科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)探微

車鎰峰

[摘要]科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，由于科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)方式?jīng)]有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在一定程度上阻礙了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展。因此，初中科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)注意科學(xué)性、改進(jìn)性、發(fā)展性、多維性、提高性五方面評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從而在體現(xiàn)實(shí)證的科學(xué)本質(zhì)的情況下，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)生的思維能力。

[關(guān)鍵詞]科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

[中圖分類號(hào)]G633.98[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]16746058（2015）140120

科學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，教師都十分注重對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)?？茖W(xué)課堂實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)的多元化影響課堂實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的價(jià)值趨向。怎樣的科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)更有利于新課程背景下的課堂教學(xué)呢？《初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提出了“要對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行全面的評(píng)價(jià)，科學(xué)課程應(yīng)在科學(xué)探究過(guò)程、方法和能力，科學(xué)知識(shí)與技能，科學(xué)態(tài)度、情感與價(jià)值觀以及對(duì)科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)關(guān)系的理解四個(gè)方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面評(píng)價(jià)”。在新課程標(biāo)準(zhǔn)下，對(duì)照學(xué)生的評(píng)價(jià)體系，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，筆者認(rèn)為科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)主要應(yīng)注意以下五個(gè)方面。

一、應(yīng)體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性，不盲目追求成功

在聽(tīng)課時(shí)，總會(huì)看到部分科學(xué)教師特別關(guān)注科學(xué)實(shí)驗(yàn)的成功，本不可能做成功的實(shí)驗(yàn)，非要將它做成功不可。每當(dāng)在課堂上實(shí)驗(yàn)失敗時(shí)，就會(huì)情緒緊張、六神無(wú)主，總認(rèn)為是一節(jié)失敗的課而影響了后面的教學(xué)。原因在于將課堂演示實(shí)驗(yàn)的成功作為教學(xué)成敗的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

圖1

【案例1】有四位市級(jí)骨干教師同上了“自然界中氧和碳的循環(huán)”這一節(jié)公開(kāi)課，其中有一位教師在課堂上演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以說(shuō)是面面俱到。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖1所示，取用相同的蠟燭、相同的鐘罩，調(diào)節(jié)好相同的火焰，同時(shí)點(diǎn)燃蠟燭，用相同的光（手電筒代替陽(yáng)光）照射鐘罩，且做到鐘罩密封，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是放有綠色植物的蠟燭后熄滅，實(shí)驗(yàn)取得了成功。

當(dāng)時(shí)后面聽(tīng)課的教師私下里在評(píng)論，都說(shuō)這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)得好，準(zhǔn)備充分，做成功了。實(shí)驗(yàn)看上去是成功了，但筆者認(rèn)為這位教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，沒(méi)有分清實(shí)驗(yàn)成功的偶然性和必然性。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，要做到調(diào)節(jié)好相同的火焰是十分困難的，因此很難控制蠟燭在相同時(shí)間內(nèi)消耗相同的氧氣量，因此筆者認(rèn)為這個(gè)實(shí)驗(yàn)的成功是偶然的，實(shí)驗(yàn)成功沒(méi)有必然性，如果將兩支蠟燭對(duì)調(diào)，可能會(huì)出現(xiàn)相反的結(jié)果。因此不應(yīng)該盲目地以追求實(shí)驗(yàn)成功作為標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性。

二、應(yīng)改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，體現(xiàn)科學(xué)探究思想和方法

現(xiàn)實(shí)中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在很大程度上還停留在“應(yīng)試教育”的模式里。如果一個(gè)科學(xué)教師平時(shí)不注重對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探索、不注重自己動(dòng)手制作教具、不注重對(duì)課本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入的研究，就很難做到對(duì)學(xué)生進(jìn)行素質(zhì)教育。因此在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能地在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中做文章，在實(shí)驗(yàn)操作的整個(gè)過(guò)程，體現(xiàn)科學(xué)探究的思想、運(yùn)用科學(xué)探究的方法。

【案例2】在“變阻器的使用”這一課中，有關(guān)滑動(dòng)變阻器的引入，通常教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，都是直接拿出滑動(dòng)變阻器，然后介紹滑動(dòng)變阻器的構(gòu)造、使用方法。這種教學(xué)模式不利于學(xué)生掌握滑動(dòng)變阻器的原理，筆者認(rèn)為

有關(guān)滑動(dòng)變阻器的實(shí)驗(yàn)教學(xué)可作如下改進(jìn)。

提問(wèn)1：你有什么辦法使圖2燈的亮度變亮？ 教師根據(jù)學(xué)生的設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)，得出圖3結(jié)論。

提問(wèn)2：你有什么辦法使圖3燈的亮度變暗？學(xué)生可能會(huì)說(shuō)拿掉一節(jié)電池、串聯(lián)一盞電燈、串聯(lián)一根電阻絲等，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的回答逐一演示。

提問(wèn)3：你有什么辦法使圖3的亮度連續(xù)變暗？從而引出圖4實(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生體會(huì)到圖4實(shí)驗(yàn)的缺陷（電阻線太長(zhǎng)，操作起來(lái)不方便），讓學(xué)生重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)引出圖5。再讓學(xué)生上臺(tái)演示圖5變阻器，但是操作起來(lái)還不夠方便，引出圖6實(shí)驗(yàn)（安裝上滑片），想辦法將滑片固定住，從而引出圖7實(shí)驗(yàn)中的滑動(dòng)變阻器。這樣，實(shí)驗(yàn)探究的全過(guò)程都是由學(xué)生來(lái)完成，教師只作適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，使學(xué)生的探究能力得到了提升。

圖2圖3

圖4圖5

圖6圖7

三、應(yīng)不超越學(xué)生已有的認(rèn)知，促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展

教師在設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該考慮到學(xué)生已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)，從反應(yīng)物的選擇、儀器的組裝到實(shí)驗(yàn)方法的選用都應(yīng)該在學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)的基礎(chǔ)上展開(kāi)詳細(xì)的分析與討論，以促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展。

圖8

【案例3】在八年級(jí)下冊(cè)“空氣”的教學(xué)中，學(xué)生已經(jīng)對(duì)空氣中的成分有了初步的了解，并且已經(jīng)知道用實(shí)驗(yàn)的方法證明空氣中有氧氣。如何用實(shí)驗(yàn)的方法探究出空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是本節(jié)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。

許多教師都怕做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，原因是實(shí)驗(yàn)很難做成功，即使裝置已經(jīng)密封（如圖8），有時(shí)還是連一滴水都進(jìn)不到集氣瓶?jī)?nèi)，測(cè)定的氧氣體積分?jǐn)?shù)總小于1/5。造成以上結(jié)果的原因是教師沒(méi)有深入分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因。

為此，教師可以結(jié)合學(xué)生已有知識(shí)，從大氣壓強(qiáng)、液體壓強(qiáng)展開(kāi)全面分析，引導(dǎo)學(xué)生尋找失敗的原因（其實(shí)很大程度上與在實(shí)驗(yàn)前導(dǎo)管內(nèi)是否充滿水有直接關(guān)系），待學(xué)生尋找到失敗原因后，重新再做實(shí)驗(yàn)，這樣更有利于對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展。

四、應(yīng)利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力

新課標(biāo)指出，學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力是科學(xué)精神和科學(xué)素養(yǎng)的精華，因此要求課堂實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能激發(fā)學(xué)生提出新想法、新觀點(diǎn)的勇氣和欲望，使學(xué)生有問(wèn)題意識(shí)和合理的質(zhì)疑精神，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

【案例4】在“平面鏡”一課的課堂引入實(shí)驗(yàn)中，點(diǎn)燃演示燒杯中的蠟燭，然后用風(fēng)吹蠟燭火焰，火焰不滅;再將水倒入燒杯，直到慢慢淹沒(méi)火焰，火焰仍然不滅，將整個(gè)裝置水平旋轉(zhuǎn)90°，學(xué)生發(fā)現(xiàn)燒杯里根本沒(méi)有蠟燭，更沒(méi)有火焰，原來(lái)剛才看到的蠟燭和火焰只不過(guò)是在玻璃板前面的蠟燭和火焰的虛像。在學(xué)生的嘖嘖稱奇中，平面鏡相關(guān)內(nèi)容的探究，就這樣開(kāi)始了……

魔術(shù)般的小實(shí)驗(yàn)勾起了學(xué)生的“懸念”，在有悖常理的強(qiáng)烈的情境矛盾中，學(xué)生科學(xué)探究的問(wèn)題自然引發(fā)和產(chǎn)生，這種強(qiáng)烈的好奇心，促使學(xué)生積極地思考，使學(xué)生產(chǎn)生了問(wèn)題意識(shí)和質(zhì)疑精神，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

五、應(yīng)注重學(xué)生態(tài)度、情感與價(jià)值觀的培養(yǎng)

對(duì)每一位學(xué)生來(lái)說(shuō)，科學(xué)態(tài)度、情感與價(jià)值觀的表現(xiàn)是復(fù)雜多樣的，是有一個(gè)長(zhǎng)期的形成過(guò)程的。對(duì)于學(xué)生科學(xué)態(tài)度、情感與價(jià)值觀的評(píng)價(jià)，新課標(biāo)要求學(xué)生具有熱愛(ài)自然的情感和對(duì)自然界的好奇心，有學(xué)習(xí)科學(xué)課程的興趣;能積極參與科學(xué)探究，能熱情關(guān)注科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，能勇敢地、實(shí)事求是地提出或修正自己的見(jiàn)解，能和同學(xué)合作交流;形成用科學(xué)知識(shí)為祖國(guó)和人民服務(wù)的意識(shí)。因此，筆者認(rèn)為教師在課堂實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做到以下幾個(gè)方面。

1.課堂實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要有趣味性，力求現(xiàn)象驚奇、明顯，富有魅力

圖9

【案例5】在“大氣的壓強(qiáng)”教學(xué)引入時(shí)，為了使創(chuàng)設(shè)的情境更具有趣味性，在引課時(shí)，筆者做了如圖9的實(shí)驗(yàn)：在一只可樂(lè)罐內(nèi)裝少量水，先放在酒精燈上加熱到沸騰，并快速將其倒扣在水中。本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)有兩個(gè)明顯的特點(diǎn)：可見(jiàn)度大，可樂(lè)罐瞬間被壓癟，同時(shí)能聽(tīng)到響聲;現(xiàn)象驚奇、明顯，出乎學(xué)生的意料之外，從而激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。

2.課堂實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)能激發(fā)學(xué)生積極參與科學(xué)探究的熱情

【案例6】在探究“滑動(dòng)摩擦力大小與哪些因素有關(guān)”時(shí)，提供給學(xué)生一臺(tái)電動(dòng)皮帶輪、一塊木塊、一盒砝碼、一個(gè)彈簧秤。如圖10所示，讓學(xué)生根據(jù)教師提供的教學(xué)儀器，通過(guò)討論交流制訂計(jì)劃、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。筆者讓學(xué)生以小組為單位自行探究，并將比賽競(jìng)爭(zhēng)的意識(shí)貫穿其中。很快的，每個(gè)小組的小組長(zhǎng)進(jìn)行了有效的分工：有的研究滑動(dòng)摩擦力與壓力的關(guān)系，有的研究滑動(dòng)摩擦力與接觸面大小的關(guān)系，有的研究滑動(dòng)摩擦力與接觸面粗糙程度的關(guān)系，有的研究滑動(dòng)摩擦力與物體運(yùn)動(dòng)速度大小的關(guān)系，有的負(fù)責(zé)記錄結(jié)果，……整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程井井有條，分工合作使得活動(dòng)效率得到了提高。

圖10

由學(xué)生自己探索出實(shí)驗(yàn)方案、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，雖然學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案可能很粗糙、不完善，但通過(guò)學(xué)生間的相互交流補(bǔ)充，教師點(diǎn)撥，最終每一組學(xué)生都找到問(wèn)題的方法，使學(xué)生體會(huì)到通過(guò)自己的努力獲取成功后的滿足感，從而激發(fā)學(xué)生積極參與科學(xué)探究的熱情。

總之，筆者提到的科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮的五方面問(wèn)題，并不全面，還需要在今后的教學(xué)實(shí)踐中加以完善。當(dāng)然，教師的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)都不能全部體現(xiàn)這五個(gè)方面，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)本身的特點(diǎn)盡可能地發(fā)揮這五個(gè)方面的功效，演繹出精彩的科學(xué)課堂。

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（責(zé)任編輯黃春香）