改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn),演繹課堂精彩

池邦東

摘要：為使科學(xué)課堂更具精彩、活力，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，我們常會(huì)在課堂上做一些演示實(shí)驗(yàn)，以引入某個(gè)科學(xué)問(wèn)題，或?qū)δ硞€(gè)實(shí)際科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行分析和驗(yàn)證。同時(shí)，我們改進(jìn)創(chuàng)新一些常用的演示實(shí)驗(yàn)，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，促進(jìn)學(xué)生的有效學(xué)習(xí)，讓課堂因“演示實(shí)驗(yàn)”而更加精彩。

關(guān)鍵詞：演示實(shí)驗(yàn)；改進(jìn)；科學(xué)

中圖分類號(hào)：G632.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711(2014)07-0116

科學(xué)是一門以觀察、實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，科學(xué)實(shí)驗(yàn)以其本身的特點(diǎn)和獨(dú)特的魅力，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力上發(fā)揮著重要的作用，對(duì)于提高科學(xué)教學(xué)質(zhì)量有著其他教學(xué)形式不可比擬的優(yōu)勢(shì)?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)不僅是研究科學(xué)的重要方法，也是科學(xué)教學(xué)的重要手段，是科學(xué)學(xué)科素質(zhì)教育的重要組成部分。作為科學(xué)教師一定要重視實(shí)驗(yàn)的作用，充分挖掘教材中實(shí)驗(yàn)的科學(xué)之美，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)科學(xué)之美的追求。

初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本類型有演示實(shí)驗(yàn)、獨(dú)立實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)、課外實(shí)驗(yàn)等。而演示實(shí)驗(yàn)是直觀教學(xué)的一種高級(jí)形式，是由教師或部分學(xué)生參加的，為演示自然現(xiàn)象、自然規(guī)律等，結(jié)合課堂教學(xué)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)?？茖W(xué)演示實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生直觀、形象地理解科學(xué)概念、科學(xué)原理和科學(xué)規(guī)律，促進(jìn)和提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。但在新居民學(xué)校中，科學(xué)演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀不容樂(lè)觀，大部分教師普遍為考試而做實(shí)驗(yàn)。因此，必須改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)，就地取材改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，積極開發(fā)新實(shí)驗(yàn)，把實(shí)驗(yàn)與課堂教學(xué)有機(jī)地融合，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在課堂教學(xué)中的功效，使演示實(shí)驗(yàn)成為科學(xué)課堂中最精彩的片段。

一、教學(xué)中演示實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題

1. 客觀的原因

(1)學(xué)校的原因

在農(nóng)村學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)設(shè)施比較缺乏，一些易損易耗儀器和藥品得不到及時(shí)的修理或補(bǔ)充，致使一些演示實(shí)驗(yàn)無(wú)法正常開展或開展較少。另外這些學(xué)校由于辦學(xué)經(jīng)費(fèi)不足，往往在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上的投入很少，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)設(shè)備落后。

(2)演示實(shí)驗(yàn)本身的原因

教材中的演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作雖然經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)證，但具體操作中仍存在一些瑕疵，如現(xiàn)象不明顯、不安全、藥品用量大、污染嚴(yán)重、操作復(fù)雜費(fèi)時(shí)等。有些教師碰到這樣的實(shí)驗(yàn)往往就放棄了。

2. 主觀的原因

(1)在課堂教學(xué)中，很多教師由于受到傳統(tǒng)的教學(xué)理念以及自身的教育教學(xué)水平等因素的影響，平時(shí)在做演示實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，顯得匆匆忙忙。在教學(xué)需要做演示實(shí)驗(yàn)的章節(jié)時(shí)，才到實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)取器材，然后到教室里準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，這樣，既浪費(fèi)了時(shí)間，又不能完美地完成實(shí)驗(yàn)。

(2)教師把演示實(shí)驗(yàn)當(dāng)作方便自身教學(xué)、驗(yàn)證自身想法的教學(xué)手段。而不是從學(xué)生的需要出發(fā)，為學(xué)生的學(xué)習(xí)做實(shí)驗(yàn)。這樣的實(shí)驗(yàn)，其實(shí)是教師在為自己、為教材做實(shí)驗(yàn)。因此，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、興趣都很低，課堂教學(xué)效果很差。

二、教學(xué)中演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)

1. 演示實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象應(yīng)準(zhǔn)確明顯，實(shí)驗(yàn)直觀性強(qiáng)

現(xiàn)行的科學(xué)教材中有些實(shí)驗(yàn)比較難做，結(jié)果不很明顯，這勢(shì)必會(huì)影響學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的情緒，挫傷學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性，甚至使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生懷疑。反之，如果實(shí)驗(yàn)內(nèi)容準(zhǔn)確地揭示了化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，現(xiàn)象一目了然，使人產(chǎn)生過(guò)目不忘的感覺(jué)，并能引起學(xué)生強(qiáng)烈的驚嘆。對(duì)于這樣的實(shí)驗(yàn)，我們?nèi)绾芜M(jìn)行改進(jìn)？下面試舉兩例說(shuō)明：

例1： 關(guān)于分子之間有間隔的實(shí)驗(yàn)，100亳升水和100亳升酒精混合后其體積小于200亳升。

按照教材中的實(shí)驗(yàn)過(guò)程來(lái)進(jìn)行操作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果就很不明顯，如果能夠?qū)⒃搶?shí)驗(yàn)裝置略做改進(jìn)，如圖1所示，那么效果就會(huì)比較明顯。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

(1)先加入100亳升水(記住液面刻度100亳升)；

(2)再加入100亳升酒精(記下液面刻度200亳升)

(3)反轉(zhuǎn)振蕩；

(4)觀察最后液面刻度(小于200亳升)

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：最終液面刻度小于200亳升。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：說(shuō)明分子之間是有間隔的。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是為了揭示分子的一個(gè)極為重要的性質(zhì)——分子之間有間隔，而實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)只是裝置選擇的不同，實(shí)際操作并不困難。改進(jìn)后的演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，實(shí)驗(yàn)效果也更好。

例2：在測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)中，可將紅磷換為白磷，廣口瓶換為大試管。實(shí)驗(yàn)時(shí)只需把白磷直接放入試管中，塞緊塞子，此時(shí)把試管放入熱水中，白磷自燃，冷卻后打開止水夾，實(shí)驗(yàn)完成。由于試管較長(zhǎng)，該改進(jìn)結(jié)果更準(zhǔn)確，現(xiàn)象更明顯。

2. 演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)應(yīng)有助于理解科學(xué)概念

運(yùn)動(dòng)學(xué)中有些理論因演示實(shí)驗(yàn)一閃即逝的現(xiàn)象而難以觀察及同步分析，導(dǎo)致難以導(dǎo)出結(jié)論。

如浙教版科學(xué)七年級(jí)下冊(cè)《機(jī)械運(yùn)動(dòng)》中學(xué)習(xí)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的概念時(shí)，教師可以借助于多媒體的播放視頻，并截取其中的片段進(jìn)行演示。

過(guò)程：a先播放神舟火箭發(fā)射視頻；b根據(jù)三張圖片(如上圖2、3、4)觀察火箭與塔的位置變化。

本演示實(shí)驗(yàn)通過(guò)多媒體播放神舟發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)，學(xué)生不僅體驗(yàn)了激動(dòng)的時(shí)刻，感受了震撼的場(chǎng)景，激發(fā)了學(xué)生愛國(guó)的情懷，同時(shí)還開闊了學(xué)生的視野，當(dāng)然也深刻地理解了機(jī)械運(yùn)動(dòng)的概念。

3. 演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)應(yīng)體現(xiàn)環(huán)保、綠色化學(xué)的理念

上世紀(jì)末以來(lái)，國(guó)際上提出“綠色化學(xué)”的理念。綠色化學(xué)是預(yù)防污染的基本手段，既要使原料充分利用，又要在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)零污染。環(huán)保意識(shí)在工業(yè)發(fā)展迅猛的今天顯得尤為重要。這關(guān)系到一個(gè)國(guó)家，一個(gè)民族甚至全人類能否持續(xù)發(fā)展的重大問(wèn)題。因此，初中科學(xué)教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)已顯得刻不容緩。

例如：浙教版科學(xué)八下第45頁(yè)“鈉在氯氣中的燃燒的實(shí)驗(yàn)，取一支大試管，塞入帶干燥管的膠塞，用鐵夾把試管固定在鐵架臺(tái)上。在干燥管里墊一層石棉絨或玻璃絲，往試管內(nèi)加入少量高錳酸鉀晶體，再注入少量濃鹽酸，立即塞緊帶干燥管的膠塞，用一小塊硬紙片蓋住干燥管口。高錳酸鉀跟鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氯氣，當(dāng)干燥管內(nèi)投入有濾紙吸干煤油的綠豆大的金屬鈉。金屬鈉在氯氣里激烈燃燒。在干燥管里產(chǎn)生大量白煙，這就是氯化鈉固體。如果再向干燥管投入金屬鈉，金屬鈉仍在氯氣里燃燒?！?/p>

該實(shí)驗(yàn)不需要事先用廣口瓶收集氯氣，直接省去“把金屬鈉放入燃燒，再用酒精燈給金屬鈉加熱”這一步驟，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，成功率也比較高。

又如濃硫酸的脫水性實(shí)驗(yàn)：燒杯中放入20g蔗糖，加入幾滴水，攪拌均勻。然后加入15ml溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸，迅速攪拌。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。此實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)是：反應(yīng)放出大量有刺激性氣味的有毒氣體如SO2等，對(duì)空氣污染嚴(yán)重，學(xué)生咳嗽不止，甚至干擾了課堂正常秩序。

改進(jìn)方案：將200ml燒杯置于有少量水的玻璃水槽內(nèi)的一塊大理石小墊塊上(大理石小墊塊稍微高于水面)，再在200ml的小燒杯上倒扣一個(gè)大燒杯(如圖5)。

4. 演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)應(yīng)提高實(shí)驗(yàn)的趣味性

一些演示實(shí)驗(yàn)可進(jìn)行恰當(dāng)改進(jìn)，使操作簡(jiǎn)單、現(xiàn)象明顯、安全可靠及聯(lián)系生活實(shí)際。它不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鞏固深化知識(shí)，而且能提高實(shí)驗(yàn)的趣味性，使課堂更精彩。

例如，浙教版科學(xué)八上大氣的壓強(qiáng)一節(jié)中用“瓶口吞雞蛋”實(shí)驗(yàn)演示大氣存在壓強(qiáng)。該實(shí)驗(yàn)雖然有意思，也深受學(xué)生喜歡，但做這個(gè)實(shí)驗(yàn)之前，需要煮熟一些雞蛋，并且一只雞蛋只能使用一次；實(shí)驗(yàn)對(duì)雞蛋的大小要求比較嚴(yán)格，因?yàn)榇蟮倪M(jìn)不去，小的會(huì)自動(dòng)落下，所以挑選大小合適的雞蛋也比較困難。

改進(jìn)：取一個(gè)裝椰汁的易拉罐(罐口不要完全撕開，僅留一個(gè)剛好能插吸管的小口)在易拉罐中裝入深度約1cm的水，然后用酒精燈加熱，當(dāng)水沸騰冒出大量水蒸氣時(shí)，用鉗子抓起易拉罐，然后快速地用橡皮泥將罐口密封，放在一邊冷卻。稍等片刻，便能聽到連續(xù)的“噼啪”響聲，只見易拉罐被嚴(yán)重壓癟，變得面目全非。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)取材簡(jiǎn)便、方法簡(jiǎn)單、有聲有色、現(xiàn)象明顯、說(shuō)服力強(qiáng)、學(xué)生很感興趣。它能很好地證明“大氣壓的存在和大氣壓來(lái)自四面八方”這個(gè)科學(xué)道理，從而激發(fā)學(xué)生開展科學(xué)探究的興趣和熱情。

5. 演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)應(yīng)體現(xiàn)質(zhì)疑、探究的理念

教材中屬于驗(yàn)證性的演示實(shí)驗(yàn)比較多，常常只要求教師把演示實(shí)驗(yàn)按照教材中實(shí)驗(yàn)的要求展示出來(lái)即可。如同教師只是按照劇本將情節(jié)演繹出來(lái)一樣，學(xué)生也只是像看戲一樣看著教師表演，這樣的演示實(shí)驗(yàn)就缺乏創(chuàng)造性和探究性，也限制了學(xué)生的創(chuàng)造性思維和質(zhì)疑能力，失去了對(duì)實(shí)驗(yàn)探索的欲望。

例如，浙教版科學(xué)八上大氣的壓強(qiáng)中用“覆杯實(shí)驗(yàn)”引入“大氣壓概念”。

傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)：往玻璃杯內(nèi)倒?jié)M水，用紙片蓋嚴(yán)杯口。將杯翻轉(zhuǎn)，口向下，紙片不掉下，水沒(méi)流出，由此可引入大氣壓的概念。

改進(jìn)：第一步：先做“空杯演示”，手拿空杯，杯口向下，用紙片蓋嚴(yán)杯口，松手后紙片掉下，教師問(wèn)：“怎樣才能使紙片不掉下？”這時(shí)引導(dǎo)學(xué)生得出：“對(duì)紙片施一向上的壓力?！?/p>

第二步：做“覆杯實(shí)驗(yàn)”，方法同傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)，紙片沒(méi)掉下，教師誘導(dǎo)：“紙片受哪些外力作用？它們各自的方向怎樣？”由此引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想類比空杯演示，使學(xué)生很自然地悟出：“紙片受重力和向上的壓力作用?！苯處熢僮穯?wèn)：“這個(gè)向上的壓力是誰(shuí)施加的？”由于紙片只跟空氣接觸，學(xué)生頓悟：“是大氣施加的”。

在演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師設(shè)置一系列問(wèn)題，可以引起學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)生探究的欲望。

6. 演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)應(yīng)充分走向生活、社會(huì)

美國(guó)實(shí)用主義教育家杜威說(shuō)：“教育即生活，即成長(zhǎng)?！睘榱烁玫伢w現(xiàn)科學(xué)教學(xué)的實(shí)用性，教師必須讓科學(xué)實(shí)驗(yàn)與生活實(shí)踐相結(jié)合。當(dāng)前一些學(xué)校的科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的資源不足，不能很好地滿足教學(xué)的需要，因此，我們可以充分利用身邊的物品，就地取材，做一些簡(jiǎn)單可行、現(xiàn)象明顯的實(shí)驗(yàn)，這樣對(duì)學(xué)習(xí)非常有幫助。

例如：選用可樂(lè)瓶，用改變灌水量的不同來(lái)學(xué)習(xí)浮沉條件；選用梳子，用手指以不同的速度撥動(dòng)發(fā)出不同的聲音來(lái)探究音調(diào)和振動(dòng)快慢的關(guān)系；選用筆做慣性實(shí)驗(yàn)、壓強(qiáng)大小實(shí)驗(yàn)、導(dǎo)體絕緣體實(shí)驗(yàn)；在實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的實(shí)驗(yàn)中，用普通廢舊塑料藥瓶代替化學(xué)實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)的錐形瓶，舊圓珠筆殼代替玻璃導(dǎo)管，雞蛋殼代替碳酸鈣等。另外通過(guò)做教材中的實(shí)驗(yàn)，如“我們吸入的空氣和呼出的氣體有什么不同？”、“工業(yè)上水的凈化”、“酸雨危害的模擬”等，學(xué)生就能真切地感受到科學(xué)就在我們身邊、科學(xué)與我們的生活息息相關(guān)的道理。

科學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是科學(xué)學(xué)科的生命之源。演示實(shí)驗(yàn)是初中科學(xué)教學(xué)中傳授科學(xué)知識(shí)的一種重要手段，對(duì)于學(xué)生形成科學(xué)觀念、理解和鞏固科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力等方面，有著其他教學(xué)方式無(wú)法替代的作用。因此，教師應(yīng)在演示實(shí)驗(yàn)方面下足功夫，不斷改進(jìn)創(chuàng)新，讓科學(xué)課堂更加精彩。

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