把握认知规律、巧设有效实验——《声音的产生和传播》有效实验的开展

蔡惠琴

(浙江省金华市浦江县堂头中学 浙江 浦江 322200)

“冰冻三尺，非一日之寒”，科学实验要真正实现它的有效性，一方面要尽量改善客观条件，多备实验器材，改善实验场地。另一方面要在态度上有所转变。首先老师对实验的态度要有所转变。为了提高学生的科学素养和学生的长远发展，明确“口授”是无法代替动手操作实验的，必需克服困难坚持实验，教师和学生都应该做科学实验的有心人。

1．巧用材料、改进实验

教材实验有些演示材料都是学生比较陌生的，在生活中不太会遇见。如果能够把学生不熟悉的实验变成一个人人都可以做或人人都能做的普通实验，这样他们就会觉得科学更贴近我们的生活。比如笔者在授课凸透镜对光线的作用时，书上的原实验是让凸透镜对着阳光，拿一张白纸在它的前面来回移动，直到找一个最强的亮点。此演示实验等待时间长，效果不够明显。在授课时将白纸换成复写纸，只须几秒，复写纸上的亮点就会烧焦而且冒烟，效果十分明显。

2．提高实验演示的可见度

教师在演示实验时，如果实验现象不明显或者只有部分学生能观察到教师演示的实验，这种实验演示的作用就会大打折扣，甚至不起作用，浪费宝贵的课堂45分钟时间。所以教师在设计演示实验时，要充分考虑实验的可见度。关于这一点我们可以从以下几个方面来考虑：

2.1 充分利用媒体技术。对一些实验器材小的实验可以把演示的实验进行投影提高实验的可见度，如在演示磁体间的相互作用规律时，用两个小磁体放在玻璃板上演示，实验器材小，可见度差，这时我们可以把它进行投影，提高实验的可见度。

2.2 设计的实验应主题突出、现象明显、容易操作。浙教版《科学》教科书在设计力的作用是相互的实验，采用的是红气球压绿气球的实验设计，易操作，不用当心实验会失败，实验器材也很容易准备，并且现象明显。其实验原理是：在用红气球压绿气球时，两个气球都发生变形，说明两个气球都受到了力，这说明用红气球压绿气球时，红气球对绿气球施力，绿气球也对红气球施力，学生很容易从现象中得出结论。

2.3 要考虑实验的展示方式。有些实验，由于实验本质问题，所产生的现象本身就不明显，所以在实验时，应考虑把实验现象放大。如酒精和水混合总体积变小的实验，我们可以把书本上的实验改正一下，把长的玻璃管可以改成“下面大上面成细管”的容器，这样做可以通过细管把酒精和水混合后总体积变小的实验现象放大。我们用试管演示物质反应的实验时，为了提高实验的可见度可以在后面放上一张白纸。

3．要注意引导学生对实验现象进行分析

在演示实验教学中，根据实验得出什么结论，发现什么规律？这通常是教学的难点。在教学中要考虑如何引导学生对实验现象进行分析。如在研究液体的沸点与气压的关系实验，学生看到当给烧瓶里沸腾的水充气时，水就不沸腾了。教师应如何引导学生进行分析？我在教学时是这样引导学生的：充气，说明水面上的气压增大，这时教师说明，水的温度没变。水沸腾说明水的温度达到水的沸点，水不沸腾，说明水的温度比水的沸点低，但水的温度没变，为什么会出现两种不同的情况？学生经过思考得出水的沸点升高了，从而得出了气压增大，沸点升高的结论。

4．完善实验方案，提高实验数据的准确性

浙江教育出版社《科学》七年级下册第三章《运动和力》第六节《摩擦力》中，关于探究影响滑动摩擦力大小的因素实验。教材方案如下：

(1)在水平放置的长木板上放一块木块，用弹簧测力计匀速拉动木块，使它在长木板上滑动，测出木块与长木板之间的摩擦力，如下图甲所示。

(2)在木块上放砝码，从而改变木块与木板之间的压力，测出木块与长木板之间的摩擦力，如下图乙所示。

(3)在长木板上分别铺棉布、毛巾等，从而改变接触面的粗糙程度，测出木块与长木板之间的摩擦力，如下图丙所示。

用该实验来测量木块与木板间的滑动摩擦力存在着明显的不足：实验过程中很难保证木块做匀速直线运动和保持测力计示数的稳定，容易导致读数不准确。

因为木块与木板间的摩擦力不能直接用弹簧测力计测量出，只有将测摩擦力的大小转化为测拉力的大小(即弹簧测力计读数)，因此必须保证摩擦力与拉力的大小相等，即维持二力平衡。根据力和运动状态的关系，当木块处于匀速直线运动状态时，它所受的摩擦力与拉力是一对平衡力，即摩擦力等于拉力。

为解决上述问题，我在原实验方案的基础上进行了如下的改进和完善。

(1)在水平放置的长木板上放一块小木块，使弹簧测力计一端固定，挂钩拉住小木块，用力拉动长木板，使小木块在长木板上保持静止，测出小木块与长木板之间的摩擦力，如下图甲所示。(2)在小木块上放砝码，从而改变小木块与长木板之间的压力，测出小木块与长木板之间的摩擦力，如下图乙所示。

(3)在长木板上分别铺棉布、毛巾等，从而改变接触面的粗糙程度，测出小木块与长木板之间的摩擦力，如下图丙所示。

通过以上演示和解释不难发现，改进后的方案的优点：当拉动长木板时，无论木板是否做匀速直线运动，木块都能处于静止状态。根据二力平衡的条件，弹簧测力计的示数等于摩擦力的大小。这样容易做到提高实验结果的准确性。

总之，在初中科学实验课堂教学中，我们不仅要做实验，而且要因地制宜，利用各种优势，采取一些实验策略来改进，完善实验，诺贝尔物理学奖获得者李政道曾说：“实验无论怎样强调都不过分”。改进实验的目的是让学生更好的感知实验实现自我体会，自我感悟，获得启迪，通过优化教学设计，改进实验方案，使实验教学与探究学习融合起来，充分发挥实验的探究功能，不但让学生获得知识，学到技能，而且重视让学生受到科学方法、科学思维的训练、养成科学精神。使学生对实验保持持久的探究兴趣和创新兴趣。