以学为中心，实验教学要“精耕细作”

2016-11-10冯琨

试题与研究·教学论坛 2016年31期

冯琨

摘要：实验是初中科学课程与其他课程本质的区别。本文以一道中考实验题为案例，分析反思当前科学课堂实验教学中存在的典型问题。结合自身课堂教学的实践，实验教学要“精耕细作”，为学生提供必要的支架，让学生真正地动手、动脑做实验。

关键词：实验教学

随着新课程的推进，教师的教学方式和学生的学习方式都有了明显的改变，教师在教学中尝试设计多种多样的实验活动，开展探究性学习，并取得了良好的教学效果。然而，不少教师在追求先进理念的大潮中走向迷茫，课堂中还存在若干典型问题：很多老师还常常将教材上的实验探究人为地转化为简单的实验知识传授；还有很多老师用多媒体课件来指导学生实验探究等，这些问题都在很大程度上影响学生实验探究能力的提高。

例如，（2014年·嘉兴卷13）如图所示为一倾斜的平面镜，当你走向平面镜时，下列描述符合事实的是（B）

A.镜中的像变大

B.通过平面镜观察到的视野变大

C.镜中的像将远离你

D.像与你的连线与镜面不垂直

平时这个实验都会做，也进行多媒体展示，但多数学生为什么还是“一见如故”？笔者认为，老师虽然做了实验，但是实验只有一次，生活中类似的经历却有无数次。在实验过程中，由于学生对“视觉感觉的像的大小”与“真实的像的大小”，平面镜成像实验设计的装置和原理还是不理解，只是简单的操作和验证。本文就如何在实验教学“精耕细作”，与同行共同商榷。

一、优化实验，让学生既动手又动脑

在实验教学中，教师必须积极引导学生质疑、探究、实践，让他们既动手又动脑；对教材中的实验，“择其善者而从之，其不善者而改之”，从整体上考虑其预期的学习结果，有针对性地选择实现整体优化的教学方式和策略，促成学生主动有效地学习。

1.“定”——做好教材规定的演示实验和分组实验

学生总习惯于用自己的一套想法去解释所发生的事件，尽管有些解释是错误的，但在他们看来却是合理的。所以在科学教学中，我们应该意识到学生的大脑并不是一张白纸，可以在上面随意地画写，我们不能简单地将自己的观点强加给学生，而应当努力帮助学生转化对事物的认识，重构科学的概念。每做一个实验，要充分发挥它的功能。

例如，“大气压强”一课中的覆杯实验，教师指出：是大气的压强通过纸片托住杯中的水。这个实验现象表明，大气存在着压强。但是学生认为：纸片是因为水把它粘住了，才不会掉下来的。为此，我们在杯底钻一个小孔，开始用食指捂住小孔，发现纸片没有被推开，然后再把捂小孔的食指放开，此时可见杯中的水冲开纸片掉下。

2.“改”——改进成功率低、实验现象不明显、耗时长的演示实验

对一些重要的、抽象的，学生难以理解的基本概念和规律，教师根据教学内容，从教学目的出发，顺应学生的兴趣，适当改进实验装置或操作方法，减少对实验不利的因素，使实验时间较为短暂，现象明显更易于观察，结论也更能记忆深刻。

例如，磁感线的概念是相当抽象的，对初中生来说是难以想象也难以理解的。在磁感线的探究实验中，将适量的铁屑均匀地洒在玻璃板上，并置于磁铁上，通过连续轻微的敲击玻璃板，使磁铁在磁场中逐渐有序排列。这样实验虽然完成了，但是由于重力的原因只能进行平面展示，虽然可以多媒体投影，但只能少数看清。笔者在教学中，在玻璃板上铺一张蜡纸，铁屑均匀撒在蜡纸上，整个装置放在条形磁铁上，轻敲玻璃板使铁屑重新分布，然后用酒精灯给玻璃板缓慢加热，使蜡熔化，之后移开酒精灯，等蜡凝固，铁屑被固定在蜡纸上了，这样一副“立体的磁感线”就形成了，再向全体学生展示。

3.“增”——增设能够突破难点、启发思维、激发兴趣的演示实验

不管重点、难点，只要学生存在疑惑点，教师不拘泥于课本上的实验，顺应学生的兴趣，该补充的则要补充，针对性地做一些实验。

例如，九年级上册“探索碱的性质——中和反应”实验。教材设计思路是：向NaOH溶液中滴加几滴酚酞，再边滴加稀盐酸边搅拌至红色恰好变成无色，再蒸发溶液判断生成物是否是NaCl。为了使学生充分理解指示剂在中和反应的作用，教学时进行如下尝试：

先提出课题：“酸和碱之间是否发生反应？”再出示NaOH溶液和盐酸溶液后提问：“它们分别呈什么颜色？分别是哪类物质？它们之间能否反应？”然后取样后将两种溶液混合，学生观察到无明显现象。追问：“它们混合后无明显现象，是否说明它们没有发生化学反应？”学生都回答说“不一定”。这时引导学生思考：“你有什么方法判断稀盐酸和NaOH溶液是否发生反应？”接着让学生分组讨论，讨论后学生交流设计方案。

二、重视过程，让学生亲身体验

实验教学从“目标、过程、起点”三个维度重视学生的实验操作过程，让每一个学生真正亲历实验的发生过程，从而获取或巩固科学知识，理解和掌握运用观察和实验手段处理问题的实验技能，为他们的终身学习打好基础。

1.定准目标

教学目标是教学活动的灵魂，是教学的起点和归宿，也是判断教学是否有效的直接依据。在制定实验教学目标时，教师要明确课标中的总目标、学段目标、本册教材的单元目标、课时目标，注意单元目标是这一单元结束时学生应达到的目标，不是这一单元每课时教学目标的累计，教师要把握好尺度，每一节课要达成这个目标，哪些地方需要学生探究，怎样探究才有效，深入挖掘实验的功能，这样才能使课改真正地“开花结果”。

譬如，液体会对浸入其内的物体产生向上的浮力，但浮力的大小究竟跟哪些因素有关？探究时，首先要让学生根据已有的经验事实，将浮力的大小与物体排开水的多少之间建立关系：浮力的大小可能跟物体所排开水的多少有一定的关系。为了检验这个猜想，让学生先进行定性检验。在这个基础上，让学生进行讨论如何定量证实猜想？

最后，教师再给学生教科书的实验器材，但不急于让他们进行实验测量，让他们先讨论如下问题：如何利用这些器材进行实验？怎样安排实验的步骤？设计怎样的实验数据记录表？在组内讨论之后，再在班上与其他小组进行交流。在学生交流之后，教师给出一个标准的实验步骤和实验数据登记表。实验之后，引导学生由实验数据概括出实验结论，然后再将这个关系推广到其他液体上，得出阿基米德原理。

在教科书中，阿基米德原理是通过实验获得的。但这个实验最富有魅力之处是将物体受到的浮力跟它排开的水建立起联系。本案例为保证实验过程合理、有序，使学生在头脑中清楚地认识到如何进行实验以及为什么要这样做，力求引导学生以“动手、动脑、合作交流”等方式去学习科学。实验前留有充分的时间小组进行设计、讨论实验方案，在相互启迪交流中达成共识，使学生确实明确实验应如何进行后再分组实验。这样做体现了新课程标准的理念，学生实验中减少盲目性，达到事半功倍的效果。

2.经历过程

学生科学素养的提高离不开观察、实验等科学体验，更离不开假设、建模、评估等批判性思维。探究活动的设计应当遵循循序渐进的原则，符合学生的认知规律。如果实验活动只是简单的体验，没有思维的洗礼，可以说是低效，甚至是无效的。

譬如，“空气中氧气体积的测定”实验教学，首先，让学生讨论如何把氧气从空气中赶出？学生会想到用“吸气法”“液化法”和“燃烧法”等；然后引导学生集中讨论如何用好“燃烧法”，让学生在红磷和木炭中选择一种物质，并说明理由；最后确定选择红磷（因为生成物是固体），且量要充足；第二是解决装置问题，教师出示测空气中氧气含量的实验装置，采取边呈现边设问的方式，当呈现装置乙时学生有些疑惑，这时教师展示装置甲并对乙给予进一步启发：“当我从瓶内吸出一些空气时，你将看到什么现象？为什么？”学生看到的现象是“水面升高”，原因是吸出瓶内气体后，瓶内气压会减小，外面的大气压把水压进瓶内。然后追问：“你知道我究竟吸出了多少体积的气体吗？”学生回答：“瓶内水面上升的体积，就是你所吸出的气体的体积。”同样，乙装置瓶中的氧气被消耗掉后，水面也会升高，而且氧气减少多少体积，水面就上升多少体积。

在上述教学中，教师不是仅仅将测定空气中氧气含量作为唯一的教学目标，而是积极引导学生参与到这个实验装置的设计活动中，使学生不但能知其然，而且能知其所以然，从而更深刻地理解演示实验。

3.找准起点

探究的起点应该在学生的“已知区”和“最近发展区”的结合点，创设让学生“跳一跳就能摘到桃子”的问题情境，尽可能贴近学生、适合学生，使学生的思维强度出现“临界状态”，嚼之有劲，品之有味，积极主动地探求新知识，使新旧知识发生相互作用，产生有机联系的知识结构，使学生认知结构中的“最近发展区”上升为“已知区”。

譬如，在“水的浮力”教学中，笔者出示两块大小差别明显的马铃薯，引导学生猜想：它们浸没在食盐水中是下沉还是上浮？学生原有经验中大的物体总是容易下沉，所以，他们都猜想大块下沉小块上浮。然而，当笔者把它们分别放入两个不同浓度盐水中时，他们却发现小块下沉大块上浮，完全出乎他们的意料。课堂一下子“沸腾”起来，寻求问题的答案已成为每位学生努力的目标。有的学生跑到讲台检查老师的马铃薯是否空心；有的学生用手指蘸取盐水，放在嘴中品尝，判断盐水的浓度。

学生不是空着脑袋走进教室的。浮力比较常见，学生往往凭着自己的生活经验去认识浮力，在这些认识中有些是不科学甚至是错误的。在这部分内容教学时，有的老师总抱怨学生“这么笨”。其实，我们也应该想一想我们应该把主要精力放在哪儿，保底的内容、孩子必须会的内容是什么，以前的教材重视结论，我们现在的教材重视过程，但是不能因为重视过程了，我们就无畏地提高标准。我们要研究核心的东西，抓住核心的东西，让学生探究，把课上得简单、轻松。

三、适当指导，为学生提供必要的“支架”

教师对学生的探究活动给予适当的指导，指导与开放的程度要适合学生的能力发展水平。对教学中所涉及的基本的科学过程与方法，结合实例形象生动地加以说明，并注意横向联系，从而不断增进学生对科学探究的理解。

1.“实”——目的清晰，行动实在，指导到位

学生探究的过程中会遇到许多的困惑和问题，教师要给予有效的引导。因此，教师在进行教学设计时，不仅要考虑到学生原有的知识，还要考虑到学生的思维水平，要站在学生的角度去思考问题，对学生可能产生的思维障碍进行全面、细致的预测剖析。尽量让学生的思想、观点体现出来，把学生的能力、天资发挥出来。

例如，“地球的自转”这节课中有个学生探究活动，判断A、B、C三幅图中，你（火柴）所处的时刻。有的教师用手电筒光代替太阳光，让学生感受，结果学生拿着手电筒这边照一下那边照一下，什么感觉都没有（可能教师事先估计这个活动很简单）。

七年级学生的空间想象能力不强，做这个实验时，教师应让学生分小步进行，以降低难度。比如：第一步，用手电筒光照亮半个球，手电筒光方向固定（即代表太阳不动）；第二步，地球朝哪个方向转，被照亮的某地的人会看到太阳东升西落现象；第三步，再来判断A、B、C三幅图中，你（火柴）所处的时刻，哪个位置处于“日落”时刻，哪个位置处于“正午”时刻。再让全班同学完成课本的活动内容。最后，进一步追问：假如太阳是西升东落，地球上的人将看到太阳的位置如何变化呢？

2.“透”——小步骤逐一落实，循序渐进，总结到位

教师在设计时要充分考虑学生现有的知识水平和思维能力为基础，将要解决的问题设计成一系列渐进的问题系列，为学生提供必要的“支架”。探究任务的设计要讲究阶梯性原则，任务难度应该由易到难，逐层提高。

例如，学生对在水中能上浮的物体受到浮力较容易接受，但对在水中下沉的物体也受到浮力则较难接受，对浮力的方向也似懂非懂。笔者的实验设计如下：

第一环节：感知漂浮在水面上的物体受浮力。

学生将石块﹑铁钉﹑木块﹑乒乓球放入盛水的烧杯中，观察实验现象，发现木块﹑乒乓球漂浮在水面上，而石块﹑铁钉却沉入烧杯的底部。引导学生分析漂浮在水面的木块的受力情况，寻找物体能漂浮在水面上的原因，尝试运用平衡力的知识解释现象，进而得出：漂浮在水中的物体受到竖直向上的浮力。

第二环节：感知在水中悬浮的物体受浮力。

演示实验：把鸡蛋放入配制好的盐水中，观察实验现象，发现鸡蛋悬浮在盐水中。引导学生分析悬浮在盐水中鸡蛋的受力情况，结论：悬浮在水中的物体受到向上的浮力。

第三环节：探究——在水中下沉的物体是否受浮力。

（1）先用手托一下悬挂在空气中的物块，使弹簧测力计的读数变小。

师：弹簧测力计的读数为什么变小？

生：因为物块受到手对它向上的托力。

（2）将物块浸没在水下。