初中科學實驗教學設計策略

科學是一門以實驗為基礎的學科。初中科學中，每一個概念、規(guī)律的發(fā)現(xiàn)與確立都依賴實驗。實驗不僅僅是技術(shù)操作過程，更是包含了豐富的科學思想、科學方法。因此，在實驗教學過程中，教師要善于從多種角度優(yōu)化實驗設計，使學生學會“手腦并用”，讓學生在親身參與科學實驗過程中，發(fā)現(xiàn)問題、提出質(zhì)疑、感受過程、獲得事實證據(jù)，逐步形成科學思維的習慣。

一、改變反應物藥品用量，促進求異思維

“量變引起質(zhì)變?！背踔锌茖W教學中很多實驗，教師若有意改變實驗中藥品用量，與教材中規(guī)定用量的實驗現(xiàn)象進行對比，會達到“出其不意”的實驗效果。這樣教師設下疑團，引導學生質(zhì)疑，使學生思維的火花在一次次撞擊中閃耀。

如華師大九上第二章實驗活動:“用新制的Cu(OH)2檢驗葡萄糖”。課本要求:用2ml10%NaOH滴加4~5滴5%CuSO4溶液制成Cu(OH)2再加入2ml10%葡萄糖加熱煮沸，通過觀察Cu(OH)2顏色變化，檢驗葡萄糖的存在。

改進實驗方案:分組實驗，每組做2次。第1次按課本藥品用量及步驟進行實驗，加熱煮沸觀察Cu(OH)2顏色變化;第2次用4ml10%NaOH滴加8~10滴5%CuSO4溶液制成Cu(OH)2(即Cu(OH)2過量)，再加入2ml10%葡萄糖加熱煮沸觀察Cu(OH)2顏色變化與第1次實驗現(xiàn)象進行比較。

實驗過程中，有學生紛紛提出問題:“第1次實驗Cu(OH)2加熱煮沸后變成紅色。第2次實驗Cu(OH)2加熱煮沸后為什么一部分變成黑色，一部分變成紅色?”教師趁聲追擊問道:“同學們，根據(jù)第一次實驗現(xiàn)象你能得出什么結(jié)論?你們猜想第二次實驗中生成的黑色物質(zhì)是什么?紅色物質(zhì)是什么?說出你們猜想的理由?！?/p>

學生提出多種猜想:有的認為黑色物質(zhì)是碳，紅色物質(zhì)是Cu。猜想理由是Cu(OH)2使C6H12O6脫水碳化生成了碳;有的認為黑色物質(zhì)是CuO，紅色物質(zhì)是Cu。猜想理由Cu(OH)2是不溶性堿加熱能分解成CuO和H2O;還有的認為黑色物質(zhì)是CuO，紅色物質(zhì)是Cu和Cu2O。他的理由Cu(OH)2不可能使C6H12O6脫水碳化，否則第一次實驗中Cu(OH)2也能使C6H12O6脫水碳化生成黑色物質(zhì)，紅色物質(zhì)猜想是Cu和Cu2O，理由是從H2還原CuO實驗了解到紅色生成物可能是Cu和Cu2O混合物想到的;以上學生的猜想及理由似乎都很合理，但教師不急于評價對錯或拋給學生答案，而是接著讓學生通過設計實驗來驗證黑色物質(zhì)是C還是CuO，這紅色物質(zhì)是Cu還是Cu2O。學生又提出了多種實驗方案:1.取黑色物質(zhì)加入少量的稀硫酸微熱看溶液是否變成藍色，若變藍色說明黑色物質(zhì)是CuO而不是C。2.用石棉網(wǎng)灼熱黑色物質(zhì)，用內(nèi)壁附有澄清石灰石水的小燒杯罩住，觀察內(nèi)壁是否變渾濁，若渾濁說明黑色物質(zhì)是C。3.將黑色物質(zhì)灼熱后，立即放入盛滿氫氣的集氣瓶，看是否變成紅色，若變紅色說明黑色物質(zhì)是CuO。4.在紅色物質(zhì)中滴加稀硫酸微熱，若不能反應則紅色物質(zhì)是Cu，若能反應則是Cu2O。

以上實驗教學過程充分體現(xiàn)了“藥品用量變，促進學生思維的質(zhì)變?！彼越處熤灰粢庠谝恍┗瘜W反應中“改變藥品用量會出現(xiàn)不同實驗現(xiàn)象的實驗”巧作設計，設下迷津，讓學生從觀察到的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)不同，從而激發(fā)他們?nèi)ゲ孪?，去探究。這樣的實驗設計能有效激發(fā)學生學習的積極性，使他們所學知識得以綜合運用獲得成功的喜悅，更能培養(yǎng)他們從多種角度尋求解決問題的方法，促進學生求異思維發(fā)展。

又如:探究“空氣中氧氣的體積分數(shù)”實驗中，白磷足量或不足量充分燃燒后，鐘罩內(nèi)水面上升刻度不同，從而啟發(fā)學生思考影響氧氣體積分數(shù)偏小的各種原因。還如探究“用H2O2溶液和MnO2催化劑制取氧氣”實驗時，讓學生用溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)分別為2%、5%、8%的H2O2溶液和等質(zhì)量的MnO2混合制取氧氣，觀察到氧氣速率明顯不同，從而激發(fā)學生探究“影響化學反應速率可能與哪些因素有關(guān)?”。再如探究“Na2CO3溶液與鹽酸反應”實驗時，若在Na2CO3溶液中滴加少量稀鹽酸，與加入足量稀鹽酸時觀察到產(chǎn)生氣泡現(xiàn)象不同，從而激發(fā)學生探究“Na2CO3與少量稀鹽酸反應生成產(chǎn)物是什么?”等等都可選擇這種實驗教學方案，在教學中滲透“量變到質(zhì)變”的辨證思想。

二、改變實驗器材，培養(yǎng)發(fā)散性思維

在實驗教學中，教師要有強烈的課程資源整合意識。同一實驗中要善于改變實驗器材，采用多種探究方法的實驗設計。引導學生從多種角度尋求解決問題的方法，開闊學生的視野，啟迪學生的發(fā)散性思維。

如在復習電學實驗:測標有“3.8V”小燈泡的電阻及額定功率時，先讓學生回顧用伏安法測小燈泡電阻及額定功率的實驗原理、實驗步驟及電路圖設計。接著教師創(chuàng)設情景提出問題:“若在該次實驗中，甲實驗小組伏特表損壞不能使用，但實驗桌上有一定值電阻R0=10歐，其他實驗器材都齊全。你有什么辦法測出該小燈泡的電阻及額定功率?請設計電路圖?！睂W生紛紛動腦設計了多種實驗方案如下圖所示: