学的兴趣。比如，在教学电学知识时，一般情况下我们只能通过桌面上的宏观实验演示给大家，通过电极、导线、电流表等装置和实验现象来让学生想象电流的传导。这个过程中，学生是无法观察到电流的微观世界，很难形象理解电子怎样进行定向转移而形成电流的。因此，笔者建议借助多媒体动画技术将微观世界的变化形象地展现给大家，让学生能清楚地观察到动画模拟电子如何通过原电池的负极流向正极，深化了学生的认识和理解，为准确掌握知识要点提供方便。

总之，借助多媒体辅助教学，我们可以动态模拟和研习整个实验进程，可以暂停和慢放来仔细观察和对比化学反应过程和化学现象，可以通过控制播放化学反应的速度，调节反应变化的快慢，达到便于学生观察和思维的效果。

以上是我在教学实践中经过不断推理和反复实验论证的经验总结。科学中的理化生都是实验性比较强的学科，教学实践中，我们必须通过演示实验来引导学生认识科学现象和规律，提升科学实验技能。当然，我们由于主客观条件限制，肯定不能完全拘泥于传统的实验操作来敷衍学生，我们要因地制宜根据实际学情，针对学生质疑，一一设计有针对性的改进实验，从而让实验更形象直观、更科学简便，以此来引导学生形成良好的学习习惯，受益终身。

参考文献：

[1]林彩琴.初中化学实验改进方案探索[J].云南教育，2005（04）.

[2]王财富.优化科学实验教学环节培养学生探究能力[J].新课程：中学，2010（06）.

[3]黄宏，李志方.初中科学实验教学问题的优化与策略[J].实验教学与仪器，2012（03）.

（作者单位 浙江省东阳市歌山一中）