浅谈科学实验室的建立和实验设计

李建忠

摘 要 以科学课程为例，探讨实验室的建设与管理、实验方法的设计以及课外实验的加强等，并提出实验教学需要注意的问题。

关键词 科学；实验；科学实验室；新课改；自制教具

中图分类号：G482 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2018）11-0015-02

1 前言

科学课程标准指出，“科学学习要以探究为核心，探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式”，要“使学生像科学家那样在进行科学探究的过程中体验科学的乐趣，领悟科学的本质”。实验在科学教学中具有非常重要的地位，是提高教学效率的重要手段。

2 科学实验室的建立

实验室是开展实验教学的阵地，因此，要重视科学实验室的建设。

提高学校对科学实验室建设与管理重要性的认识 从某种意义上来说，学校对实验教学的重视程度，决定了实验室建设与管理的好坏。只有学校领导高度重视实验室建设与管理，想方设法解决经费短缺的问题，才能使实验室建设不流于形式，让实验教学真正成为学生掌握学习方法、发展动手实践能力的重要途径。如通过成立分管校长、教导处、总务处以及科学教师组成的实验教学领导小组，开学之初就共同制订实验教学计划，可确保实验室的管理工作科学而完善，从而保障实验教学正常开展。在工作分工上，由分管副校长负责实验室的规划与建设，教导主任负责实验教学工作的规范化管理，总务主任负责实验室的物质供应等。

建立健全科学实验室的各项规章制度 规章制度是实验教学顺利开展的重要保障。只有建立和健全各种规章制度，才能使实验室管理走向规范化，使管理工作做到有章可循。如通过建立《仪器设备管理制度》《实验室档案管理制度》《实验室管理人员工作制度》《实验室卫生管理制度》《实验室安全管理制度》《实验教学守则》等，要求教师和学生按规章制度进行实验。这样既有利于实验室设备器材的管理，又有利于实验教学的正常开展。

提高实验室管理员的业务素质 实验室中的仪器种类繁多，只有管理员管理到位，才能保证实验教学顺利进行。这就需要提高管理员的业务素质，使他们以高度的工作热情和工作态度进行专业化管理，为实验教学的开展打下良好的基础。

建设开放实验室 实验教学的目的是提高科学教学效率，促进学生创新能力的发展。因此，为了适应教学改革的需要，就必须打破过去那种实验室的封闭状况，让实验室走向开放，以便为学生提供一切便利条件，使实验室更好地为教学服务、为学生服务。如开学之初，可将本学期的开放时间向学生公布，并根据实验内容和学生的人数做好仪器设备、实验材料等准备工作，同时做好记录，要求学生在教师的指导下开展实验，进入实验室后严格遵守实验室的各项规章制度等。

3 科学实验设计

实验设计是否合理与科学，直接关系到实验教学效率的高低。只有根据学生的发展特点和教学实际来设计实验，才能使实验教学有趣而有效，提高实验教学的效率。

实验设计要突出学生的主体性 新课标强调“学生是学习的主人”，因此，在设计实验教学时，要充分考虑到学生的主体性，做到“以学生为主体”，才能使实验有利于学生自主观察、思考、分析和操作。如在设计“水的浮力”实验时，可以这样设计：

1）让学生将各种不同类型的实验材料放入水中，观察现象；

2）将浮在水面的物体用手向下压，体验水的浮力，得出结论；

3）让学生自己设计实验，证明下沉物体也能受到水的浮力作用，并启发学生思考如何利用水的浮力，使不平衡的杠杆达到平衡。

这样设计既能体现了学生的主体地位，又能满足学生的求知欲，会带来事半功倍的效果。

实验设计要体现教师的主导性 新课标在强调学生主体性的同时，还非常重视教师的指导作用，指出：“教师是学习的组织者、引导者和合作者。”因此，在设计实验时，教师要充分考虑自己的指导作用。教师在实验前要指导学生了解各种实验器材的用途，明确各种实验材料使用方法；在实验中要对学生进行必要的启发和点拨；在实验后要帮助学生归纳总结实验结论等。

实验设计要具有趣味性 好奇是中小学生的天性，“兴趣是最好的老师”，因此，只有设计富有趣味性的实验，才能激发学生强烈的求知欲望，促进学生积极主动地参与实验过程。如在设计“空气占据空间”实验时，可这样设计：把一团餐巾纸塞到玻璃杯底，然后把杯子竖直倒扣入水中，让学生猜测纸巾是否会被水浸湿，并说出其中的缘由。创设这样的情境已激起学生的学习兴趣，问题的提出又能使学生产生强烈的探究欲望。

又如在开展“水和水蒸气”实验时，教师先用湿布把黑板擦干净，再让学生用湿布擦拭自己的课桌，然后让学生在观察的基础上思考：黑板和课桌上的水去哪里了？这样设计，让学生在观察、动手操作的基础上进一步思考水的液态和气态之间的相互转化问题，既让实验教学充满趣味性，又能激发他们的探究欲望。

实验设计要有探究性 自主探究是新课改一再强调的教学方式，因此，目前教材中的实验内容大多为探究性实验。为了体现新课改精神，教学时就要重点考虑如何设计实验才能促进学生探究。如在设计“斜面”一课的实验时，可首先确定探究的問题是“斜面有什么作用”，然后通过对比实验，得出斜面省力的结论。在实验中，学生会发现“物体的重量相同，而斜面的坡度不同，省力的多少也不同”等。并引导学生再通过实验，探究出“斜面的坡度越小越省力”的结论。这样经过一步一步的探究，可使问题逐渐走向深入。

实验设计要有创新性 创新性的实验既能激发起学生的探究欲望，又能培养学生的创新能力。要达到这一目的，可采取以下方式。

1）适当增加实验器材。如在设计“通电的线圈”实验时，鉴于在以前的实验中有不少学生追问“电是从哪里来的”这个问题，而这个内容在教材中没有出现，因而可增加交流电生成的仪器，通过让学生亲自动手发电，理解线圈切割磁力线生电这一问题。

2）改进教材中的实验设计。如“热是怎样传递的”实验，课本是这样设计的：先在一段铁丝上，每隔一定的距离用蜡粘上一根火柴，然后将铁丝固定在铁架台上，火柴头向下悬挂，用酒精灯给铁丝的一端加热，观察哪端的火柴先掉下来？在教学实践中发现，这个实验有明显的不足：蜡烛需要先熔化成液体，滴在铁丝上后才能粘住火柴，但由于蜡的凝固时间较长，且熔化后黏性不大，很难将火柴粘上去，因而成功率很低，且占用时间较长；而且火柴的一头有硝，让头朝下粘在铁丝上做实验，一不小心就容易直接点燃火柴，影响实验正常进行。为此，必须对此实验方法进行改进：改蜡为“黄油”，因为黄油黏性大；改火柴为牙签，因为牙签不像火柴那样因为一头有硝药而容易被点燃。实践证明，经过改进，不但提高了实验的成功率，而且增强了实验效果。

实验设计要注重合作性 随着课程改革的深入发展，合作学习已成为课堂教学中最为普遍的教学方式之一，如分组实验就是一种常见的教学形式。实验前，根据实验内容和学生的兴趣、爱好，按照自由组合的方法，把学生分成4～6人/组的合作小组，并选出有一定组织能力的学生担任小组长，负责协调组内成员的关系。通过制订实验计划、准备实验材料以及动手操作、观察实验现象和总结实验结论等，确保人人参与、合作完成，实现全体学生都能掌握实验方法和技能，提高分析问题和解决问题的能力。

4 实验教学中需要注意的问题

准备好实验材料 在教学实际中经常会看到：由于缺乏某种实验仪器，教师不得不中断实验匆忙去找，或随意改变实验内容或流程。这样做的结果必然会使实验教学的效果大打折扣。因此，在进行实验设计时，教师应对实验器材熟记于心，对实验材料提前进行充分准备。

1）教师要熟悉本校仪器室里的仪器和药品，清楚明白哪些材料仪器室里有，哪些材料需要自己和学生准备。

2）教师应鼓励学生自制实验器材或材料，以弥补学校实验材料的不足。这个过程不但能发展学生的观察能力和动手动脑的能力，而且有利于培养学生的创新意识和节约意识。

3）教师应把自制的教具和实验材料存放在仪器室里，做到资源共享。因为师生自制的很多实验器材是可以重复使用的，用过之后放到仪器室里，可以留待以后使用。

重视课外实验 课堂实验教学的时间和空间是有限的，而学生的科学探究是无止境的，这就需要教师不能把实验教学只局限于实验室这个狭小的空间里，而应该把实验教学延伸到社会这个广阔的天地中，使学生能够在课外继续探究课堂中还未完成的或不容易完成的探究活动。如“蚯蚓”一课的实验，就可以带领学生走进大自然，用小铁锹去挖蚯蚓，通过亲自观察蚯蚓的外形特征，获得丰富的感性认识，体会蚯蚓的生活环境。这样既能提高学生的动手能力，又能培养学生热爱大自然的情感。

积极开展丰富多彩的课外小实验活动 丰富多彩的课外小实验活动，有利于进一步調动学生参与实验的热情，促进学生实验能力的提高。如可以结合教学实际，有计划地开展一些实验比赛、自制教具以及实验小论文竞赛等活动，以推进实验教学的全面发展。

重视实验教学评价 恰当合理的评价，能更全面、更准确地体现学生的个性特征和学习能力，因而有利于进一步激发学生的实验兴趣。因此，在对实验教学进行评价时，要以新课改精神为指导，注重实验教学的过程评价，采用学生自我评价、学生互评和教师点评等多种形式，让评价成为促进学生提高和发展的动力。

5 结语

总之，科学实验教学只有结合教学实际，全面考虑，才能达到既能节省教学时间，又能促进学生探究的目的，从而做到寓教于乐，提高教学效率，全面提高学生的科学素养。