優(yōu)化科學(xué)實驗教學(xué)的探討

摘 要： 科學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。在教學(xué)中，實驗不僅在使學(xué)生理解和鞏固科學(xué)基礎(chǔ)知識、培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力等方面有十分重要的意義，而且是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣的源泉，所以加強實驗教學(xué)是提高科學(xué)教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。然而，大量的資料信息表明：中國基礎(chǔ)教育在落實過程中最為突出的弊端之一，就是教師忽視了對學(xué)生進行動手能力的培養(yǎng)。作者結(jié)合“學(xué)習(xí)金字塔理論”，再多次嘗試新的其他實驗教學(xué)方法后，總結(jié)并介紹了優(yōu)化實驗教學(xué)的幾個要點。

關(guān)鍵詞： 科學(xué)實驗教學(xué) 學(xué)習(xí)金字塔 動手能力 創(chuàng)造能力

一

科學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，在教學(xué)上，實驗不僅在使學(xué)生理解和鞏固科學(xué)基礎(chǔ)知識、培養(yǎng)分析和解決問題的能力等方面有十分重要的意義，而且是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣的源泉。所以加強實驗教學(xué)是提高科學(xué)教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。然而，大量的資料信息表明：中國基礎(chǔ)教育在落實過程中突出的弊端之一，就是教師忽視了學(xué)生動手能力的培養(yǎng)。

平時有些科學(xué)教師不樂意上實驗課，原因是他們認為讓學(xué)生進實驗室做實驗不容易控制場面，并且有些實驗有一定的危險性，做了怕學(xué)生受傷；有些實驗操作過于簡單，做了怕學(xué)生浪費時間。而部分學(xué)生一進入實驗室，由于興奮過度，老師講的那些注意事項根本沒聽進去，等要實際操作時，就愣在那兒。所以采取“以講代做”的實驗教學(xué)方式大有人在，但這樣做的結(jié)果平時越不讓他們進實驗室，學(xué)生偶然有機會做一次實驗，越是會出現(xiàn)老師意想不到的結(jié)果。而實驗教學(xué)也因長期未受到應(yīng)有的重視而成為科學(xué)教學(xué)中的薄弱環(huán)節(jié)。

為此，作為實驗教師，我一直在思索怎樣上實驗課，即能讓老師高效率地完成教學(xué)任務(wù)，又讓學(xué)生樂意上呢？一次偶然的機會，知道了美國學(xué)者發(fā)現(xiàn)的“學(xué)習(xí)金字塔理論”，受這套理論的啟發(fā)，我認為可以根據(jù)這套理論優(yōu)化實驗教學(xué)。

下面我先復(fù)述“學(xué)習(xí)金字塔理論”的大致內(nèi)容。

美國緬因州National Training Laboratories做過這樣的研究，他們的金字塔如下圖所示：

學(xué)習(xí)金字塔理論告訴我們：不同的學(xué)習(xí)方法達到的學(xué)習(xí)效果不同，研究表明在兩周之后，學(xué)生對知識的保留度，從5%—90%不等；用耳朵聽講授，知識保留5%；用眼去閱讀，知識保留10%；視聽結(jié)合，知識保留20%；用演示的辦法，知識保留30%；分組討論法，知識保留50%；練習(xí)操作實踐，知識保留75%；向別人講授相互教，快速使用，知識保留90%。

由此可見，學(xué)習(xí)方法不同，學(xué)習(xí)效果大不一樣，因此，實驗教師要學(xué)會調(diào)整甚至改變教學(xué)方式，讓學(xué)生由被動聽轉(zhuǎn)到主動學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)要綜合使用多種感官，如耳、眼、腦、口、手等。

根據(jù)學(xué)習(xí)金字塔理論，我把某些實驗課的課堂形式由兩人一組照課本按部就班做實驗改成了四人一組做自主探究實驗。下面我以研究最方便與安全的氧氣制取方法這一實驗為例具體講講做法：我在桌上盡可能放著實驗時要用到的儀器和藥品，儀器有錐形瓶、廣口瓶、長頸漏斗、分液漏斗、雙孔塞、單孔塞、導(dǎo)管、水槽，藥品有高錳酸鉀、氯酸鉀、二氧化錳、雙氧水。讓組內(nèi)學(xué)生自己選取儀器和藥品制取氧氣，再討論自己組選用的方法有哪些優(yōu)點和缺點（這點是根據(jù)理論中“分組討論法，知識保留50%”而設(shè)計的）。再把所有制取氧氣的方法都嘗試一遍，找出自己組認為最方便、最安全的制取氧氣的方法。每個同學(xué)在實驗后寫一份報告，記錄自己組選用的制取氧氣的方法和注意點、優(yōu)缺點，作為當天的家庭作業(yè)。

第一個班級做實驗，大多數(shù)學(xué)生先選擇了書本的實驗，用加熱高錳酸鉀制取氧氣（裝置一）。實驗時，他們發(fā)現(xiàn)雖然用高錳酸鉀制取氧的速度比較快，但是在做實驗過程中若是不小心，則會把桌子和實驗儀器全都染上顏色，有的同學(xué)甚至把自己的手染成棕色。這些同學(xué)雖然手上染了顏色，但還是很開心地做實驗，做得快的同學(xué)一直在告訴其他組做得比較慢的同學(xué)，放高錳酸鉀時，可以用紙槽把高錳酸鉀放到試管里，這樣不會把高錳酸鉀撒在桌上，也不會把手弄臟了。有個組的一位女同學(xué)甚至忘了結(jié)束時應(yīng)先把導(dǎo)管從水中移出再熄滅酒精燈的這個步驟，不小心把試管炸裂了，情況非常糟糕，試管內(nèi)的物體濺的到處都是，學(xué)生自己從容地處理掉雜物。雖然處理起來比較麻煩，但這些東西對學(xué)生而言都不是老師用言語描述就能體會的。這位同學(xué)可能會永遠記得自己所犯錯誤帶來的后果，如果下次再做相同實驗時，就會注意這些了。所以，老師都應(yīng)該給學(xué)生動手的機會，只有學(xué)生親身體驗了，才會有印象。

有些組的學(xué)生則先采用其他辦法制取氧氣，有些學(xué)生用加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物的方法制取氧氣，他們認為即使試管破了，也好處理些，不像高錳酸鉀有強氧化性，會把其他物品弄臟。但在做實驗過程中，又出現(xiàn)下面的情況：有些同學(xué)把試管傾斜過度，里面的混合物沿導(dǎo)管滑出，有些甚至滑到了水槽。學(xué)生碰到這些情況，舉手向我報告，我讓告訴他們可小心地把試管的粉末集中后，換個帶導(dǎo)管的橡膠塞繼續(xù)做實驗。在實驗結(jié)束后洗試管時他們還發(fā)現(xiàn)：加熱后殘留的混合物會出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象，而且很難取出殘留物。我先讓學(xué)生把試管冷卻后再用水沖洗，把殘留物用玻璃棒取出，倒入廢水池。

有些組的學(xué)生先選了裝置二用二氧化錳和雙氧水來制取氧氣，但做實驗過程中又出現(xiàn)如下問題，或者有些組的裝置內(nèi)氧氣還沒有收集滿就沒有氣泡，或者有些組的裝置內(nèi)氧氣裝置氧氣收集了滿了，氣泡還在往外冒。為此，有的學(xué)生提出，有沒有更好的方法呢？既能控制反應(yīng)速度的，又能獲得穩(wěn)定的氣流，還能節(jié)約反應(yīng)物。有些同學(xué)們想到了，能否用錐形瓶和無塞的分液漏斗做反應(yīng)裝置（裝置三），更有同學(xué)提出了，可用針筒或帶旋塞的分液漏斗代無塞的分液漏斗，廣口瓶代替錐形瓶后，應(yīng)該能獲得比較平穩(wěn)的氣流（裝置四）。這些同學(xué)都非常認真地開始了實施自己的實驗設(shè)計，并且完成得相當好。有些同學(xué)不會做，就讓同組已經(jīng)會做的同學(xué)手把手地教她如何做實驗，這些原先不會做實驗的同學(xué)很快就掌握了。（這點是根據(jù)向別人講授相互教，快速使用，知識保留90%而設(shè)計的，因為學(xué)生要教給其他同學(xué)，他必須先把知識內(nèi)化成自己的，才能轉(zhuǎn)教給別人，而學(xué)生間的思維方式比較近，被教的那位學(xué)生比較容易接受）。這次的實驗課上處處體現(xiàn)著學(xué)生的靈動，學(xué)生在課堂上不是被動地做實驗，而是真正主動地做實驗，成為了課堂的主人。

唯一的遺憾是這個班有些小組同學(xué)由于能力差異太大，不能嘗試所有氧氣制作的方法。就不能比較出方法最簡便，最快捷。所以我讓這些沒完成任務(wù)的組多向完成任務(wù)的組學(xué)習(xí)討教，等到實驗室開放日時再進行實驗。一天后的調(diào)查結(jié)果顯示，該班的學(xué)生對自己所選的制取氧氣實驗的操作過程及要注意的事項掌握得很不錯。

有了在第一個班級上課的經(jīng)驗，第二班我在上課前先讓學(xué)生根據(jù)材料把每種制取氧氣的方案制訂好，然后讓小組成員自己分配好工作，每人完成一個方案。并把每個實驗要注意的事項寫在了黑板上，再讓學(xué)生在實驗后總結(jié)自己所做的實驗的優(yōu)缺點，這樣每個小組都能完成任務(wù)了。還能方便地比較出哪種方法制取氧氣的速度快，再從小組中派出代表當場總結(jié)發(fā)言。果然效果比前個班要好得多了。

二

教師不可能把所有的學(xué)生實驗都改成自主探究實驗，所以我結(jié)合“學(xué)習(xí)金字塔理論”，再多次嘗試新的其他實驗教學(xué)方法后，慢慢地總結(jié)出了要優(yōu)化實驗教學(xué)的幾個要點：

1.教師在實驗課前做好準備工作。

要取得比較好的教學(xué)效果，教師每次在上實驗課之前必須做好大量的準備工作，其中包括知識和實驗方面的準備。同時也要預(yù)見實驗時可能會出現(xiàn)的事件及應(yīng)對措施。對于學(xué)生在實驗中初次接觸到的儀器、實驗操作中的難點和關(guān)鍵點，實驗操作開始前教師必須給予適當?shù)闹更c。

2.教師在實驗中注意培養(yǎng)學(xué)生良好的習(xí)慣。

在學(xué)生實驗的過程中，必須注意促使學(xué)生養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣，如使用儀器要正確，實驗操作要謹慎；讓學(xué)生在遇到突發(fā)事件時要從容應(yīng)對；尊重客觀事實依據(jù)，不拼湊修改數(shù)據(jù)；實驗完畢后及時反饋總結(jié)，發(fā)現(xiàn)問題及時補救，還必須自覺整理并愛護儀器，等等。

3.充分發(fā)揮教材中“小實驗”的作用，訓(xùn)練學(xué)生的動手能力。

新課程標準強調(diào)科學(xué)實驗的探究活動，要求為學(xué)生創(chuàng)造動手做實驗的機會，同時科學(xué)實驗的綠色化、安全化。但在當前的科學(xué)教學(xué)過程中，不少教師認為教材中的“小實驗”是課外的知識，與考試無關(guān)，因此常被忽略。然而這些小實驗卻往往具有取材容易、貼近生活、簡單明了、便于操作的特點，不僅能加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解，而且能極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，鍛煉學(xué)生的動手制作能力和獨立操作能力，發(fā)展智力。因此，科學(xué)教師和實驗室人員應(yīng)結(jié)合教材內(nèi)容因地制宜地積極開發(fā)科學(xué)教學(xué)中的課外小實驗、小制作。

4.定期開放實驗室，給學(xué)生創(chuàng)造更多的動手機會。

定期開放實驗室，實驗室的管理老師可在每天的自由活動時間開放實驗室，讓一些在實驗課上沒有完成任務(wù)的同學(xué)做實驗，熟練操作過程。由一個已學(xué)會該實驗操作的同學(xué)講解并指導(dǎo)同學(xué)生做一些實驗，這樣可以增強學(xué)生的動手能力和發(fā)現(xiàn)問題的能力，也可以培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)變能力，因為“小老師”要學(xué)會自己應(yīng)付同學(xué)的提問，同時也促進學(xué)生的共同成長。

5.注重學(xué)生創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生自己設(shè)計實驗。

由于人的個性存在差異，一些學(xué)生往往不滿足于課堂，那么怎樣才能發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)造性。教師在實驗教學(xué)中應(yīng)盡可能創(chuàng)設(shè)問題情境，鼓勵學(xué)生勇于質(zhì)疑，敢于對人們“司空見慣”或認為“完美無缺”的事物提出懷疑。讓學(xué)生在提出問題的基礎(chǔ)上，獨立設(shè)計實驗，自己記錄實驗過程、現(xiàn)象、結(jié)果。最大限度地調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和主動性，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造才能，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。這樣才能使學(xué)生逐步樹立問題意識和創(chuàng)新意識，逐步培養(yǎng)學(xué)生探究的興趣和創(chuàng)造性思維，真正感到學(xué)習(xí)科學(xué)的重要性，從而更好地探究問題，發(fā)現(xiàn)問題，做主動學(xué)習(xí)的學(xué)生。

老師們可以試著從以上五個方面入手進行實驗教學(xué)，我想學(xué)生一定對科學(xué)教學(xué)感興趣，這樣我們就可以輕松地完成教學(xué)任務(wù)，而且能提高學(xué)生的素質(zhì)。

參考文獻：

[1]方獻忠.科學(xué)教學(xué)如何讓每個學(xué)生動起手來[J].教學(xué)月刊（中學(xué)版下），2009，03.

[2]百度文庫.學(xué)習(xí)金字塔理論.