优化演示教学 改善实验实效

■金铁军

优化演示教学 改善实验实效

■金铁军

演示实验教学对于学生掌握科学概念和规律起着重要作用。结合实验员工作实际，从配合教师做好规定的演示实验、协助教师优化演示实验、引导学生参与演示实验等方面，探讨实验员优化演示实验教学，提高实验实效性的问题。

科学课程；演示实验；实验员

科学实验作为科学课程教学的重要基础、重要内容、重要方法和重要手段，在科学课程教学中具有重要的地位和作用。实验员除了参与实验室管理之外，也应该为提高学生的科学素养服务。如何把握每个实验的诀窍、技巧，协助科学教师精心创设一定的情境，辅助组织演示实验，引导学生参与科学探究等，成为科学教学实施中实验员面临的新问题。

1 配合教师做好演示实验

1.1 课前充分准备

为确保演示实验成功，实验员要认真做好演示前的一切准备工作。1）选择好实验器材，熟悉仪器装置的构造、原理和性能；2）在课前反复预演练习，达到熟练的地步，对实验中有可能出现的故障做到心中有数并能及时排除；3）掌握演示时间，讲究课时效率；4）实验员也要把握教学标准，恰到好处地补充一些小实验，或对现有的实验作必要的改进，从而改善教学效果。例如：在惯性现象的演示实验中，把课本中该实验的小钢球改为鸡蛋，用盛有大半杯水的杯子替代小圆柱筒，使之变得更生动、有趣，学生会为鸡蛋的命运而紧张，从而导入新的认知兴趣。

1.2 明确实验目的

演示实验的实验目的必须明确，知道为什么要做这个实验，做这个实验要解决什么问题，准备怎样去解决问题，应观察什么，应注意什么变化。只有这样才能为学生服务，调动学生学习积极性，自主指向观察、思考、理解问题。例如：在光的直线传播教学中，要得出“光在同种均匀介质中沿直线传播”的规律，课本中设计的实验是，首先用烟雾箱演示光在空气中的传播（直线），再演示光在水中的传播（直线），接着再演示光在不均匀介质（糖水）中的传播（曲线），学生通过观察、归纳，得出结论。

投影放大、机械放大、自制可见度大的仪器进行演示等，是增大演示实验可见度的常用方法。

1.3 追求直观清晰

教师做演示实验，目的就是让学生观察好某种科学现象，发现科学规律，培养学生逻辑思维的能力。但是如果学生看不见、看不清，实验就会适得其反。因此，实验员应该想方设法配合教师增大演示实验的可见度，投影放大、机械放大、自制可见度大的仪器进行演示等都是常用的方法。一时不能改进的实验，可建议教师选择学生代表观察、读数，把结果告诉大家，或教师在教室内巡回让学生观察等。

例如“分子运动”实验，把一培养皿放在投影仪承载玻璃上，加一半高度的水，然后用药匙取一粒品红，放入培养皿中。品红是一种红色染料，开始在水中缓慢溶解，渐渐地明显分成两支，待片刻后，扩散完成。此时分子运动的全过程通过光学投影到银幕上，学生都清楚真实地观察到分子是处在不定的运动状态中，避免教师枯燥无味的说教；又把微观物质运动状态通过投影产生清晰的表象，展现在学生眼前，直接激发起学生的学习热情，从而加深对分子概念、性质、结构的理解。

1.4 推行规范操作

在演示实验中规范的实验操作是学生的榜样，具有示范的作用。实验所用的器材必须整洁有序，装置要正确美观，演示台上要移去不必要的器材，供学生观察的仪器要放在突出的位置。教师在使用、连接和装配仪器及演示现象时动作要准确、标准。例如：在使用托盘天平时，取用砝码、移动游标必须用镊子而不能用手；电路的连接应先接线路后接电源，拆卸时先断电源、后拆线路。教师的规范操作，不仅是实验成功的前提，更重要的是培养学生养成严谨求实的良好实验习惯。

1.5 渗透科学精神

科学实验既严密又科学，来不得半点马虎，做实验认真、严密是基本的科学精神。如教学“密度”，用天平称量体积相等的两种液体时，称量前首先要把天平调好，然后取两个型号完全相同的烧杯，说明其型号、大小完全相同，放在天平上称量，其质量相等；再用量筒或量杯量出等体积的不同液体质量不同，从而引出密度的概念。实验员在准备时，就应该预想到这一点，千万不要任意取两烧杯，同时提供天平与量筒，避免教师教学中的随意：不说明大小质量相同，又不放在天平上称量，而且不用量筒和量杯，大致向杯内倒入液体，硬要说明体积相等。这样达不到实验目的，既抹杀实验的科学性和严密性，又不能很好地说明问题，更不能培养学生的科学素养。

教师在使用、连接和装配仪器及演示现象时动作要准确、标准。

2 协助教师优化演示实验

2.1 注意实验层次

演示实验是提供直接的观察的结果使学生获得感性的材料，帮助学生建立概念、规律的重要手段和方法。但如果实验的序列不佳，层次紊乱，则实验的效果将大打折扣。

有这样一节“大气压”公开课，教师为了调动学生的学习兴趣，增加课堂的气氛，准备大量能证明大气压存在的趣味实验。课堂中学生不时发出一阵阵的惊叹声，整节课气氛很活跃。到最后，教师让学生用大气压知识具体解释实验现象时，学生都答3个字——大气压。再追问大气压如何导致此现象时，学生哑然。这种用实验堆积起来的有趣的课，只会弄得学生眼花缭乱，不知其所以然，反而达不到正确建立物理概念的目的。

因此，对于同一概念或规律的演示实验常有好几个，教师不必一一演示，实验员要根据学生的认知要求及现有设备条件精心选择。

2.2 改进现有实验

工欲善其事，必先利其器。“加一加”“减一减”“变一变”等策略是常用的演示实验改进方法。改进要不影响实验的科学原理，同时装置简单，操作方便省时，演示结果一目了然，减少非本质因素干扰。例如演示“大气压强”的覆杯实验时，学生常会对教师的解释将信将疑，根据自己的生活经验，认为“纸片是被水粘住”的说法也可解释该实验。针对学生的这种错误观念，建议做如下改进：在一只塑料杯的底部开一小孔，用右手手指堵住孔口，杯口向上时倒满水，左手按住纸片倒过来，放开左手，纸片和水不脱落；接着提请学生仔细观察，再松开右手手指，纸片就被水冲落下来，从而使实验更具有说服力。

2.3 优化实验材料

实验教学中，坛坛罐罐、各种废弃物可能都是上好的演示材料，只有细心比较，才能筛选出利于现象放大、获得更大效益的实验材料。例如在“影响音调高低的因素”的实验中，“纸片划过木梳”“橡皮筋振动”的实验目的是让学生感受音调高低并研究音调高低与振动之间的关系。而上述两实验音调变化小，响度也小，能够听到的学生少，乐感不强的学生靠耳朵辨别两次声音的音调很困难。如果用琴弦代替橡皮筋做实验器材进行演示，或者干脆提供吉他进教室，让学生体验音调高、低，对不同粗细、松紧的弦发出的声音进行对比，研究音调与振动快慢的关系，效果既明显，又能调动学生的兴趣。

2.4 补充演示实验

从实验引路是科学课的特色，除课本上的实验，还要设法增加演示实验，以激发学习兴趣。如讲“大气的压强”时为显示大气的压强，补充这样一个实验：取大小不同而内径相差不太大的两个试管，在大试管内倒满水，把小试管装入大试管内一部分，再倒过来，就会看到大试管内的水不断流出，而小试管徐徐钻入大试管内。这一魔术般的表演，大大激发学生的兴趣。

3 引导学生参与演示实验

演示实验不仅仅是由教师做给学生看，再讲给学生听，还可让学生参与做实验。实验员也应该参与实验教学，优化演示过程，组织并指导学生进行科学探究。

3.1 变教师演示实验为学生分组实验

心理学家皮亚杰说过：“要让学生动手做科学，而不是用耳朵听科学或用眼睛看科学。”只有体验和实践，才能有所创新。教师把自己的感受告诉学生，不如让他们在活动中亲身体验。学生在自己说服自己、自己感受自己、自己战胜自己的活动体验中能更快捷地走向成熟。基于这种思考，在实验条件允许的情况下，笔者把新教材中的演示实验最大限度地转化为学生分组实验。例如在探究“熔化与凝固”部分的晶体与非晶体熔点时，笔者将全班分成小组形式学习，组间同质，组内异质。每小组成员又有明确的分工：温度计的读数，观察试管内物质的状态变化，记录，协调。先让身体运动智能强的学生操作，语言智能强的学生记录，数理逻辑智能强的学生测算，空间智能强的学生绘图，成功后轮换实验，使小组成员积极地相互支持、配合，有效地进行互动体验。

3.2 变验证性实验为设计探究性实验

例如，在进行二氧化碳的实验室制法的教学时，笔者协助科学教师把演示验证性实验改造为设计探究性实验，按照“公布实验问题——学生预习（设计方案）——教师审查（检查预习情况）——课堂讨论——课内实验（验证方案）——得出结论”的步骤去进行。前3个程序，在课前进行，课内让学生自己对自己的方案进行讨论。针对原料的选择问题，根据原料适用实验制取、便于气体收集的择优标准，在大理石、碳酸钙粉末、碳酸钠粉末、稀盐酸、稀硫酸等药品中，通过实验得出最佳原料为大理石和稀盐酸。又如，在实验室中如何除去细碎铜屑中的少量细碎铁屑？请学生就此问题进行实验设计。学生的设计主要有两种方法：1）加入适量稀盐酸——搅拌——过滤——洗涤；2）加入适量硫酸铜溶液——搅拌——过滤——洗涤。哪种方法最佳？让学生亲自到实验室试验，得出结论。

在实验教学中，类似的实验还有两力平衡条件、阿基米德原理、短路的危害及原因等，都可改为探究性实验。

实验员应该参与实验教学，优化演示过程，组织并指导学生进行科学探究。

3.3 变失败实验为科学素养体验过程

演示实验通常教师演示，学生观察。实验员和教师课前对实验精心准备，确保实验的万无一失，这本来是教师教学细致严谨的好习惯，无可非议的。但如果每次实验都是一帆风顺的话，课堂中就少跌宕起伏的刺激，学生对实验的兴趣就会日渐衰退。慢慢的，学生就会沦落为纯粹的观察者，而忘了自己也是实验的参与者。例如在“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，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、记住实验现象的阶段，思维活动量很有限。能否换一种教学方式？结果会怎么样？

在实验前创设悬念，先问学生：磁体在它的周围能产生磁场，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？教师设问：“是书上错了，还是其他原因？如果是实验操作的缘故，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，也可能是小磁针放置的位置问题，还可能是电流太小的缘故。然后让学生用实验不断去探索问题的根源。

可见，演示实验失败并非都是坏事，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，最后在全班学生合作中使实验获得成功。在分析问题、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这样一个曲折的探究过程。这样的教学设计会使学生离真实的科学更近些，同时也更有利于激发学生积极的内驱力。

总之，实验员应在立足做好本职工作的同时，加强学习，深入钻研，开拓创新，积极配合科学教师充分挖掘实验功能，优化演示实验，提升实验教学效益，为学生科学素养的全面发展提供帮助。

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10.3969/j.issn.1671-489X.2011.02.109

作者：金铁军，实验师，研究方向为初中科学实验管理。

浙江省温岭市第八中学）