實(shí)驗(yàn)教學(xué)在初中科學(xué)教學(xué)中的探索與應(yīng)用

呂國(guó)海

一、問(wèn)題的提出

全日制義務(wù)教育《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》在第三部分“內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”中明確的提出：“義務(wù)教育階段科學(xué)課程中的科學(xué)探究，是學(xué)生積極主動(dòng)的獲取科學(xué)知識(shí)，認(rèn)識(shí)和解決科學(xué)問(wèn)題的重要實(shí)踐活動(dòng)”，同時(shí)“科學(xué)探究是一種重要的學(xué)習(xí)方式，也是義務(wù)教育階段科學(xué)課程的重要內(nèi)容”。按照新課程標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)理念，在科學(xué)（綜合）課程或理科課程中應(yīng)大力倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)。

任何一次課程改革的目標(biāo)都是以學(xué)生發(fā)展為本，這就要求我們以改變學(xué)生學(xué)習(xí)方式為突破口，通過(guò)科學(xué)探究來(lái)重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。從心理學(xué)的角度看，科學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程符合學(xué)生認(rèn)知世界，認(rèn)識(shí)物質(zhì)的認(rèn)知規(guī)律，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的許多因素都可能刺激學(xué)生發(fā)現(xiàn)新知識(shí)，領(lǐng)悟科學(xué)道理。正如我國(guó)科學(xué)家戴安邦所指出的那樣：“只傳授科學(xué)知識(shí)和技術(shù)的科學(xué)教育是片面的。。。。。。用實(shí)驗(yàn)解決科學(xué)問(wèn)題，使各項(xiàng)智力因素皆得到發(fā)展，故科學(xué)實(shí)驗(yàn)是全面科學(xué)教育的一種最有效的教育形式?！睂?shí)驗(yàn)教學(xué)有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和勇于開(kāi)拓、團(tuán)結(jié)協(xié)作的創(chuàng)新精神及觀察、思維、實(shí)踐等創(chuàng)造能力。

因此，“科學(xué)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)探究的主要方式”，它既是科學(xué)探究的構(gòu)成要素，又是科學(xué)探究其他要素在科學(xué)教學(xué)中得以實(shí)施的重要活動(dòng)載體?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)教育中發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究能力不可或缺的重要途徑，它對(duì)促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，具有其他教學(xué)手段無(wú)法代替的特殊重要作用。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索與應(yīng)用

科學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，科學(xué)實(shí)驗(yàn)中各種生動(dòng)鮮明的科學(xué)現(xiàn)象，能激起學(xué)生的強(qiáng)烈的興趣和求知欲，一些新穎、奇特的現(xiàn)象，更能使學(xué)生以強(qiáng)烈的感官刺激，增強(qiáng)學(xué)生大腦皮層的興奮性，促使學(xué)生高效地進(jìn)行學(xué)習(xí)。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的資源不妨積極利用起來(lái)，通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)一些問(wèn)題情境，激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的意識(shí)，體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，培養(yǎng)科學(xué)探究的能力。

案例：實(shí)驗(yàn)延伸——空氣中氧氣成分的測(cè)定

（1）如圖1裝置所示，現(xiàn)在集氣瓶里加入少量水，再把剩余的容器用記號(hào)劃成5等份。

（2）點(diǎn)燃燃燒匙內(nèi)的紅磷，立即塞緊瓶塞，觀察現(xiàn)象1。

（3）待冷卻到室溫后，振蕩集氣瓶，打開(kāi)導(dǎo)管上的夾子，出現(xiàn)現(xiàn)象2。

（4）點(diǎn)燃火柴放入集氣瓶?jī)?nèi)，觀察現(xiàn)象3。

（5）同時(shí)設(shè)置以下實(shí)驗(yàn)習(xí)題，加深對(duì)課本知識(shí)的理解。

①用文字描述觀察到的現(xiàn)象：現(xiàn)象1 ________；現(xiàn)象2_______ ；現(xiàn)象3 _______；

②這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是 _______。

③這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明N₂具有_______、_______性質(zhì)。

④能否用硫、木炭、鐵絲、蠟燭代替白磷？為什么？

⑤如果進(jìn)入的水達(dá)不到試管體積的1/5，試分析可能有那幾種原因？（至少寫(xiě)出三條理由。）

案例：自主探究——證明CO₂與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)

1.問(wèn)題情境

在“探索堿的性質(zhì)”中，教師通常會(huì)有下列活動(dòng)與探究?jī)?nèi)容：通過(guò)演示二氧化碳與氫氧化鈣的反應(yīng)，導(dǎo)出二氧化碳與氫氧化鈉的反應(yīng)是2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O，但是學(xué)生對(duì)這種甲推至乙的簡(jiǎn)單類(lèi)比存有疑問(wèn)，可能會(huì)提出問(wèn)題“怎樣證明二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生了反應(yīng)？”

2.實(shí)驗(yàn)設(shè)想

對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)思考性，開(kāi)放性很強(qiáng)的問(wèn)題，學(xué)生提出的實(shí)驗(yàn)設(shè)想可能正確，也可能不合理。學(xué)生可在教師的引導(dǎo)下圍繞“驗(yàn)證有新物質(zhì)生成”這一切入點(diǎn)展開(kāi)思考，學(xué)生可能提出的設(shè)想有：

①向氫氧化鈉溶液中加入酚酞，根據(jù)溶液顏色是否由紅色變成無(wú)色來(lái)判斷。

②在通入二氧化碳后，向溶液中加入稀鹽酸，根據(jù)氣體有無(wú)來(lái)判斷。

③在通入二氧化碳后，向溶液中加入澄清的石灰水，根據(jù)有無(wú)沉淀來(lái)判斷。

……

以上設(shè)想不一定成立，可以通過(guò)討論來(lái)論證其合理性，也可以讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)探究中的現(xiàn)象來(lái)反思。

3.實(shí)驗(yàn)探究與結(jié)論

按第①種方法實(shí)驗(yàn)，最終酚酞仍呈紅色。說(shuō)明二氧化碳與氫氧化鈉溶液沒(méi)有發(fā)生反應(yīng)。

按第②種方法實(shí)驗(yàn)，有沉淀生成。說(shuō)明二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)了生成碳酸鈉。

按第③種方法實(shí)驗(yàn)，有氣體生成。說(shuō)明二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)了生成碳酸鈉。

第②、第③種方法的結(jié)論是一致的，需要反思的是第①種設(shè)想中的問(wèn)題 。設(shè)想①的支撐點(diǎn)是“碳酸鈉不能使酚酞變紅”，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)這不是經(jīng)驗(yàn)，而是一種主觀論斷，現(xiàn)在成了懷疑點(diǎn)，需要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

4.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

向碳酸鈉溶液中假如幾滴酚酞，溶液呈紅色。

這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果不僅徹底推翻了第①種設(shè)想的理論依據(jù)，還可以讓學(xué)生得出“鹽溶液不一定呈中性”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

案例：引導(dǎo)創(chuàng)新——啟普發(fā)生器的再設(shè)計(jì)我們?cè)谥v制備氫氣的時(shí)候介紹了啟普發(fā)生器，給同學(xué)們分析如圖3的啟普發(fā)生器的思維方法后，同學(xué)們很快認(rèn)識(shí)到啟普發(fā)生器是利用固體不動(dòng)，液體動(dòng)的原理，設(shè)計(jì)出隨開(kāi)隨停的裝置。這時(shí)，老師激勵(lì)同學(xué)，我們能不能設(shè)計(jì)出一種新的裝置，也能達(dá)到隨開(kāi)隨停的目的呢？通過(guò)充分討論，查找資料，請(qǐng)教他人后，同學(xué)設(shè)計(jì)出如圖4的“液動(dòng)固體不動(dòng)的新裝置”。

這樣，可以打破學(xué)生的思維定勢(shì)，給學(xué)生創(chuàng)造出展示自己聰明才智的平臺(tái)，學(xué)生在輕松愉快的教學(xué)環(huán)境下，積極地去思考、探索，迸發(fā)出更多的智慧和靈感，培養(yǎng)了學(xué)生良好的思維和創(chuàng)新能力。

三、開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)施科學(xué)教育的一種有效形式，科學(xué)實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是，嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，有利于培養(yǎng)學(xué)生觀察問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，還有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的積極性。是科學(xué)教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

1.有利于強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和注意力

在初中科學(xué)課的第一節(jié)的教學(xué)中，我沒(méi)有急于講課本的內(nèi)容，而是演示了白紙作畫(huà)（酚酞遇堿變紅色），清水變牛奶（向澄清的石灰水中吹氣），海底火山（白磷在水下燃燒），燒不壞的手帕（點(diǎn)燃浸濕75%酒精的手帕）等興趣實(shí)驗(yàn)。奇妙的變化激發(fā)學(xué)生極大的興趣，使得學(xué)生樂(lè)于接受課堂教學(xué)，同時(shí)高度集中注意力。

2.有利強(qiáng)化學(xué)生的觀察能力

在科學(xué)的學(xué)習(xí)中，優(yōu)秀學(xué)生必備素質(zhì)之一便是要具有良好的觀察能力。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，始終在培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力。

3.有利于強(qiáng)化學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不妨將一些演示實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生實(shí)驗(yàn)，或者將習(xí)題改為實(shí)驗(yàn)。這樣不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，而且還會(huì)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)注意的問(wèn)題

1.突出探究意識(shí)

大力開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究，是科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體現(xiàn)和落實(shí)科學(xué)探究教學(xué)思想的重要方面。突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探究意識(shí)，目的是培養(yǎng)學(xué)生探究的習(xí)慣和能力。在教學(xué)中教師針對(duì)教材內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生認(rèn)知水平設(shè)計(jì)出一個(gè)個(gè)問(wèn)題；學(xué)生在教師引導(dǎo)下，提出假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在問(wèn)題解決過(guò)程中獲得知識(shí)，培養(yǎng)能力，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法、態(tài)度。同時(shí)需要明確，科學(xué)探究是學(xué)習(xí)的主要方式，但不是唯一方式。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)當(dāng)有選擇性地進(jìn)行適時(shí)實(shí)驗(yàn)探究。

2.突出學(xué)生的主體性

教學(xué)的主體是學(xué)生，因而我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)提倡開(kāi)放意識(shí)。設(shè)置開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，讓學(xué)生參與思考、討論、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生操作能力、思維能力、探究能力等。例如：學(xué)習(xí)酸的時(shí)候，可以請(qǐng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)區(qū)分濃鹽酸和濃硫酸，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)科學(xué)，合理的方案。。

3.體現(xiàn)環(huán)保意識(shí)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方向之一是在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中滲透環(huán)保意識(shí)、防治污染問(wèn)題。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，廢氣、廢液、廢渣等處理，以及尾氣的吸收是非常重要的，必不可少的。因此，能否在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，想方設(shè)法從頭到尾很少產(chǎn)生甚至不產(chǎn)生對(duì)環(huán)境和人類(lèi)有污染和危害的物質(zhì)呢？能否在實(shí)驗(yàn)的方法和原料的選擇上得到改進(jìn)呢？當(dāng)然是可以。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要滲透環(huán)保教育，綠色科學(xué)教育，提高學(xué)生關(guān)心環(huán)境意識(shí)、感受科學(xué)對(duì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要性，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感。

隨著當(dāng)前課程改革的不斷推進(jìn)，科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在科學(xué)教育中的作用日益凸顯，因此，師資水平的高低，教學(xué)設(shè)備的配置，創(chuàng)新觀念的革新都對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了挑戰(zhàn)。面對(duì)挑戰(zhàn)我們應(yīng)當(dāng)克服現(xiàn)實(shí)中的種種困難，在教育教學(xué)工作中致力于讓每一個(gè)學(xué)生學(xué)會(huì)思維，學(xué)會(huì)思考，成為一個(gè)智慧的人，一個(gè)真正受過(guò)教育的人。【e】（浙江省富陽(yáng)市富春中學(xué) 311400）