如何優(yōu)化和改良初中科學(xué)演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)置

摘 要：科技和教學(xué)手段的發(fā)展和進(jìn)步，要求教師打破課本中沿襲相用的演示實(shí)驗(yàn)方法，因地制宜、就地取材地對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)改組，使學(xué)生通過積極參與和形象觀察，理解知識(shí)，掌握技能，從而讓學(xué)生產(chǎn)生深刻的印象，提高課堂效率。

關(guān)鍵詞：初中科學(xué)；演示實(shí)驗(yàn)；形象直觀；多媒體

科學(xué)是將傳統(tǒng)的物理、化學(xué)、生物、地理等學(xué)科整合在一起的一門課程，這其中許多知識(shí)點(diǎn)需要用演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生通過觀察來認(rèn)識(shí)現(xiàn)象、掌握技能。所以，在課堂教學(xué)中，教師要盡可能地創(chuàng)造條件將實(shí)驗(yàn)過程、現(xiàn)象和結(jié)果清晰、準(zhǔn)確地展示給學(xué)生。但是，隨著科技和教學(xué)手段的發(fā)展和進(jìn)步，抑或因?yàn)楦鞣N主客觀因素的限制，這就需要教師打破課本中沿襲相用的演示實(shí)驗(yàn)方法，在遵循趣味性、簡便性、直觀性、科學(xué)性和參與性的基礎(chǔ)上對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)改組，以便于學(xué)生在積極參與和形象觀察的基礎(chǔ)上理解知識(shí)，掌握技能。鑒于此，筆者總結(jié)多年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對如何優(yōu)化演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行歸納和總結(jié)。

一、增強(qiáng)趣味性，激發(fā)學(xué)生興趣

初中生活潑好動(dòng)，注意力不容易集中。因此，如果教師一味地按教材中既定的實(shí)驗(yàn)程序，學(xué)生的思路就被禁錮了，根本無法激發(fā)學(xué)生的探索興趣，無法吸引學(xué)生的注意力，學(xué)習(xí)知識(shí)和提升技能便成了無根之木，增強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)的趣味性還能加深學(xué)生對知識(shí)概念和規(guī)律的記憶。比如，筆者在教學(xué)《大氣壓》內(nèi)容時(shí)，學(xué)生普遍對大氣壓強(qiáng)這一概念感到抽象不容易理解。于是，筆者在教學(xué)課堂上設(shè)置大小試管的實(shí)驗(yàn)：將小試管套在大試管里，倒置，小試管受重力落下，如此不可思議的動(dòng)作，學(xué)生都很好奇，不知道下一步要做什么。這時(shí)筆者將大試管內(nèi)灌滿水，再把小試管底向下放進(jìn)去，這時(shí)可以給學(xué)生抖包袱：大家說倒置的話，小試管會(huì)像剛才那樣掉下嗎？學(xué)生的興趣陡然被激活。這時(shí)，筆者倒置試管，放開大試管口，大家驚奇地發(fā)現(xiàn)小試管不但沒有突然掉下，還隨著水往下滴而緩緩上升呢，這時(shí)在大家好奇心的基礎(chǔ)上，我們再及時(shí)點(diǎn)撥這是大氣壓的作用。如此設(shè)計(jì)不但懸疑跌宕，而且趣味十足，讓學(xué)生過足了探索癮，對大氣壓產(chǎn)生了深刻印象，達(dá)到了教學(xué)目的。

二、設(shè)置簡便易行，節(jié)約課堂時(shí)間

科學(xué)實(shí)驗(yàn)演示就是為了讓學(xué)生通過形象直觀的實(shí)驗(yàn)過程和現(xiàn)象來理解客觀現(xiàn)象和科學(xué)概念，但是演示實(shí)驗(yàn)也不能占有太多的課堂時(shí)間，因此，改進(jìn)以操作簡便易行、儀器結(jié)構(gòu)簡單和演示過程、導(dǎo)出結(jié)論簡單明了為追求目標(biāo)。只有這樣改進(jìn)才能有效節(jié)約課堂時(shí)間，便于推廣和操作運(yùn)用，更易于觀察和理解概念、知識(shí)生產(chǎn)和發(fā)展的過程。

例如，在學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室制取CO2的方法后，大家都知道鹽酸和碳酸鈣反應(yīng)就能生成CO2氣體，這時(shí)為了引導(dǎo)應(yīng)用，筆者就指導(dǎo)學(xué)生通過該原理設(shè)置實(shí)驗(yàn)探析牙膏中碳酸鈣的含量。大家通過探討總結(jié)，得出測定方法：將一定量牙膏與一定量的鹽酸反應(yīng)，通過測量反應(yīng)后總減少的質(zhì)量，測算出二氧化碳的質(zhì)量，從而計(jì)算出牙膏中碳酸鈣的含量。

這樣設(shè)計(jì)不但有利于學(xué)生從直觀上理解并掌握測定物體中某元素或物質(zhì)含量的技巧，而且培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力。簡便的演示節(jié)約了課堂時(shí)間，激發(fā)了學(xué)生興趣，豐富了課堂內(nèi)容，讓學(xué)生產(chǎn)生了深刻的印象。

三、推理嚴(yán)密細(xì)致，實(shí)驗(yàn)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)

科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)是任何學(xué)科的治學(xué)基礎(chǔ)，同時(shí)也是學(xué)科教育的立足點(diǎn)。所以，我們改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)的第一重要前提就是科學(xué)嚴(yán)密。這里用物理中的液面氣壓與沸點(diǎn)的關(guān)系做例子，許多教師都這樣演示實(shí)驗(yàn)：將燒瓶中的水沸騰后，量取沸水溫度，而后停止加熱，一會(huì)水停止沸騰，這時(shí)再從燒瓶中抽走一些空氣，這時(shí)我們會(huì)看到水又沸騰了，以此來說明液體沸點(diǎn)隨著氣壓減小而降低。在實(shí)際操作中經(jīng)常有教師自作聰明在此實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行發(fā)揮：恢復(fù)氣壓，再加熱讓水沸騰，然后密封并往里打氣，這時(shí)大家會(huì)發(fā)現(xiàn)原本沸騰的水平靜了下來，以此來證實(shí)液體沸點(diǎn)隨氣壓增大而增高。然而這樣并不嚴(yán)密，會(huì)給學(xué)生留下這樣的口實(shí)：如果學(xué)生理解成是打進(jìn)的冷空氣讓水停止沸騰的，我們豈不會(huì)啞口無言？

鑒于此，為了保證實(shí)驗(yàn)的科學(xué)嚴(yán)密性筆者是這樣改良的：將甲乙兩個(gè)同樣的燒瓶中都灌入等質(zhì)量同溫度的水，在鐵架臺(tái)上固定好，然后用酒精燈同時(shí)加熱至沸騰后先移走燒瓶甲的酒精燈，稍稍則甲燒瓶中的水不再沸騰，這時(shí)將燒瓶中甲的一些空氣抽到正在沸騰的燒瓶乙中，于是我們就會(huì)看到燒瓶甲中的水又開始沸騰而燒瓶乙中的水則安靜下來。如此改進(jìn)，排除了干擾，讓實(shí)驗(yàn)對比性更強(qiáng)烈、更明顯，突出了教學(xué)效果，加深了學(xué)生印象。

四、過程形象直觀，便于觀察認(rèn)知

演示實(shí)驗(yàn)是為了引導(dǎo)學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)過程和現(xiàn)象理解并掌握科學(xué)規(guī)律。因此，改良演示實(shí)驗(yàn)也必須遵循形象直觀原則，過程要求清晰，現(xiàn)象不能模糊，對比務(wù)必明顯。例如，筆者在引導(dǎo)大家學(xué)習(xí)“細(xì)胞分裂”時(shí)，囿于我們無法用肉眼對生物細(xì)胞內(nèi)的微觀現(xiàn)象進(jìn)行觀察，而如果只憑教師死板的解說和教材上的圖例學(xué)生也根本不能產(chǎn)生形象理解和認(rèn)知。因此，我們可以讓學(xué)生通過顯微鏡放大到視頻或者投影儀上，最好是我們將細(xì)胞的分裂過程通過動(dòng)畫的形式演示給大家。如此設(shè)計(jì)，形象直觀，可操作性強(qiáng)，深得學(xué)生歡迎。

五、鼓勵(lì)共同參與，打造合作氛圍

新課改要求我們一線科學(xué)教師必須幫助學(xué)生樹立起強(qiáng)烈的動(dòng)手參與意識(shí)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)觀，為學(xué)生的自主發(fā)展提供廣闊的空間和適宜的氛圍。改良傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)，同時(shí)還要注意讓學(xué)生都有參與的空間和時(shí)間，這樣才能變被動(dòng)為主動(dòng)，讓學(xué)生感受科學(xué)過程，掌握科學(xué)知識(shí)。長期以來教師做、學(xué)生看的科學(xué)實(shí)驗(yàn)演示，讓學(xué)生感到被動(dòng)，缺乏熱情和積極性，沒有參與就會(huì)對其中的細(xì)節(jié)漠視，不利于大家對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生深刻的理解和認(rèn)識(shí)。這就要求一線科學(xué)教師必須有計(jì)劃地設(shè)置一些讓大家都能參與其中的實(shí)驗(yàn)，在教師的指導(dǎo)下讓學(xué)生猜想，然后動(dòng)手實(shí)踐來驗(yàn)證自己的猜想，這樣不僅可以讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)技能，養(yǎng)成科學(xué)的學(xué)習(xí)方法和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，最主要的是能加深學(xué)生對科學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律的理解，更好地掌握科學(xué)概念和科學(xué)過程，最終提升課堂效率。

六、開放探究形式，實(shí)驗(yàn)結(jié)合討論

為了活躍課堂氣氛和吸引學(xué)生的注意力，筆者建議，教學(xué)實(shí)踐中通過多種方式來引導(dǎo)學(xué)生自主參與教學(xué)活動(dòng)，諸如，讓學(xué)生通過自主研讀、討論交流、探索實(shí)驗(yàn)和評(píng)議展示等教學(xué)流程和手段，爭取為學(xué)生創(chuàng)造自主學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，進(jìn)一步激發(fā)他們學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生靜下心來仔細(xì)研究教學(xué)內(nèi)容，多交流、勤動(dòng)手，讓大家在分析、比較、抽象、綜合、推理和概括中得出結(jié)論。

比如，我們引導(dǎo)大家探索金屬的化學(xué)性質(zhì)時(shí)，為了讓學(xué)生對金屬的不同屬性產(chǎn)生深刻印象，筆者設(shè)置了三組對比實(shí)驗(yàn)：

1.教師分別演示鎂條、鋁和鐵與氧氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，讓大家通過觀察現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)金屬的活性順序和化學(xué)性質(zhì)，然后學(xué)會(huì)運(yùn)用金屬活動(dòng)性順序來理解生活中有關(guān)的化學(xué)問題。

2.分A、B兩組做金屬與酸的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)：A組做鎂、鋅、鐵、銅與同濃度鹽酸的反應(yīng)，B組做鎂、鋅、鐵、銅與同濃度硫酸的反應(yīng)，通過現(xiàn)象比較幾種金屬的活動(dòng)性。

3.分三個(gè)小組進(jìn)行鋁與硫酸銅溶液、銅與硝酸銀溶液、銅與硫酸鋁溶液三個(gè)實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象，分析歸納出幾種金屬的活動(dòng)性順序。

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探索和自主演化推理，再進(jìn)行討論、交流，取長補(bǔ)短，相互啟發(fā)，然后我們再及時(shí)加以講解點(diǎn)化，就可以讓學(xué)生在多重感官立體刺激的狀態(tài)下學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)了。如此多樣化的統(tǒng)一流程，不但有利于活躍課堂氣氛，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生在比較、分析、綜合、抽象、推理、概括的基礎(chǔ)上積極思考總結(jié)正確結(jié)論的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣。

七、活用多媒體，虛擬實(shí)驗(yàn)有優(yōu)勢

眾所周知，許多科學(xué)實(shí)驗(yàn)具有即時(shí)性和抽象性，因此，可以借助多媒體集影像一體的優(yōu)勢將化學(xué)概念和化學(xué)過程真實(shí)地展現(xiàn)出來，有助于從多角度、立體層面激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和探索化學(xué)的興趣。多媒體可以模擬微觀化學(xué)現(xiàn)象，能將課堂上常規(guī)方法無法觀察的實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果明確地展現(xiàn)給學(xué)生，為大家創(chuàng)設(shè)一個(gè)色彩斑斕、逼真形象的化學(xué)信息世界，以此刺激學(xué)生多感觀參與化學(xué)學(xué)習(xí)和探究，強(qiáng)化理解能力，給大家留下深刻的印象。

如，教學(xué)電學(xué)知識(shí)時(shí)，一般情況下教師只能通過桌面上的宏觀實(shí)驗(yàn)演示給大家，通過電極、導(dǎo)線、電流表等裝置和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來讓學(xué)生想象電流的傳導(dǎo)。在這個(gè)過程中，學(xué)生是無法觀察到電流的微觀世界，很難形象理解電子怎樣進(jìn)行定向轉(zhuǎn)移而形成電流的。因此，筆者建議借助多媒體動(dòng)畫技術(shù)將微觀世界的變化形象地展現(xiàn)給大家，讓學(xué)生能清楚地觀察到動(dòng)畫模擬電子如何通過原電池的負(fù)極流向正極，深化了學(xué)生的認(rèn)識(shí)和理解，為準(zhǔn)確掌握知識(shí)要點(diǎn)提供方便。

另外，科學(xué)中的許多化學(xué)反應(yīng)都是瞬間完成的，教師無法通過普通的演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生捕捉信息、觀察現(xiàn)象，另外，許多化學(xué)反應(yīng)會(huì)涉及有毒的、危險(xiǎn)性比較大的化學(xué)藥品，這時(shí)都需要借助多媒體將化學(xué)實(shí)驗(yàn)直觀、形象地展現(xiàn)給學(xué)生，幫助學(xué)生提升學(xué)習(xí)和探索欲望，深化理解和認(rèn)識(shí)?？傊柚嗝襟w輔助教學(xué)，我們可以動(dòng)態(tài)模擬和研習(xí)整個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，可以暫停或慢放來仔細(xì)觀察和對比化學(xué)反應(yīng)過程和化學(xué)現(xiàn)象，可以通過控制播放化學(xué)反應(yīng)的速度，調(diào)節(jié)反應(yīng)變化的快慢，達(dá)到便于學(xué)生觀察和思維的效果。

以上是筆者針對初中課堂科學(xué)演示實(shí)驗(yàn)改良的幾點(diǎn)原則性認(rèn)識(shí)和總結(jié)?？茖W(xué)作為一門實(shí)驗(yàn)性比較強(qiáng)的學(xué)科，一定有很多時(shí)候需要教師通過實(shí)驗(yàn)來引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)現(xiàn)象，掌握規(guī)律。然而，教師也不能拘泥于教材或者傳統(tǒng)中的操作來敷衍課堂，教師要根據(jù)實(shí)際學(xué)情，因地制宜地改進(jìn)實(shí)驗(yàn)過程，讓實(shí)驗(yàn)更科學(xué)、更直觀、更簡便易行，從而讓學(xué)生產(chǎn)生深刻的印象，提高課堂效率。

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（作者單位 浙江省平湖市行知中學(xué)）