提升初中科学实验教学有效性策略探讨

傅忠余

摘 要：科学是一门实验性较强的课程，主要以实验为主，使学生在实验过程中感受、学习、掌握科学，这对于提高学生的科学修养、促进学生的全面发展都具有极其重要的作用。初中科学实验教学中，以往仅仅强调学科的基本原理及概念的理解，实验也是以教师演示为主，学生很少有亲自动手实验的机会，因此如何有效提高科学实验教学的有效性，使学生更好地掌握科学，是每一位科学教育工作者思考的重点。主要探讨、分析了提高初中科学实验教学有效性的几种策略。

关键词：科学实验；实验器材；课外实验

科学是初中教学阶段的一门基础学科，以观察、实验为基础，科学学习必须要求学生亲自动手，在实验的过程中感受、体验知识，在实践的过程中领悟科学真理。同时，科学也是一门可以很好地激发学生好奇心以及求知欲望，激发学生想象力的学科，科学、有效的实验教学可以帮助学生更好地理解、掌握科学概念，掌握科学的内在规律以及解决疑难问题的方法，培养学生的实验思维以及科学修养。虽然很多学生对科学具有浓厚的兴趣，但是很多科学知识很难理解。科学实验可以向学生直观地传达各种科学现象，使学生更好地理解科学知识。科学教材中有很多类型的实验，假如科学教师可以合理运用教材实验，并且进行适当的改进，相信可以更好地发挥科学教学的作用，提高学生的科学技能。

一、引入科学实验

对于学生而言，兴趣是最好的老师，可有效激发学生的内在潜力。为此，进行科学实验的过程中，教师应该不断挖掘科学教材中的一些有趣内容，借此进一步激发学生的学习兴趣。比如，学习“牛顿第一定律”这个实验的过程中，教师可以通过情景教学方式引入本堂课的教学内容。刚开始教学的过程中，教师可以先播放一段这样的视频：人们在坐公交车的过程中，刚启动时人会不自觉向后倒，车暂停时人又会不自觉地向前倾。播完之后，教师可以询问学生这样一个问题：“公交车启动、停止的时候，人为什么会有这种现象？”然后，教师可以拿出提前准备好的玩具作为实验道具进行实验，先让学生将玩具车在平地上推一下，然后再在斜坡上推一下，尝试之后让学生自己描述观察到的现象，在实验的过程中可以让学生很自然地体会到“牛顿第一定律”的概念及内容。实际上，一切科学知识都来源于生活，如果在科学实验教学中能够引入生活中常见的现象，必然可有效激发学生的学习兴趣，引导学生积极思考，提高科学实验效果。

二、精心设计科学演示实验，提高实验教学的有效性

科学探究是重要的学习方式之一，也是培养和提高学生探究能力的有效途径，在科学教学过程中，教师可以深入挖掘实验教材中的所有探究点，将实验作为载体，多为学生预留一些独立思考的时间和空间，让学生自己提出问题，并且设计相应的实验验证方案，鼓励学生相互之间交流、讨论，这样，科学演示实验并不仅仅是教师的个人表演，学生实验也不仅仅只是模仿。通过自己的亲身经历以及实验，学生可以亲自验证自己的观点或者假设，有利于更好地培养学生的科学素养，这样更符合学生的全面发展要求。比如，学习“碱使指示剂变色规律”的相关内容时，教师可以尝试着将演示实验转变成探究性的问题，学生知道碱溶液指示剂变色结果，但是知不知道其中变化规律的本质呢？这就是非常值得探究的一点，教师可以将演示实验进行如下变动：首先，采用pH试纸检测NaOH溶液pH值，结果pH>7。然后将NaOH溶液滴入石蕊试液中会变蓝，滴加到酚酞试液中会变红。观察这个变化过程中，教师可以继续提问：“同学们觉得NaOH溶液的什么粒子才使石蕊试液变蓝，提出自己的猜想，并且设计相应的证明实验。”学生提出猜想以及设计方案，通过随机对照实验，解释实验现象以及实验结论。这种探究过程会让学生进一步深入认识实验原理、目的以及方法，也可以学会初步的对照实验设计方法，学会如何控制相关变量。

通过本次探究实验，学生不仅可以掌握碱溶液使指示剂变色的内在规律，同时也可以使学生清楚地知道是碱溶液的OH-离子使指示剂变色，但是不溶性碱溶液无法使指示剂变色，这也提示我们只要是带有OH-的碱溶液都可以使指示剂出现这样的变化。相对于科学教材直接观察Ca（OH）2溶液以及NaOH溶液导致指示剂变色而言，探究性的教学方式可以使学生更好地体验整个科学过程，掌握正确的科学方法，不断培养和提高学生的科学探究能力，建立正确的概念。

又比如，学习“酸和碱反应”的相关内容时，盐酸和氢氧化钠发生化学反应，科学教材的演示实验中通过无色酚酞颜色的变化就可以看出发生了酸碱反应。教师可以设计这样的问题：“怎样才能证明盐酸和氢氧化钠已经发生化学反应？把这个演示实验转变成学生独立思考的探究实验，学生设计实验之前应该考虑是选择石蕊，还是选择酚酞；指示剂应该加入酸溶液后再进行碱溶液反应，还是先滴加碱溶液再进行酸溶液反应。通过对比分析这几种实验方法的优点、缺点再确定最合理的实验方案。

三、改进实验器材，使学生进一步深入理解科学事实，开发学生的思维

对于学生而言，能够亲自观察、亲自动手实验是一种享受，而且也是学生理解、体验科学知识的一个过程。有的教师觉得“以讲代做”也可以达到相同的效果，同时也可以省略其中的一些麻烦。有的科学实验即使只讲不做，很多学生也可以理解，这主要利用了学生的想象力。但是学生对于科学实验的想象力也主要是来源于学生平时积累的实验经验，学生的实验经验越丰富，学生对于实验的想象能力也就越强。然而，目前很多学生直接进行科学实验的经验较少，对于实验的想象也极易变形、走样。因此，教师应该改进科学实验器材，把以往的“讲”转变成“做”，使学生在动手实践的过程中学习、获得更多的新知识，从而进一步提高学生的思维能力、观察能力以及实验动手能力。

比如，学习“植物蒸腾作用快慢的影响因素”这个实验的过程中，具体的方案如图1所示：

实验中通过对比水银柱的升高以及升高速度快慢，使学生体验到水银柱在升高（存在蒸腾拉力），同时应该探究影响蒸腾快慢的主要因素，但是实际教学的过程中，通过水银等材料很难完成整个实验，只可以以教材图示方式来讲解整个实验过程、实验方法和实验结果。但是，“讲”实验仅仅是让学生用自己的想象力理解实验，学生并不知道实验现象是不是真的如教师所言，实验过程中是不是会出现其他的异常现象，等等。总之，学生没有亲自动手实践，会错过很多精彩。学生不亲自动手，很难激发学生的发散性思维，也不利于学生理解科学知识。通过多次实验之后，教师进一步改进了实验器材，在课堂上就可以完成，而且实验效果良好。改进的实验教材如图2所示：

改进的实验教材可以使学生在较短的时间内直观地观察玻璃管内长颈漏斗中的液面改变情况，由此可见，通过蒸腾作用后水分明显散失，而且具有良好的效果。学生通过这个装置可以更加直观地感受植物叶的蒸腾作用及其和环境条件之间的关系。很多学生受到这个改进实验的启发也设计了其他可以证明蒸腾作用的方法。例如，对比这个装置在一段时间前后的质量变化，可以间接证明植物水分散失，或者也可以换用直径更小的玻璃管，这样可以更好地提高实验效果。

四、组织学生进行分组实验，有效提高实验教学有效性

1.预习实验报告，确定实验要求

教师进行科学实验教学的过程中，为了避免学生盲目实验，进行实验教学之前一定要让学生先预习实验科学的相关内容，清楚具体的实验内容以及实验步骤。同时，教师也可以让学生写一份预习报告，预习报告的内容主要包括实验目的、实验意义，实验所需的药品、仪器，实验中需要观察的各种实验现象以及产生这种实验现象的主要原因、最终的实验结论等。这样的方式可以进一步加深学生的学习印象，使学生更加熟悉科学实验步骤以及最终的实验结果等。

2.鼓励学生认真观察，详细记录相关的实验现象

学生可以将相关预习实验报告整理好，并且上交给教师审核同意后再进行实验。同时在科学实验教学过程中，教师应该重点培养学生的观察能力，使学生可以熟练掌握正确的观察方法，这样才可以使学生更好地进行科学学习。学生层次不同，其观察能力也会有很大差异，因此即使是相同的实验现象，不同的学生描述的方法也会有很大区别。比如，学习“伏安法测量电阻”这个实验的过程中，学生以正确的操作方法读取电流表、电压表后，计算其电阻值，就不难发现每次的计算结果并不一致，而且电阻值会越来越大。导致这种现象的主要原因是内部电阻丝温度逐渐升高，电阻也越来越大。通过这种实验可以使学生充分认识到科学实验的重要性和必要性，而且一定要尊重客观事实，使学生及时发现其中的问题。

3.创新科学实验教学，不断提高学生的科学素养

（1）把书面作业转化成实践操作作业

在学习活动中，学生才是主体，教师只是教学活动的组织者、引导者。当学生遇到问题的时候，教师要引导学生及时解决这些问题，但是有的时候仅有说教很难达到动手实验的效果。因此，教师可以先让学生在进行自主实验前拟定一个实验预习报告，上交给教师审核得到同意后再实验。比如，进行“研究食物上滋生微生物的条件”这个实验的过程中，有的食物暴露太久会变质，因此非常有必要研究食物微生物繁殖条件。为此，学生自己可以在家里随便取适量菜汤，分别把这些菜汤放在不同的地方，然后拟定相应的具体变质记录报告，一定要在变质报告中详细描写菜汤变质现象，然后把变质报告带到教学课堂上和其他同学一起讨论，这样才可以有效调动学生的探究技能，提高学生的参与积极性。

（2）创新科学实验

在实际教学过程中，教师可以让学生自主设计实验，这样更有利于提高学生的实践操作能力，也可以测试学生的实际操作技能，培养和提高学生的实践操作技能。这对于培养和提高学生的创新能力、科学探究能力都具有极其重要的作用。比如，测试空气中氧气含量的实验中，学生可以通过红磷测试O2含量，有的学生做完实验后就可以发现O2占到空气体积的20%以上，这主要是由于插入燃烧匙的速度比较慢，很容易导致空气泄露。因此，一定要想方设法改进实验，笔者认为比较好的一个方法是采用放大镜聚光对着密封广口瓶中的红磷照射，这样的实验结果基本上和课本理论一样，可大大提高实验的可信度。

五、积极拓展课外实验

1.开发家庭小实验

科学本来就源自实际生活，因此科学实验教学不能仅仅依靠课本教材中的科学实验，同时还应该积极开拓课外实验，将实验延伸到课外，而开发家庭小实验就是一种不错的选择。家庭小实验主要是充分利用身边容易得到的各种材料，设置相关的一系列操作简便的简单家庭实验。教师可以让学生自己设计实验方案，然后自己在家里收集相关的实验用品，自己尝试着动手，并且总结实验现象，一定要使实验仪器生活化、实验方法简约化、实验内容趣味化。这样不仅可以为学生提供更多动手实践的机会，同时也可以很好地完善课堂实验的缺陷，进一步巩固课堂知识，从而激发学生的学习兴趣，充分开发学生的智力，使学生真正意识到科学源自生活。

2.积极开发自主探究实验

只有学生亲自参与实验才可以使学生发现更多的问题，提出自己的猜想，并且设计相应的实验方案进行论证，逐渐培养和提高学生科学的情感以及态度。科学探究可以帮助学生解决很多问题，教师也可以以第二课堂、课外兴趣小组的形式开发更多的课外自主探究实验。比如，探究生活中蜡烛燃烧的“白烟”的过程中，学生可以查资料，根据基本的探究过程自主设计实验方案，然后自主操作得出最终的结论。通过课外实验可有效提高学生解决问题的能力，提高科学实验教学的有效性。

综上所述，实验是科学教学的核心灵魂，这也决定了实验教学在科学实验教学中的重要地位。初中科学实验教学中，教师应该多从学生实际情况出发，以各种各样的途径和方式引导学生采用各种简单的实验器材设计更多趣味化、生活化、简单化的实验，充分调动学生的科学学习兴趣，不断锻炼和提高学生的实践动手能力，最大限度地开发学生的思维能力。

参考文献：

孙秀荛.提高初中科学实验教学有效性的策略[J].新课程研究，2010（196）：120-121.

编辑 赵飞飞