初中科学实验教学“三化”策略例析

周 建 秋

(瑞安市塘下镇罗凤中学，浙江 瑞安 325204)

学科教学

初中科学实验教学“三化”策略例析

周 建 秋

(瑞安市塘下镇罗凤中学，浙江 瑞安 325204)

实验是初中科学教学的重要内容。在教学实践中，教师应积极地探索实验教学的有效策略，强化实验，真做实验，做真实验，巧做实验；优化实验教学的各环节，包括实验教学目标、实验设计、实验操作、实验分析等；开展“数字化”信息技术在实验教学中的应用活动，凸显实验的功效，以提高科学实验教学的有效性。

初中科学；实验教学；中学；强化；优化；数字化

初中科学是一门以实验为基础的综合性学科。在科学教材中出现大量的实验，但由于个别学校条件有限，仪器设备配备不完全，“硬件建设”薄弱，同时教师对实验教学目标的定位不合理，实验设计、实验操作、实验分析不合理、不科学，“软件设计”跟不上，一定程度上影响了实验的教学效果。因此，在科学教学中，教师应积极地探索实验教学的有效策略，凸显实验的功效，这对提高科学实验教学的有效性具有重要的意义。

一、强化实验

1.真做实验——真实性

追求科学实验的真实性是科学教学的基本要求，如果实验失去了真实性，也就失去了实验教学的真正意义。例如，在熔化与凝固实验教学中，实验装置比较复杂，海波固体的熔化实验难度比较大，实验需要时间比较长，因此有的教师认为这个实验很难成功，还不如不做实验，直接告诉学生答案；有些教师在课堂中干脆不做这个实验，而改用多媒体课件动画模拟实验来进行教学，虽然这样做的现象明显，省时又省力，但是无法让学生感到实验事实的真实性。其实只要教师稍稍一动脑，就可以有良好的实验效果。由于海波是热的不良导体，把原料海波晶体研成粉末状，以保证系统尽量接近平衡过程状态，变化过程为准静态过程。为了控制水温升高的速度，在水中要插一根温度计，将水温升速控制在每分钟升高1℃，海波与水的温差控制在5℃。为了使海波的熔化过程较长，而又不占太多的教学时间，海波的用量取15 g左右为宜。为了缩短实验时间，烧杯中的水不能用冷水，而选用48℃的热水为好。通过这样的设计和改进，海波的熔化实验能科学真实地呈现出来，而不再用多媒体技术在屏幕上做实验“以假乱真”，也不用在黑板上画实验“以假代真”。

2.做真实验——科学性

追求实验的科学性是实验教学的基本保证，如果科学实验失去了科学性，那么实验也就变成一种欺骗学生的幌子，失去了存在的意义。例如，在关于碱的个性实验教学时，如果按照教材的实验设计，在两支试管中分别加入3 mL 碳酸钠溶液和氯化铁溶液，然后滴加氢氧化钙溶液，观察实验现象。实验结果事与愿违，没有预期的结果。如果调整实验步骤，就将出现明显的现象：(1)先在两支试管中各加入5 mL 的氢氧化钙溶液；(2)分别往两支试管中滴入碳酸钠溶液和氯化铁溶液，观察有什么变化发生？实验结果分别出现了预期的现象——白色沉淀和红褐色絮状沉淀。氢氧化钙在常温下是微溶的(20℃时溶解度为0.165 g)，即使是饱和的氢氧化钙溶液，仅取数滴，里面的溶质当然微乎其微，何况准备的石灰水可能还不是饱和的，现象自然不明显。在相同的条件下，氢氧化钙溶液的密度小于碳酸钠溶液和氯化铁溶液的密度，氢氧化钙会漂浮在碳酸钠溶液和氯化铁溶液的上面，不能充分地接触。如果先在试管中加入过饱和氢氧化钙溶液(即底部有残留的熟石灰)，随着反应的进行，底部未溶解的氢氧化钙又溶解了，反应继续进行，则实验现象则更明显。

3.巧做实验——生活化

《学记》中有“约而达，微而减”“能博喻然后能为师”的论述。麦克斯韦说过：“一项演示实验使用的材料越简单，学生就越熟悉，就越想彻底地获得所验证的结果，这种实验的教育价值往往与仪器复杂程度成反比。”[1]这些思想启发着我们，实验教学应该在教师的智慧引领下，由繁到简，由博到约，从冗繁走向凝练，从狭隘走向广阔，从肤浅走向深邃。科学学科的特点应该是贴近学生生活，但教材中的个别实验是再现科学家经典的实验，给学生造成错觉——科学离我们很遥远。因此，有必要让实验贴近学生生活实际，让科学与生活紧密地联系在一起，凸现科学生活化的特点。例如，在估测“大气压有多大”时，对于马德堡半球实验我们可以进行这样的简化：取两个生活中常见的塑料吸盘挂钩，将这两个吸盘扣住，挤出里面的气体，然后让一个学生用双手拉两边的挂钩，感受手的用力情况。

二、优化实验教学的环节

1.优化实验教学目标

实验是联系知识结构、思维方法、科学态度、精神于一体的重要载体，实验中蕴含着丰富的思想与方法和人文教育价值，教师应挖掘实验设计思想，让学生充分地体会实验设计的思想与方法，领略科学家的智慧和勇气以及对科学真理的不懈追求。[2]例如，在“磁生电”的实验教学设计时，教师不仅让学生知道电磁感应现象、电磁感应的条件、感应电流的方向与大小的知识目标，猜想假设、实验探究的科学探究方法，而且要让学生体会电磁统一、世界多样统一的科学观念，学习法拉第锲而不舍、十年磨一剑的科学精神。

2.优化实验的设计

教师在进行实验设计时，心中要做到有“三问”：该实验应该怎样做？为什么这样做？还可以怎样做？知其然，知其所以然，知其所尽然。例如，在“电动机”一节的实验教学中，为了认识电动机的结构与特点，传统的教学就是按照书本上电动机实验在讲台上边讲边演示，然后得出电动机的结构与特点。而学生在下面观看教师的“表演”，顺着教师的思维机械地接受教师得出的结论，虽然能记住结论，但因为没有经过积极主动地思考，只是被动地接受，机械地记住，所以教学效果不好。为了激发学生兴趣，培养学生自主探究能力，优化实验教学设计，教师可先以事实说话，让学生观察线圈形状导线通电在磁场中转动起来，看到线圈转动后两根电源线缠绕在一起。接着引导学生如何改进电源线缠绕的问题，让学生思考讨论，再出示学生设计的方法，然后评价、甄别。最后展示电动机连续转动的模型，让学生体会电动机能连续转动的奥秘。教师通过这样有效的问题设计，步步深入，环环紧扣，探索电动机通电线圈在磁场中连续不断转动演变过程，为学生创设一种探究的情景，引导他们去观察、讨论、改进，认识电动机的结构与特点，体验探究的过程。

3.优化实验的操作

教材提供的实验如果存在操作难度高，教师经常会用播放多媒体、讲解等方式替代实验，学生不但兴趣不高，而且对实验的真实性也会存在怀疑。例如，在“动物的呼吸”实验中，教材要求的实验昆虫不容易找到；用试管做实验时，铁丝网和包有碱石灰的纱布放进、取出等操作比较困难；红色的水滴固定在玻璃管上的位置不易控制，在外界温度比体温低的情况下，手接触试管，会使红墨水移动，影响实验效果。教师可以改进实验操作，在两个吸滤瓶内放盛有等量氢氧化钠溶液的小试管，分别放入活的和已死的小龙虾、螺丝等动物，密封容器，再用U形管和橡皮管把两个吸滤瓶连接，几分钟后，观察U形管液面的变化。优点是实验取材容易，可以选择各种小动物，能避免昆虫翅的振动，省去铁丝网。用液压计中的U型管代替玻璃管，不仅操作方便，而且液面变化明显，便于观察。

4.优化实验的分析

以实验为基础、以思维为中心是科学教学的一个重要特色。物理学家密立根说过：“科学是用理论和实验这两只脚前进的。有时是这只脚先迈出一步，有时是另一只脚先迈出一步，但是前进要靠两只脚……”[3]科学实验教学，同样离不开实验观察和理性思维这两只脚。例如，在验证光合作用产生淀粉实验中，如果将科学探究的实验方案设计、实验现象记录、实验结论得出三环节一起抛给学生，让学生通过小组讨论，将这三个环节一起完成并加以表述，学生可能手忙脚乱，不知所措；如果把实验方案直接告诉学生，让学生照方抓药地实验，学生可能只知道动手实验，而不能思考、分析；如果教师先设计探究任务：叶片为什么要用酒精脱色？为什么要水浴加热？将天竺葵进行暗处理的目的是什么？让学生边做实验边思考回答问题，那么效果就大不相同。通过优化实验的分析，以实验为载体，以问题为核心，观察与思维同步并进，从本质上认识实验设计的思想，理解验证光合作用产生淀粉的原理。

三、“数字化”实验

随着数字化信息技术的飞速发展，把传感器等用于课堂实验，使定性实验变为定量实验，实验数据由点的测量变为全过程的显示，主动以图像显示规律，拓宽了实验教学的全新视野。[4]

例如，教材中“植物的蒸腾”的实验使用了水银。水银不但有毒，并且密度很大，颜色不明显，所以液面上升根本看不清。通过调查，绝大多数的学校在教学这部分内容时不做这个实验，即使按教材上做了这个实验，现象也不明显，学生缺少感性认识，老师的讲解没有说服力，增加学生记忆的负担。现在借助数字化信息系统测定蒸腾过程的气压发生变化，从定量的角度证明植物确实发生蒸腾，并能测出蒸腾的快慢。首先，选取植物枝条一枝，选用玉兰花的叶(根据U型管口大小选择玉兰花的叶柄粗细)；其次，将U型压强器灌满水，把玉兰花的叶柄折去部分，留有叶片的叶柄直接插入U型管的漏斗型的一端，直到密封管口；第三，将U型管的另一端通过橡皮管与压强传感器相连；第四，将压强传感器与采集器相连，采集器与电脑相连；第五，打开压强传感器，打开相应的实验模板，单击“开始采集”选项，采集压强数据，此时压强值是周围的大气压，单击“记录数据”选项，电脑自动把数据记在表格中第一个空格中；第六，单击“结束”，再单击“开始采集”，10 min后这样重复，这个阶段的气压变化显示出来。利用植物枝条的吸水多少显示叶片的蒸腾量，枝条在U型管内，U型管内的液面下降，通过导管与传感器相连，气压减少，就把气压值显示出来，数据能最形象地说明蒸腾的存在；并可以测出同一种植物在不同时间的蒸腾情况。这个装置还可以24 h对植物蒸腾快慢进行记录，不需要测量者每时每刻守在植物前，能有效减少工作量。传感器应用于教育实践，实现了集数据采集与分析一体化的数字化实验系统目标，该技术的应用扭转了传统实验教学以定性实验为主的现状，简化了定量实验烦琐的操作步骤，实现了数据处理的微机化，成为学生获得定量操作的简便途径。

实验是学好科学的基本方法，但教材提供的实验不一定都适合我们的学生学习，因此，在教学过程中，教师应充分利用学生已有的知识、生活经验，利用学生熟悉的器材进行实验设计，强化、优化、数字化实验，使实验发挥更有效的作用。

[1] 彭兆光.物理实验教学的创新[J].教育研究与评论，2011(4)：61.

[2] 历晶，郑长龙，齐艳娟.优化实验教学方式 实现实验教学价值[J].现代中小学教育，2013(12)：47-50.

[3] 刘战存，李萍萍.密立根对电子电荷的测定和对光电效应的实验研究[J].大学物理，2001(11)：43-46.

[4] 赵力红，臧文域.高中物理探究性趣味实验[M].杭州：浙江大学出版社，2013:56.

[责任编辑：陈学涛]

10.16165/j.cnki.22-1096/g4.2015.12.017

2014-07-31

周建秋(1975-)，男，浙江瑞安人，硕士，中学高级教师，温州市“新世纪551人才”。

G633.8

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1002-1477(2015)12-0065-03