科学（浙教版）教材实验有效性的探究

张伟燕

摘 要：有效教学是课程改革的热点，初中科学是一门以实验为基础的综合课程，实施有效的实验教学，不仅要在认识上不断提高，更要在内容、方法和器材等方面进行必要的变革，再从逻辑推理、质疑探究等方面着手，逐步实现从实验验证到理性思维的跨越，以体现科学教育的本质.

关键词：科学 教学 有效性 教材实验

有效教学是我们一直重视并研究的课题.三百年前，捷克教育家夸美纽斯就曾提出要“寻找一种有效的教学方式，使教师可以教得少，学生可以学得多”.

科学课程是一门以实验为基础的学科，为了更好地提高学生的素养.浙教版《科学》教材编入的实验不仅在数量上比旧教材多，而且实验的内容取材新颖、贴近生活、生动活泼、趣味性强、材料易找、操作简便，更适合在各校普遍实施.

但在实验教学中，实验有效性和教材本身的意图有一定的距离.我们常常看到有的实验课是为做实验而实验，而忘了这个实验在课堂教学中应起的作用，特别是大量的课堂实验教学未能充分发挥实验应有的功能，造成实验效果低下.

一、教材实验有效性的现状

人们往往把有效教学理解为“花最少的时间教最多的知识”.简单地认为“分数高就是最有效”.事实上，所谓“有效”，是指教师通过一段时间的教学后，学生实际所获得的具体进步和发展.

科学课程改革之初，我们常常为科学课中的变化而惊喜：实验多了，课堂上的对话多了，学生也活跃起来了.但在“活跃的课堂”背后，实验教学开展情况如何？学生学得如何？是否发挥了其应有的功能？带着这些疑问，近一年来，我们设计了“科学教材实验完成情况的教师调查表”对我校的七、八年级实验教学情况进行了调查.我们认为，实验教学目前还存在以下问题：

1.实验内容和形式的选择盲目

无论课本中的实验是否符合学生的实际，都是严格按教材中的方案执行，教师缺乏对教材中的实验进行甄别和整合的能力；对教材中的实验方案麻木迷信，缺乏修改和完善的勇气.实验的方式选择无原则，一味强调让学生动手，而忽略了对学生思维严密性的培养.出现学生分组实验一定就比演示实验效果好的极端化认识；出现了逢公开课必有分组实验的现象，有明显的“赶时髦”倾向.甚至认为一节课缺少了学生分组实验就不是新课程，就不能体现科学的探究本质.

2.实验教学中缺少有效的教学策略

（1）演示实验缺少层次性，不利于实验功能的发挥.对于同一概念或规律的多个演示实验，常未作出精心的选择和有序安排.

（2）演示实验的设计太巧妙，实验结果总在预料中，使学生的思维未真正参与到实验中.

（3）学生分组实验出现了两个极端现象：机械式的探究和放羊式的探究.

（4）实验结果和数据的处理不当.

当一些实验出现与“课堂要求”不符的意外现象时，教师往往回避，将学生的感受放在一边.这样我们的课堂看起来是完整的、高效的，但实际上却失去了许多极具价值的课堂生成资源，同时也不利于培养学生的科学精神和科学态度，因此课堂教学仍是低效的.

3.实验装置缺乏改进与创新

实验装备是实验教学顺利成功的保障，没有合适的实验器材就很难令实验教学高效.例如导体和绝缘体相互转化的实验，教材以玻璃为材料，用酒精喷灯加热.如果改用热敏电阻代替玻璃，用火柴点燃，实验现象就十分明显.

二、问题实验的改进对策

科学课程的目标是提高未来公民的科学素养.实验教学不仅能帮助学生理解科学知识，还能帮助学生理解科学技术和社会复杂的互动关系，培养学生的科学探究能力，体验和养成科学思维方式，初步形成科学精神.

（一）合理选择和安排实验内容及实验形式

实验教学如何提高效益？首先要问这个实验有没有必要做？如果对于学生在生活中有着大量生活体验的且学生的认识是没有偏差的现象，学生用其生活经验再加上简单的逻辑推理就能一目了然的，就没有必要再花时间去重复、去验证，否则就是徒劳的.

案例1：《血管阻塞对血液流动的影响》的实验，其目标是利用血管栓塞模型模拟胆固醇等脂类物质在血管壁堆积对血液流动的影响，而实际上学生只要看图就能明白胆固醇等脂类物质在血管壁堆积会导致血液流动减慢，如果我们不考虑教学实际安排一节课进行探究，那么只能是劳民伤财.

当然，在实验形式的选择上，更要注意切合教学实际，不是只有分组实验就是最好的.

（二）优化实验教学程序

有效的教学策略是实验发挥最大功效的保证，影响实验教学效率的因素除了实验内容和实验方式之外，还与实验教学程序的优化有关.

1.巧用实验纠正学生错误的前概念

心理学家皮亚杰认为：学生的学习是新知识与学生原有认知结构通过同化而实现的.美国教育心理学家奥苏伯尔也把学生的原有认知结构强调到十分重要的位置，他说：“如果让我把教育心理学归为一句话，吾将一言以蔽之，那就是学生已经知道些什么，并因此教学.”建构主义强调“学生不是空着脑袋走进课堂的”.前概念是原有认知中的一部分，对教师和学生来说是一种资源，但它并非全是正确的.在科学教学中，教师应该注重了解学生头脑中的前概念，把它作为让学生理解新知识的“生长点”，引导学生从原有的前概念中生长出新的科学概念.

案例2：在上《力的存在》这节课时，学生往往认为接触的物体间存在力的相互性，而没有直接接触的物体间就没有力的相互性.举例磁铁能吸引铁钉，并追问学生：铁钉能否吸引磁铁？学生往往认为不能.为解决学生头脑中的错误的前概念.我们可以演示“铁钉吸引磁铁”的实验，但该实验材料要精心选择，以充分发挥实验的功能.实验室提供的磁铁没有效果，我就到市场中挑选了磁性较强的小磁铁，再找大约10厘米左右的铁钉，这样两者相距一定距离，铁钉也能吸引磁铁.这就巧用实验纠正了学生错误的前概念.

2.巧用演示实验的“失败”，激发学生积极的内驱力.

演示实验通常是教师演示，学生观察.教师课前对实验精心准备，确保实验万无一失，这本来是教师教学细致严谨的好习惯，无可厚非.但如果每次的演示实验都是一帆风顺的话，课堂中就少了跌宕起伏的刺激，学生对实验的兴趣就会日渐衰退，慢慢地学生就会成为纯粹的观察者，忘了自己也是实验的参与者.

案例3：在《电生磁》的教学中，通常情况下，教师会先讲奥斯特发现通电直导线周围存在磁场的故事，然后再演示奥斯特实验，让学生通过观察来认识并接受科学事实.殊不知，在这样的课堂中学生处于被动观察的地位，学生停留在接受事实、记住实验现象的层面，学生的思维活动量很有限.如果我们换一种教学方式，在实验前创设悬念，先问学生磁体在它的周围能否产生磁场，那么不用磁体能否产生磁场？学生看了书上的介绍，就会说通电直导线能产生磁场.教师就请学生上台演示，结果小磁针不能转动，学生就会陷入深思，难道书上错了，教师就问：“是书上错了，还是有其他原因？如果是我们的实验操作的原因，可能是哪方面出了问题？”学生会作出各种猜测：“可能是小磁针有问题，可能是小磁针放置的位置有问题，也可能是电流太小的缘故.”然后让学生用实验不断地探索问题的根源.

可见，演示实验的失败并非都是坏事，只要教师利用好这些发生在学生眼皮下的活生生的问题，引导学生分析问题，鼓励学生参与解决问题，最后在全班同学合作和努力下使实验获得成功.在分析、解决问题的过程中，让学生感受到科学本来就是不断尝试失败，在失败中不断获取教训的一个曲折的探究过程.这样的教学设计让学生离真实的科学更近，同时也更有利于激发学生积极的内驱力.

3.注重实验与思维的结合

科学概念的形成离不开思维，而逻辑推理是培养学生思维能力的关键.学生在实验等感性认识的基础上，对感性材料进行思维加工，进而形成科学概念.这是一种创造性的脑力劳动，不仅需要运用抽象思维，而且需要依赖于形象思维和直觉思维，依赖于各种思维方法的综合运用.

案例4：曹冲称象的故事发生在公元200年，聪明的曹冲提出的用船称大象的办法在科学测量中叫做“等量替换法”.一般人只看到曹冲帮助大人做好事这一传统美德，却忽略了它是一种行之有效的科学思维方法.古希腊的阿基米德，一开始并没有想到要设法去收集那一部分刚好由于物体的浸入而被溢出的液体，是逻辑推理促使他进行再次实验，从而发现了举世闻名的“阿基米德”原理，成为伟大的数学家和科学家.

可见，掌握一种科学思维方法比多做几道题重要得多.

（三）不断地改进与创新实验装置

实验装备是实验教学顺利进行的保障，没有合适的实验器材就很难令实验教学高效.然而，新课程下的科学实验，从内容、数量到形式都有较大的变化，特别是地理、生物等边缘学科的实验大量增加.这一新的变化，对科学教师提出了新的挑战，要求科学教师具备改进和创新实验的意识和能力.

案例5：探究《植物蒸腾》的实验，课本用到了水银，水银不但有毒，并且密度很大，颜色不明显，所以很难看清液面上升.我用红墨水代替水银，为了看清上升的水柱，我还用空气把红墨水和清水隔开.由于水的密度比水银的密度小得多，不仅实验现象明显，而且比较环保.

从以上案例可以看出：同样的课题，用不同的实验材料，教学效果相差甚远.选择实验，应尽可能选择那些学生熟悉的实验材料，使实验程序简单、现象明显，以提高实验的效率.

（四）正确对待实验结果和数据

实验中有时出现实验数据不准、实验现象偏差，甚至实验失败，这是难免的，因为实验是在现实的环境中进行，有许多影响实验的不确定因素是难以控制的.关键是教师要正确面对实验的误差与失败.

案例6：在《探究感应电流的大小与哪些因素有关》的实验中，采用学生分组实验进行探究.当有的组在研究中发现导线切割速度越大，电流表的指针偏转的角度越小，从而得出了导线的切割速度越大感应电流越小这一错误的结论.教师就以学校的电流表不准确为由加以唐塞，硬生生地把学生的实验结论推翻.此时学生纳闷、迷惑、不知所措.相反如果从能量的角度加以分析，学生就会发现导线的切割速度越大感应电流应该越大，从而引导学生再实验再观察，这样学生就不难发现，其原因是电流表指针显示电流需一段时间，如果将两次导线的切割速度再放慢些，便会得到正确的结论.

参考文献：

［1］陈志伟、贾秀英.中学科学教育［M］.杭州：浙江大学出版社，2001.

［2］方红峰.实验教学在新课程中地位和作用的再认识［J］.中国教育技术装备，2006，（10）.

［责任编辑：廖银燕］