实验教学在初中科学教学中的探索与应用

吕国海

一、问题的提出

全日制义务教育《科学课程标准》在第三部分“内容标准”中明确的提出：“义务教育阶段科学课程中的科学探究，是学生积极主动的获取科学知识，认识和解决科学问题的重要实践活动”，同时“科学探究是一种重要的学习方式，也是义务教育阶段科学课程的重要内容”。按照新课程标准的设计理念，在科学（综合）课程或理科课程中应大力倡导探究性学习。

任何一次课程改革的目标都是以学生发展为本，这就要求我们以改变学生学习方式为突破口，通过科学探究来重点培养学生的创新精神和实践能力。从心理学的角度看，科学实验过程符合学生认知世界，认识物质的认知规律，实验过程中的许多因素都可能刺激学生发现新知识，领悟科学道理。正如我国科学家戴安邦所指出的那样：“只传授科学知识和技术的科学教育是片面的。。。。。。用实验解决科学问题，使各项智力因素皆得到发展，故科学实验是全面科学教育的一种最有效的教育形式。”实验教学有利于培养学生实事求是、严肃认真的科学态度和勇于开拓、团结协作的创新精神及观察、思维、实践等创造能力。

因此，“科学实验是进行科学探究的主要方式”，它既是科学探究的构成要素，又是科学探究其他要素在科学教学中得以实施的重要活动载体。科学实验是科学教育中发展学生科学探究能力不可或缺的重要途径，它对促进学生科学素养目标的实现，具有其他教学手段无法代替的特殊重要作用。

二、实验教学的探索与应用

科学是一门以实验为基础的学科，科学实验中各种生动鲜明的科学现象，能激起学生的强烈的兴趣和求知欲，一些新颖、奇特的现象，更能使学生以强烈的感官刺激，增强学生大脑皮层的兴奋性，促使学生高效地进行学习。因此，实验教学中的资源不妨积极利用起来，通过科学实验创设一些问题情境，激发学生科学探究的意识，体验科学探究的过程，培养科学探究的能力。

案例：实验延伸——空气中氧气成分的测定

（1）如图1装置所示，现在集气瓶里加入少量水，再把剩余的容器用记号划成5等份。

（2）点燃燃烧匙内的红磷，立即塞紧瓶塞，观察现象1。

（3）待冷却到室温后，振荡集气瓶，打开导管上的夹子，出现现象2。

（4）点燃火柴放入集气瓶内，观察现象3。

（5）同时设置以下实验习题，加深对课本知识的理解。

①用文字描述观察到的现象：现象1 ________；现象2_______ ；现象3 _______；

②这个实验的目的是 _______。

③这个实验说明N₂具有_______、_______性质。

④能否用硫、木炭、铁丝、蜡烛代替白磷？为什么？

⑤如果进入的水达不到试管体积的1/5，试分析可能有那几种原因？（至少写出三条理由。）

案例：自主探究——证明CO₂与氢氧化钠溶液发生反应

1.问题情境

在“探索碱的性质”中，教师通常会有下列活动与探究内容：通过演示二氧化碳与氢氧化钙的反应，导出二氧化碳与氢氧化钠的反应是2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O，但是学生对这种甲推至乙的简单类比存有疑问，可能会提出问题“怎样证明二氧化碳与氢氧化钠发生了反应？”

2.实验设想

对初学者来说，这是一个思考性，开放性很强的问题，学生提出的实验设想可能正确，也可能不合理。学生可在教师的引导下围绕“验证有新物质生成”这一切入点展开思考，学生可能提出的设想有：

①向氢氧化钠溶液中加入酚酞，根据溶液颜色是否由红色变成无色来判断。

②在通入二氧化碳后，向溶液中加入稀盐酸，根据气体有无来判断。

③在通入二氧化碳后，向溶液中加入澄清的石灰水，根据有无沉淀来判断。

……

以上设想不一定成立，可以通过讨论来论证其合理性，也可以让学生根据实验探究中的现象来反思。

3.实验探究与结论

按第①种方法实验，最终酚酞仍呈红色。说明二氧化碳与氢氧化钠溶液没有发生反应。

按第②种方法实验，有沉淀生成。说明二氧化碳与氢氧化钠溶液反应了生成碳酸钠。

按第③种方法实验，有气体生成。说明二氧化碳与氢氧化钠溶液反应了生成碳酸钠。

第②、第③种方法的结论是一致的，需要反思的是第①种设想中的问题 。设想①的支撑点是“碳酸钠不能使酚酞变红”，对学生来说这不是经验，而是一种主观论断，现在成了怀疑点，需要实验验证。

4.实验验证

向碳酸钠溶液中假如几滴酚酞，溶液呈红色。

这一实验结果不仅彻底推翻了第①种设想的理论依据，还可以让学生得出“盐溶液不一定呈中性”的实验结论。

案例：引导创新——启普发生器的再设计我们在讲制备氢气的时候介绍了启普发生器，给同学们分析如图3的启普发生器的思维方法后，同学们很快认识到启普发生器是利用固体不动，液体动的原理，设计出随开随停的装置。这时，老师激励同学，我们能不能设计出一种新的装置，也能达到随开随停的目的呢？通过充分讨论，查找资料，请教他人后，同学设计出如图4的“液动固体不动的新装置”。

这样，可以打破学生的思维定势，给学生创造出展示自己聪明才智的平台，学生在轻松愉快的教学环境下，积极地去思考、探索，迸发出更多的智慧和灵感，培养了学生良好的思维和创新能力。

三、开展实验教学的意义

实验教学是实施科学教育的一种有效形式，科学实验有利于培养学生实事求是，严肃认真的科学态度，有利于培养学生观察问题、分析问题和解决问题的能力，还有利于调动学生学习科学的积极性。是科学教学中的一个重要环节。

1.有利于强化学生学习的兴趣和注意力

在初中科学课的第一节的教学中，我没有急于讲课本的内容，而是演示了白纸作画（酚酞遇碱变红色），清水变牛奶（向澄清的石灰水中吹气），海底火山（白磷在水下燃烧），烧不坏的手帕（点燃浸湿75%酒精的手帕）等兴趣实验。奇妙的变化激发学生极大的兴趣，使得学生乐于接受课堂教学，同时高度集中注意力。

2.有利强化学生的观察能力

在科学的学习中，优秀学生必备素质之一便是要具有良好的观察能力。在整个实验教学中，始终在培养学生的观察能力。

3.有利于强化学生的思维能力和创新能力

在实验教学中，不妨将一些演示实验改为学生实验，或者将习题改为实验。这样不仅可以培养学生的思维能力，而且还会激发学生的创新能力。

四、实验教学中应注意的问题

1.突出探究意识

大力开展实验探究，是科学实验教学体现和落实科学探究教学思想的重要方面。突出实验教学的探究意识，目的是培养学生探究的习惯和能力。在教学中教师针对教材内容，结合学生认知水平设计出一个个问题；学生在教师引导下，提出假设，设计实验，进行实验，分析实验结果。在问题解决过程中获得知识，培养能力，学习科学研究的方法、态度。同时需要明确，科学探究是学习的主要方式，但不是唯一方式。实验教学中应当有选择性地进行适时实验探究。

2.突出学生的主体性

教学的主体是学生，因而我们在实验教学应提倡开放意识。设置开放性的实验问题，让学生参与思考、讨论、动手实验，培养学生操作能力、思维能力、探究能力等。例如：学习酸的时候，可以请学生设计实验区分浓盐酸和浓硫酸，引导学生设计科学，合理的方案。。

3.体现环保意识

实验教学的方向之一是在科学实验中渗透环保意识、防治污染问题。在科学实验中，废气、废液、废渣等处理，以及尾气的吸收是非常重要的，必不可少的。因此，能否在整个实验过程中，想方设法从头到尾很少产生甚至不产生对环境和人类有污染和危害的物质呢？能否在实验的方法和原料的选择上得到改进呢？当然是可以。在整个实验教学中要渗透环保教育，绿色科学教育，提高学生关心环境意识、感受科学对社会可持续发展的重要性，培养社会责任感。

随着当前课程改革的不断推进，科学实验教学在科学教育中的作用日益凸显，因此，师资水平的高低，教学设备的配置，创新观念的革新都对科学实验教学提出了挑战。面对挑战我们应当克服现实中的种种困难，在教育教学工作中致力于让每一个学生学会思维，学会思考，成为一个智慧的人，一个真正受过教育的人。【e】（浙江省富阳市富春中学 311400）