科學（浙教版）教材實驗有效性的探究

張偉燕

摘 要：有效教學是課程改革的熱點，初中科學是一門以實驗為基礎(chǔ)的綜合課程，實施有效的實驗教學，不僅要在認識上不斷提高，更要在內(nèi)容、方法和器材等方面進行必要的變革，再從邏輯推理、質(zhì)疑探究等方面著手，逐步實現(xiàn)從實驗驗證到理性思維的跨越，以體現(xiàn)科學教育的本質(zhì).

關(guān)鍵詞：科學 教學 有效性 教材實驗

有效教學是我們一直重視并研究的課題.三百年前，捷克教育家夸美紐斯就曾提出要“尋找一種有效的教學方式，使教師可以教得少，學生可以學得多”.

科學課程是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科，為了更好地提高學生的素養(yǎng).浙教版《科學》教材編入的實驗不僅在數(shù)量上比舊教材多，而且實驗的內(nèi)容取材新穎、貼近生活、生動活潑、趣味性強、材料易找、操作簡便，更適合在各校普遍實施.

但在實驗教學中，實驗有效性和教材本身的意圖有一定的距離.我們常?？吹接械膶嶒炚n是為做實驗而實驗，而忘了這個實驗在課堂教學中應(yīng)起的作用，特別是大量的課堂實驗教學未能充分發(fā)揮實驗應(yīng)有的功能，造成實驗效果低下.

一、教材實驗有效性的現(xiàn)狀

人們往往把有效教學理解為“花最少的時間教最多的知識”.簡單地認為“分數(shù)高就是最有效”.事實上，所謂“有效”，是指教師通過一段時間的教學后，學生實際所獲得的具體進步和發(fā)展.

科學課程改革之初，我們常常為科學課中的變化而驚喜：實驗多了，課堂上的對話多了，學生也活躍起來了.但在“活躍的課堂”背后，實驗教學開展情況如何？學生學得如何？是否發(fā)揮了其應(yīng)有的功能？帶著這些疑問，近一年來，我們設(shè)計了“科學教材實驗完成情況的教師調(diào)查表”對我校的七、八年級實驗教學情況進行了調(diào)查.我們認為，實驗教學目前還存在以下問題：

1.實驗內(nèi)容和形式的選擇盲目

無論課本中的實驗是否符合學生的實際，都是嚴格按教材中的方案執(zhí)行，教師缺乏對教材中的實驗進行甄別和整合的能力；對教材中的實驗方案麻木迷信，缺乏修改和完善的勇氣.實驗的方式選擇無原則，一味強調(diào)讓學生動手，而忽略了對學生思維嚴密性的培養(yǎng).出現(xiàn)學生分組實驗一定就比演示實驗效果好的極端化認識；出現(xiàn)了逢公開課必有分組實驗的現(xiàn)象，有明顯的“趕時髦”傾向.甚至認為一節(jié)課缺少了學生分組實驗就不是新課程，就不能體現(xiàn)科學的探究本質(zhì).

2.實驗教學中缺少有效的教學策略

（1）演示實驗缺少層次性，不利于實驗功能的發(fā)揮.對于同一概念或規(guī)律的多個演示實驗，常未作出精心的選擇和有序安排.

（2）演示實驗的設(shè)計太巧妙，實驗結(jié)果總在預(yù)料中，使學生的思維未真正參與到實驗中.

（3）學生分組實驗出現(xiàn)了兩個極端現(xiàn)象：機械式的探究和放羊式的探究.

（4）實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)的處理不當.

當一些實驗出現(xiàn)與“課堂要求”不符的意外現(xiàn)象時，教師往往回避，將學生的感受放在一邊.這樣我們的課堂看起來是完整的、高效的，但實際上卻失去了許多極具價值的課堂生成資源，同時也不利于培養(yǎng)學生的科學精神和科學態(tài)度，因此課堂教學仍是低效的.

3.實驗裝置缺乏改進與創(chuàng)新

實驗裝備是實驗教學順利成功的保障，沒有合適的實驗器材就很難令實驗教學高效.例如導(dǎo)體和絕緣體相互轉(zhuǎn)化的實驗，教材以玻璃為材料，用酒精噴燈加熱.如果改用熱敏電阻代替玻璃，用火柴點燃，實驗現(xiàn)象就十分明顯.

二、問題實驗的改進對策

科學課程的目標是提高未來公民的科學素養(yǎng).實驗教學不僅能幫助學生理解科學知識，還能幫助學生理解科學技術(shù)和社會復(fù)雜的互動關(guān)系，培養(yǎng)學生的科學探究能力，體驗和養(yǎng)成科學思維方式，初步形成科學精神.

（一）合理選擇和安排實驗內(nèi)容及實驗形式

實驗教學如何提高效益？首先要問這個實驗有沒有必要做？如果對于學生在生活中有著大量生活體驗的且學生的認識是沒有偏差的現(xiàn)象，學生用其生活經(jīng)驗再加上簡單的邏輯推理就能一目了然的，就沒有必要再花時間去重復(fù)、去驗證，否則就是徒勞的.

案例1：《血管阻塞對血液流動的影響》的實驗，其目標是利用血管栓塞模型模擬膽固醇等脂類物質(zhì)在血管壁堆積對血液流動的影響，而實際上學生只要看圖就能明白膽固醇等脂類物質(zhì)在血管壁堆積會導(dǎo)致血液流動減慢，如果我們不考慮教學實際安排一節(jié)課進行探究，那么只能是勞民傷財.

當然，在實驗形式的選擇上，更要注意切合教學實際，不是只有分組實驗就是最好的.

（二）優(yōu)化實驗教學程序

有效的教學策略是實驗發(fā)揮最大功效的保證，影響實驗教學效率的因素除了實驗內(nèi)容和實驗方式之外，還與實驗教學程序的優(yōu)化有關(guān).

1.巧用實驗糾正學生錯誤的前概念

心理學家皮亞杰認為：學生的學習是新知識與學生原有認知結(jié)構(gòu)通過同化而實現(xiàn)的.美國教育心理學家奧蘇伯爾也把學生的原有認知結(jié)構(gòu)強調(diào)到十分重要的位置，他說：“如果讓我把教育心理學歸為一句話，吾將一言以蔽之，那就是學生已經(jīng)知道些什么，并因此教學.”建構(gòu)主義強調(diào)“學生不是空著腦袋走進課堂的”.前概念是原有認知中的一部分，對教師和學生來說是一種資源，但它并非全是正確的.在科學教學中，教師應(yīng)該注重了解學生頭腦中的前概念，把它作為讓學生理解新知識的“生長點”，引導(dǎo)學生從原有的前概念中生長出新的科學概念.

案例2：在上《力的存在》這節(jié)課時，學生往往認為接觸的物體間存在力的相互性，而沒有直接接觸的物體間就沒有力的相互性.舉例磁鐵能吸引鐵釘，并追問學生：鐵釘能否吸引磁鐵？學生往往認為不能.為解決學生頭腦中的錯誤的前概念.我們可以演示“鐵釘吸引磁鐵”的實驗，但該實驗材料要精心選擇，以充分發(fā)揮實驗的功能.實驗室提供的磁鐵沒有效果，我就到市場中挑選了磁性較強的小磁鐵，再找大約10厘米左右的鐵釘，這樣兩者相距一定距離，鐵釘也能吸引磁鐵.這就巧用實驗糾正了學生錯誤的前概念.

2.巧用演示實驗的“失敗”，激發(fā)學生積極的內(nèi)驅(qū)力.

演示實驗通常是教師演示，學生觀察.教師課前對實驗精心準備，確保實驗萬無一失，這本來是教師教學細致嚴謹?shù)暮昧晳T，無可厚非.但如果每次的演示實驗都是一帆風順的話，課堂中就少了跌宕起伏的刺激，學生對實驗的興趣就會日漸衰退，慢慢地學生就會成為純粹的觀察者，忘了自己也是實驗的參與者.

案例3：在《電生磁》的教學中，通常情況下，教師會先講奧斯特發(fā)現(xiàn)通電直導(dǎo)線周圍存在磁場的故事，然后再演示奧斯特實驗，讓學生通過觀察來認識并接受科學事實.殊不知，在這樣的課堂中學生處于被動觀察的地位，學生停留在接受事實、記住實驗現(xiàn)象的層面，學生的思維活動量很有限.如果我們換一種教學方式，在實驗前創(chuàng)設(shè)懸念，先問學生磁體在它的周圍能否產(chǎn)生磁場，那么不用磁體能否產(chǎn)生磁場？學生看了書上的介紹，就會說通電直導(dǎo)線能產(chǎn)生磁場.教師就請學生上臺演示，結(jié)果小磁針不能轉(zhuǎn)動，學生就會陷入深思，難道書上錯了，教師就問：“是書上錯了，還是有其他原因？如果是我們的實驗操作的原因，可能是哪方面出了問題？”學生會作出各種猜測：“可能是小磁針有問題，可能是小磁針放置的位置有問題，也可能是電流太小的緣故.”然后讓學生用實驗不斷地探索問題的根源.

可見，演示實驗的失敗并非都是壞事，只要教師利用好這些發(fā)生在學生眼皮下的活生生的問題，引導(dǎo)學生分析問題，鼓勵學生參與解決問題，最后在全班同學合作和努力下使實驗獲得成功.在分析、解決問題的過程中，讓學生感受到科學本來就是不斷嘗試失敗，在失敗中不斷獲取教訓的一個曲折的探究過程.這樣的教學設(shè)計讓學生離真實的科學更近，同時也更有利于激發(fā)學生積極的內(nèi)驅(qū)力.

3.注重實驗與思維的結(jié)合

科學概念的形成離不開思維，而邏輯推理是培養(yǎng)學生思維能力的關(guān)鍵.學生在實驗等感性認識的基礎(chǔ)上，對感性材料進行思維加工，進而形成科學概念.這是一種創(chuàng)造性的腦力勞動，不僅需要運用抽象思維，而且需要依賴于形象思維和直覺思維，依賴于各種思維方法的綜合運用.

案例4：曹沖稱象的故事發(fā)生在公元200年，聰明的曹沖提出的用船稱大象的辦法在科學測量中叫做“等量替換法”.一般人只看到曹沖幫助大人做好事這一傳統(tǒng)美德，卻忽略了它是一種行之有效的科學思維方法.古希臘的阿基米德，一開始并沒有想到要設(shè)法去收集那一部分剛好由于物體的浸入而被溢出的液體，是邏輯推理促使他進行再次實驗，從而發(fā)現(xiàn)了舉世聞名的“阿基米德”原理，成為偉大的數(shù)學家和科學家.

可見，掌握一種科學思維方法比多做幾道題重要得多.

（三）不斷地改進與創(chuàng)新實驗裝置

實驗裝備是實驗教學順利進行的保障，沒有合適的實驗器材就很難令實驗教學高效.然而，新課程下的科學實驗，從內(nèi)容、數(shù)量到形式都有較大的變化，特別是地理、生物等邊緣學科的實驗大量增加.這一新的變化，對科學教師提出了新的挑戰(zhàn)，要求科學教師具備改進和創(chuàng)新實驗的意識和能力.

案例5：探究《植物蒸騰》的實驗，課本用到了水銀，水銀不但有毒，并且密度很大，顏色不明顯，所以很難看清液面上升.我用紅墨水代替水銀，為了看清上升的水柱，我還用空氣把紅墨水和清水隔開.由于水的密度比水銀的密度小得多，不僅實驗現(xiàn)象明顯，而且比較環(huán)保.

從以上案例可以看出：同樣的課題，用不同的實驗材料，教學效果相差甚遠.選擇實驗，應(yīng)盡可能選擇那些學生熟悉的實驗材料，使實驗程序簡單、現(xiàn)象明顯，以提高實驗的效率.

（四）正確對待實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)

實驗中有時出現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)不準、實驗現(xiàn)象偏差，甚至實驗失敗，這是難免的，因為實驗是在現(xiàn)實的環(huán)境中進行，有許多影響實驗的不確定因素是難以控制的.關(guān)鍵是教師要正確面對實驗的誤差與失敗.

案例6：在《探究感應(yīng)電流的大小與哪些因素有關(guān)》的實驗中，采用學生分組實驗進行探究.當有的組在研究中發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線切割速度越大，電流表的指針偏轉(zhuǎn)的角度越小，從而得出了導(dǎo)線的切割速度越大感應(yīng)電流越小這一錯誤的結(jié)論.教師就以學校的電流表不準確為由加以唐塞，硬生生地把學生的實驗結(jié)論推翻.此時學生納悶、迷惑、不知所措.相反如果從能量的角度加以分析，學生就會發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線的切割速度越大感應(yīng)電流應(yīng)該越大，從而引導(dǎo)學生再實驗再觀察，這樣學生就不難發(fā)現(xiàn)，其原因是電流表指針顯示電流需一段時間，如果將兩次導(dǎo)線的切割速度再放慢些，便會得到正確的結(jié)論.

參考文獻：

［1］陳志偉、賈秀英.中學科學教育［M］.杭州：浙江大學出版社，2001.

［2］方紅峰.實驗教學在新課程中地位和作用的再認識［J］.中國教育技術(shù)裝備，2006，（10）.

［責任編輯：廖銀燕］