提升初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性策略探討

◆徐承翔

(溫州市實(shí)驗(yàn)中學(xué))

有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)在初中科學(xué)教學(xué)中有著重要的作用，能建立概念、揭示規(guī)律、解決疑難問題、培養(yǎng)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的思想方法和科學(xué)修養(yǎng)。初中科學(xué)教材中實(shí)驗(yàn)類型多樣、內(nèi)涵豐富。如果教師能根據(jù)實(shí)際創(chuàng)造性地運(yùn)用教材中的實(shí)驗(yàn)，或者加以改進(jìn)，使其更好發(fā)揮培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的作用，能更好體現(xiàn)新課程理念。因此，如何利用好教材中的演示實(shí)驗(yàn)，多角度地挖掘?qū)嶒?yàn)教學(xué)，追求“創(chuàng)新”和“有效”，是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的一個(gè)切入點(diǎn)。

一、挖掘演示實(shí)驗(yàn)的探究點(diǎn)，從“演示”到“探究”，培養(yǎng)學(xué)生探究意識(shí)和能力

科學(xué)探究是一種重要的學(xué)習(xí)方式，實(shí)驗(yàn)探究是培養(yǎng)學(xué)生探究能力的一個(gè)有效途徑。教師在教學(xué)過程中如果可以挖掘?qū)嶒?yàn)中的探究點(diǎn)，以實(shí)驗(yàn)為載體，留給學(xué)生足夠的時(shí)間和空間，提出問題，檢驗(yàn)想法，交流和討論，那么演示實(shí)驗(yàn)不會(huì)簡單地停留在教師的表演，學(xué)生實(shí)驗(yàn)也不會(huì)簡單地停留在技能的模仿。學(xué)生通過親身經(jīng)歷和實(shí)驗(yàn)，證明自己的假設(shè)或觀點(diǎn)，可以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，這符合學(xué)生發(fā)展的要求。

比如，“堿使指示劑變色規(guī)律”內(nèi)容的教學(xué)，教材直接采用演示實(shí)驗(yàn)的方法。但能否將演示實(shí)驗(yàn)變?yōu)樘骄啃詥栴}，在學(xué)生知道堿溶液使指示劑變色這一結(jié)果的同時(shí)，了解其顏色變化規(guī)律的本質(zhì)原因呢?筆者挖掘了這一實(shí)驗(yàn)的探究點(diǎn)，做了如下變動(dòng):先用pH試紙測定NaOH溶液的pH值，pH＞7。讓學(xué)生觀察NaOH溶液能使石蕊試液變藍(lán)、使酚酞變紅。繼而提出“你認(rèn)為是NaOH溶液中的什么粒子(H2O、Na+、OH－)使石蕊試液變藍(lán)，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明”。學(xué)生提出猜想、設(shè)計(jì)控制實(shí)驗(yàn)條件的對照實(shí)驗(yàn)、對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論做出解釋。這樣的探究過程加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法的認(rèn)識(shí)，同時(shí)初步學(xué)會(huì)了怎樣設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)，怎樣控制相關(guān)變量。

在這樣的探究實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，學(xué)生除了可以推論得出堿溶液使指示劑顏色變化的規(guī)律，同時(shí)也明白是堿溶液中的OH－，使指示劑變色，則不溶性堿就不能使指示劑變色，且只要有OH－的堿性溶液也能使指示劑發(fā)生同樣的變化。比起教材中直接觀察NaOH溶液和Ca(OH)2溶液使指示劑的顏色變化來總結(jié)規(guī)律，改變后的探究性教學(xué)方式，對學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)過程，掌握科學(xué)方法，形成控制實(shí)驗(yàn)條件的意識(shí)和科學(xué)探究能力，從而形成正確的概念，具有非常重要的意義。

再如，“酸和堿反應(yīng)”內(nèi)容的教學(xué)，氫氧化鈉和鹽酸反應(yīng)，教材演示實(shí)驗(yàn)借助無色酚酞的顏色變化說明酸堿反應(yīng)了。筆者通過設(shè)計(jì)問題:如何證明氫氧化鈉和鹽酸發(fā)生反應(yīng)了?將這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)樾枰獙W(xué)生參與思考探究的學(xué)習(xí)過程。學(xué)生將指示劑顏色變化的性質(zhì)用于設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，但是要考慮:選用酚酞還是石蕊?該指示劑應(yīng)該先滴加入酸溶液，再加堿溶液反應(yīng)，還是先滴加入堿溶液，再加酸溶液反應(yīng)的先后順序等一系列問題，再比較幾種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，最后確定最佳方案。

科學(xué)教育界提出了“科學(xué)作為過程”的科學(xué)教育理論，它的意義在于強(qiáng)調(diào)科學(xué)教育不僅僅是學(xué)知識(shí)，而是整個(gè)探究過程的參與和體驗(yàn)。以上對演示實(shí)驗(yàn)探究點(diǎn)的挖掘，正符合這一教育理念。改變教師傳遞、講解、評價(jià)的教學(xué)轉(zhuǎn)向觸發(fā)、交流、分享的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生參與到學(xué)習(xí)過程中，經(jīng)歷問題解決的過程，提升學(xué)習(xí)效果。

二、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材，從“講”到“做”，加深學(xué)生對科學(xué)事實(shí)的理解，啟發(fā)學(xué)生思維

讓學(xué)生觀察或親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，這對學(xué)生來說是一種享受，也是對科學(xué)知識(shí)的理解和體驗(yàn)的過程。一些教師認(rèn)為“以講代做”，一樣可以達(dá)到效果，還可以省去很多麻煩。也許很多實(shí)驗(yàn)只講不做，學(xué)生能懂，其原因在于利用了學(xué)生的想象。學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的想象能力也是基于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)越豐富，對實(shí)驗(yàn)的想象能力也越強(qiáng)。但是學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)的直接經(jīng)驗(yàn)是非常不足的，他們對實(shí)驗(yàn)的想象很容易走樣、變形，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致形成迷思概念。因此我們要?jiǎng)?chuàng)造條件，變“講”為“做”，在動(dòng)手實(shí)踐過程中習(xí)得新知，同時(shí)使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、觀察能力、思維能力等多種能力得到進(jìn)一步發(fā)展。

如教材中“植物蒸騰作用快慢的影響因素”實(shí)驗(yàn)，教材給出的方案如圖所示。通過實(shí)驗(yàn)中水銀柱的上升及上升的快慢比較，讓學(xué)生感受蒸騰拉力的存在(水銀柱上升)，以及探究蒸騰快慢的影響因素(不同條件下水銀柱上升快慢比較)。在實(shí)際教學(xué)中，用水銀等材料來完成該實(shí)驗(yàn)比較難實(shí)現(xiàn)，只能用教材的圖示來“講”實(shí)驗(yàn)。

但這樣“講”實(shí)驗(yàn)只能讓學(xué)生憑想象去理解這個(gè)實(shí)驗(yàn)，而實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否就是按照教師所說?實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)出現(xiàn)什么樣異常現(xiàn)象?整個(gè)實(shí)驗(yàn)是否就這樣順理成章?等等，沒有實(shí)踐的過程可能就失去了很多生成的精彩。學(xué)生沒有親自操作和觀察，不利于激發(fā)學(xué)生思維，不利于學(xué)生理解科學(xué)知識(shí)的內(nèi)涵和外延。因此，經(jīng)過多次試驗(yàn)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)如圖所示，課堂上就能完成，效果良好。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生能在較短時(shí)間內(nèi)就能觀察長頸漏斗的玻璃管內(nèi)液面下降，說明水分通過蒸騰作用散失了，效果非常明顯。利用這個(gè)裝置，學(xué)生對植物葉的蒸騰作用、蒸騰作用快慢與環(huán)境條件的關(guān)系有了更直觀的更真實(shí)的感受。并且在這個(gè)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)下，學(xué)生還設(shè)計(jì)了證明蒸騰作用其他方法，比如，比較一段時(shí)間前后裝置的質(zhì)量變化可以說明植物在散失水分，或用直徑更小的玻璃管可以使實(shí)驗(yàn)效果更佳等。

像這樣讓植物蒸騰作用這種自然界真實(shí)存在，但不易直接觀察到的現(xiàn)象在課堂上通過實(shí)驗(yàn)給學(xué)生直觀展現(xiàn)，讓學(xué)生對科學(xué)的認(rèn)識(shí)從感性上升到理性，科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了可靠的源泉和推動(dòng)力。

三、改變實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法，從“傳授”到“自主學(xué)習(xí)”，加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理的理解

對實(shí)驗(yàn)儀器自身結(jié)構(gòu)原理的理解，是學(xué)生掌握儀器使用方法的前提，也影響學(xué)生對相關(guān)實(shí)驗(yàn)過程的理解和掌握。教師應(yīng)該根據(jù)各類儀器的特點(diǎn)，采用多種方式引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)儀器的原理和用法，學(xué)生的收獲可能會(huì)更多。

如電學(xué)中滑動(dòng)變阻器這個(gè)重要儀器的教學(xué)，一般教學(xué)過程先呈現(xiàn)儀器，介紹各部分結(jié)構(gòu)及功能，再分析變阻器改變電阻的原理，以及使用規(guī)則，然后再讓學(xué)生通過操練學(xué)會(huì)使用。這種傳統(tǒng)的方式一節(jié)課下來，教師普遍反映，講得多，教的累;學(xué)生普遍反映難聽懂，分析其原因就在于沒有把課堂真正還給學(xué)生。針對這樣的問題，對滑動(dòng)變阻器的教學(xué)設(shè)計(jì)成了如下幾個(gè)環(huán)節(jié)的模型建構(gòu)來自主認(rèn)識(shí)滑動(dòng)變阻器。

階段一:建立變阻概念。每組學(xué)生先將一根較長的電阻絲和小燈泡組成串聯(lián)電路，讓小燈泡發(fā)光(如圖一)。在這個(gè)電路的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生嘗試改變燈的亮度。其中改變夾子的位置來改變亮度的方法就是變阻器的簡易模型，這是起點(diǎn)。

階段二:建構(gòu)模型，進(jìn)而認(rèn)識(shí)滑動(dòng)變阻器實(shí)物。通過問題設(shè)置，如:電阻絲很長，使用不方便，如何節(jié)省空間?(用“繞”的方法)該怎么繞?導(dǎo)線緊挨會(huì)導(dǎo)通電路，怎么辦?怎么接入電路才有變阻作用?作為滑片支架的材料怎么選?等一些問題，在學(xué)生的思考、討論、實(shí)踐等積極方式參與下，逐步構(gòu)建滑動(dòng)變阻器模型，并理解變阻原理，及如何使用才能有效變阻(如圖二)。在建構(gòu)了模型的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生將模型與實(shí)驗(yàn)室用的滑動(dòng)變阻器模型進(jìn)行比對，這時(shí)該儀器的結(jié)構(gòu)和功能、接入電路的接線柱的選擇、有效電阻的判斷、電流在變阻器上流過的路徑等已經(jīng)不需教師再多費(fèi)口舌，因?yàn)榻?gòu)的模型與實(shí)物相似度很高，且在學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)過程中已經(jīng)充分理解，并驚嘆每個(gè)結(jié)構(gòu)或零件的獨(dú)到之處和巧妙精致。這是一個(gè)學(xué)生主動(dòng)習(xí)得的過程，正如“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。

階段三:將滑動(dòng)變阻器實(shí)物接入階段一所連接的電路中，滑動(dòng)滑片，體驗(yàn)滑動(dòng)變阻器的變阻原理、變阻作用，通過操練熟練和鞏固正確使用方法。

改變教學(xué)方法后，體現(xiàn)了以學(xué)生為本的教育理念。通過情境設(shè)計(jì)及問題設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。它可以讓學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)過程，幫助學(xué)生形成自己的理解，取得行為復(fù)雜層次更高的成果。學(xué)生的知識(shí)與技能在過程與方法中獲得，情感態(tài)度與價(jià)值觀也在過程與方法中得到培養(yǎng)，同時(shí)又在知識(shí)與技能的獲得中不斷升華。這樣的教學(xué)，不僅僅引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)滑動(dòng)變阻器，而且讓學(xué)生得到一種如何認(rèn)識(shí)、學(xué)習(xí)一種新儀器的方法。

實(shí)驗(yàn)是科學(xué)的靈魂，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性在科學(xué)課堂教學(xué)有效性中顯得尤為重要。通過有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生獲得發(fā)展，體現(xiàn)新課程理念，也培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。每一位教師要做一個(gè)教學(xué)有心人，更多角度挖掘?qū)嶒?yàn)的教學(xué)功能，使學(xué)生能在實(shí)驗(yàn)、探究、思維、創(chuàng)新等多方面得到綜合性的發(fā)展。

［1］張紅霞.科學(xué)究竟是什么［M］.北京:教育科學(xué)出版社，2003，(12):28.

［2］［美］加里·D·鮑里奇著.易東平譯.有效教學(xué)方法［M］.南京:江蘇教育出版社，2002，(6):241.