提升初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性策略探討

傅忠余

摘 要：科學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性較強(qiáng)的課程，主要以實(shí)驗(yàn)為主，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中感受、學(xué)習(xí)、掌握科學(xué)，這對(duì)于提高學(xué)生的科學(xué)修養(yǎng)、促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展都具有極其重要的作用。初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，以往僅僅強(qiáng)調(diào)學(xué)科的基本原理及概念的理解，實(shí)驗(yàn)也是以教師演示為主，學(xué)生很少有親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，因此如何有效提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性，使學(xué)生更好地掌握科學(xué)，是每一位科學(xué)教育工作者思考的重點(diǎn)。主要探討、分析了提高初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的幾種策略。

關(guān)鍵詞：科學(xué)實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)器材；課外實(shí)驗(yàn)

科學(xué)是初中教學(xué)階段的一門基礎(chǔ)學(xué)科，以觀察、實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，科學(xué)學(xué)習(xí)必須要求學(xué)生親自動(dòng)手，在實(shí)驗(yàn)的過程中感受、體驗(yàn)知識(shí)，在實(shí)踐的過程中領(lǐng)悟科學(xué)真理。同時(shí)，科學(xué)也是一門可以很好地激發(fā)學(xué)生好奇心以及求知欲望，激發(fā)學(xué)生想象力的學(xué)科，科學(xué)、有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以幫助學(xué)生更好地理解、掌握科學(xué)概念，掌握科學(xué)的內(nèi)在規(guī)律以及解決疑難問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思維以及科學(xué)修養(yǎng)。雖然很多學(xué)生對(duì)科學(xué)具有濃厚的興趣，但是很多科學(xué)知識(shí)很難理解?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)可以向?qū)W生直觀地傳達(dá)各種科學(xué)現(xiàn)象，使學(xué)生更好地理解科學(xué)知識(shí)?？茖W(xué)教材中有很多類型的實(shí)驗(yàn)，假如科學(xué)教師可以合理運(yùn)用教材實(shí)驗(yàn)，并且進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，相信可以更好地發(fā)揮科學(xué)教學(xué)的作用，提高學(xué)生的科學(xué)技能。

一、引入科學(xué)實(shí)驗(yàn)

對(duì)于學(xué)生而言，興趣是最好的老師，可有效激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在潛力。為此，進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中，教師應(yīng)該不斷挖掘科學(xué)教材中的一些有趣內(nèi)容，借此進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如，學(xué)習(xí)“牛頓第一定律”這個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程中，教師可以通過情景教學(xué)方式引入本堂課的教學(xué)內(nèi)容。剛開始教學(xué)的過程中，教師可以先播放一段這樣的視頻：人們?cè)谧卉嚨倪^程中，剛啟動(dòng)時(shí)人會(huì)不自覺向后倒，車暫停時(shí)人又會(huì)不自覺地向前傾。播完之后，教師可以詢問學(xué)生這樣一個(gè)問題：“公交車啟動(dòng)、停止的時(shí)候，人為什么會(huì)有這種現(xiàn)象？”然后，教師可以拿出提前準(zhǔn)備好的玩具作為實(shí)驗(yàn)道具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，先讓學(xué)生將玩具車在平地上推一下，然后再在斜坡上推一下，嘗試之后讓學(xué)生自己描述觀察到的現(xiàn)象，在實(shí)驗(yàn)的過程中可以讓學(xué)生很自然地體會(huì)到“牛頓第一定律”的概念及內(nèi)容。實(shí)際上，一切科學(xué)知識(shí)都來源于生活，如果在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中能夠引入生活中常見的現(xiàn)象，必然可有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)效果。

二、精心設(shè)計(jì)科學(xué)演示實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性

科學(xué)探究是重要的學(xué)習(xí)方式之一，也是培養(yǎng)和提高學(xué)生探究能力的有效途徑，在科學(xué)教學(xué)過程中，教師可以深入挖掘?qū)嶒?yàn)教材中的所有探究點(diǎn)，將實(shí)驗(yàn)作為載體，多為學(xué)生預(yù)留一些獨(dú)立思考的時(shí)間和空間，讓學(xué)生自己提出問題，并且設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方案，鼓勵(lì)學(xué)生相互之間交流、討論，這樣，科學(xué)演示實(shí)驗(yàn)并不僅僅是教師的個(gè)人表演，學(xué)生實(shí)驗(yàn)也不僅僅只是模仿。通過自己的親身經(jīng)歷以及實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以親自驗(yàn)證自己的觀點(diǎn)或者假設(shè)，有利于更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，這樣更符合學(xué)生的全面發(fā)展要求。比如，學(xué)習(xí)“堿使指示劑變色規(guī)律”的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，教師可以嘗試著將演示實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變成探究性的問題，學(xué)生知道堿溶液指示劑變色結(jié)果，但是知不知道其中變化規(guī)律的本質(zhì)呢？這就是非常值得探究的一點(diǎn)，教師可以將演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行如下變動(dòng)：首先，采用pH試紙檢測(cè)NaOH溶液pH值，結(jié)果pH>7。然后將NaOH溶液滴入石蕊試液中會(huì)變藍(lán)，滴加到酚酞試液中會(huì)變紅。觀察這個(gè)變化過程中，教師可以繼續(xù)提問：“同學(xué)們覺得NaOH溶液的什么粒子才使石蕊試液變藍(lán)，提出自己的猜想，并且設(shè)計(jì)相應(yīng)的證明實(shí)驗(yàn)?！睂W(xué)生提出猜想以及設(shè)計(jì)方案，通過隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及實(shí)驗(yàn)結(jié)論。這種探究過程會(huì)讓學(xué)生進(jìn)一步深入認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)原理、目的以及方法，也可以學(xué)會(huì)初步的對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，學(xué)會(huì)如何控制相關(guān)變量。

通過本次探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅可以掌握堿溶液使指示劑變色的內(nèi)在規(guī)律，同時(shí)也可以使學(xué)生清楚地知道是堿溶液的OH-離子使指示劑變色，但是不溶性堿溶液無法使指示劑變色，這也提示我們只要是帶有OH-的堿溶液都可以使指示劑出現(xiàn)這樣的變化。相對(duì)于科學(xué)教材直接觀察Ca（OH）2溶液以及NaOH溶液導(dǎo)致指示劑變色而言，探究性的教學(xué)方式可以使學(xué)生更好地體驗(yàn)整個(gè)科學(xué)過程，掌握正確的科學(xué)方法，不斷培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)探究能力，建立正確的概念。

又比如，學(xué)習(xí)“酸和堿反應(yīng)”的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，鹽酸和氫氧化鈉發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，科學(xué)教材的演示實(shí)驗(yàn)中通過無色酚酞顏色的變化就可以看出發(fā)生了酸堿反應(yīng)。教師可以設(shè)計(jì)這樣的問題：“怎樣才能證明鹽酸和氫氧化鈉已經(jīng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？把這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變成學(xué)生獨(dú)立思考的探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)該考慮是選擇石蕊，還是選擇酚酞；指示劑應(yīng)該加入酸溶液后再進(jìn)行堿溶液反應(yīng)，還是先滴加堿溶液再進(jìn)行酸溶液反應(yīng)。通過對(duì)比分析這幾種實(shí)驗(yàn)方法的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)再確定最合理的實(shí)驗(yàn)方案。

三、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材，使學(xué)生進(jìn)一步深入理解科學(xué)事實(shí)，開發(fā)學(xué)生的思維

對(duì)于學(xué)生而言，能夠親自觀察、親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)是一種享受，而且也是學(xué)生理解、體驗(yàn)科學(xué)知識(shí)的一個(gè)過程。有的教師覺得“以講代做”也可以達(dá)到相同的效果，同時(shí)也可以省略其中的一些麻煩。有的科學(xué)實(shí)驗(yàn)即使只講不做，很多學(xué)生也可以理解，這主要利用了學(xué)生的想象力。但是學(xué)生對(duì)于科學(xué)實(shí)驗(yàn)的想象力也主要是來源于學(xué)生平時(shí)積累的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)越豐富，學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的想象能力也就越強(qiáng)。然而，目前很多學(xué)生直接進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)較少，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的想象也極易變形、走樣。因此，教師應(yīng)該改進(jìn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)器材，把以往的“講”轉(zhuǎn)變成“做”，使學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐的過程中學(xué)習(xí)、獲得更多的新知識(shí)，從而進(jìn)一步提高學(xué)生的思維能力、觀察能力以及實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。

比如，學(xué)習(xí)“植物蒸騰作用快慢的影響因素”這個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程中，具體的方案如圖1所示：

實(shí)驗(yàn)中通過對(duì)比水銀柱的升高以及升高速度快慢，使學(xué)生體驗(yàn)到水銀柱在升高（存在蒸騰拉力），同時(shí)應(yīng)該探究影響蒸騰快慢的主要因素，但是實(shí)際教學(xué)的過程中，通過水銀等材料很難完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，只可以以教材圖示方式來講解整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。但是，“講”實(shí)驗(yàn)僅僅是讓學(xué)生用自己的想象力理解實(shí)驗(yàn)，學(xué)生并不知道實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是不是真的如教師所言，實(shí)驗(yàn)過程中是不是會(huì)出現(xiàn)其他的異?，F(xiàn)象，等等?？傊?，學(xué)生沒有親自動(dòng)手實(shí)踐，會(huì)錯(cuò)過很多精彩。學(xué)生不親自動(dòng)手，很難激發(fā)學(xué)生的發(fā)散性思維，也不利于學(xué)生理解科學(xué)知識(shí)。通過多次實(shí)驗(yàn)之后，教師進(jìn)一步改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)器材，在課堂上就可以完成，而且實(shí)驗(yàn)效果良好。改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教材如圖2所示：

改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教材可以使學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)直觀地觀察玻璃管內(nèi)長(zhǎng)頸漏斗中的液面改變情況，由此可見，通過蒸騰作用后水分明顯散失，而且具有良好的效果。學(xué)生通過這個(gè)裝置可以更加直觀地感受植物葉的蒸騰作用及其和環(huán)境條件之間的關(guān)系。很多學(xué)生受到這個(gè)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)也設(shè)計(jì)了其他可以證明蒸騰作用的方法。例如，對(duì)比這個(gè)裝置在一段時(shí)間前后的質(zhì)量變化，可以間接證明植物水分散失，或者也可以換用直徑更小的玻璃管，這樣可以更好地提高實(shí)驗(yàn)效果。

四、組織學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，有效提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性

1.預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，確定實(shí)驗(yàn)要求

教師進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，為了避免學(xué)生盲目實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)之前一定要讓學(xué)生先預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)科學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，清楚具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及實(shí)驗(yàn)步驟。同時(shí)，教師也可以讓學(xué)生寫一份預(yù)習(xí)報(bào)告，預(yù)習(xí)報(bào)告的內(nèi)容主要包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)意義，實(shí)驗(yàn)所需的藥品、儀器，實(shí)驗(yàn)中需要觀察的各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及產(chǎn)生這種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的主要原因、最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)論等。這樣的方式可以進(jìn)一步加深學(xué)生的學(xué)習(xí)印象，使學(xué)生更加熟悉科學(xué)實(shí)驗(yàn)步驟以及最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果等。

2.鼓勵(lì)學(xué)生認(rèn)真觀察，詳細(xì)記錄相關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

學(xué)生可以將相關(guān)預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告整理好，并且上交給教師審核同意后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。同時(shí)在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師應(yīng)該重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，使學(xué)生可以熟練掌握正確的觀察方法，這樣才可以使學(xué)生更好地進(jìn)行科學(xué)學(xué)習(xí)。學(xué)生層次不同，其觀察能力也會(huì)有很大差異，因此即使是相同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不同的學(xué)生描述的方法也會(huì)有很大區(qū)別。比如，學(xué)習(xí)“伏安法測(cè)量電阻”這個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生以正確的操作方法讀取電流表、電壓表后，計(jì)算其電阻值，就不難發(fā)現(xiàn)每次的計(jì)算結(jié)果并不一致，而且電阻值會(huì)越來越大。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因是內(nèi)部電阻絲溫度逐漸升高，電阻也越來越大。通過這種實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到科學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性和必要性，而且一定要尊重客觀事實(shí)，使學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的問題。

3.創(chuàng)新科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不斷提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

（1）把書面作業(yè)轉(zhuǎn)化成實(shí)踐操作作業(yè)

在學(xué)習(xí)活動(dòng)中，學(xué)生才是主體，教師只是教學(xué)活動(dòng)的組織者、引導(dǎo)者。當(dāng)學(xué)生遇到問題的時(shí)候，教師要引導(dǎo)學(xué)生及時(shí)解決這些問題，但是有的時(shí)候僅有說教很難達(dá)到動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的效果。因此，教師可以先讓學(xué)生在進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)前擬定一個(gè)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，上交給教師審核得到同意后再實(shí)驗(yàn)。比如，進(jìn)行“研究食物上滋生微生物的條件”這個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程中，有的食物暴露太久會(huì)變質(zhì)，因此非常有必要研究食物微生物繁殖條件。為此，學(xué)生自己可以在家里隨便取適量菜湯，分別把這些菜湯放在不同的地方，然后擬定相應(yīng)的具體變質(zhì)記錄報(bào)告，一定要在變質(zhì)報(bào)告中詳細(xì)描寫菜湯變質(zhì)現(xiàn)象，然后把變質(zhì)報(bào)告帶到教學(xué)課堂上和其他同學(xué)一起討論，這樣才可以有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的探究技能，提高學(xué)生的參與積極性。

（2）創(chuàng)新科學(xué)實(shí)驗(yàn)

在實(shí)際教學(xué)過程中，教師可以讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，這樣更有利于提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力，也可以測(cè)試學(xué)生的實(shí)際操作技能，培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)踐操作技能。這對(duì)于培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、科學(xué)探究能力都具有極其重要的作用。比如，測(cè)試空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以通過紅磷測(cè)試O2含量，有的學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后就可以發(fā)現(xiàn)O2占到空氣體積的20%以上，這主要是由于插入燃燒匙的速度比較慢，很容易導(dǎo)致空氣泄露。因此，一定要想方設(shè)法改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，筆者認(rèn)為比較好的一個(gè)方法是采用放大鏡聚光對(duì)著密封廣口瓶中的紅磷照射，這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本上和課本理論一樣，可大大提高實(shí)驗(yàn)的可信度。

五、積極拓展課外實(shí)驗(yàn)

1.開發(fā)家庭小實(shí)驗(yàn)

科學(xué)本來就源自實(shí)際生活，因此科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能僅僅依靠課本教材中的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)還應(yīng)該積極開拓課外實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)延伸到課外，而開發(fā)家庭小實(shí)驗(yàn)就是一種不錯(cuò)的選擇。家庭小實(shí)驗(yàn)主要是充分利用身邊容易得到的各種材料，設(shè)置相關(guān)的一系列操作簡(jiǎn)便的簡(jiǎn)單家庭實(shí)驗(yàn)。教師可以讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，然后自己在家里收集相關(guān)的實(shí)驗(yàn)用品，自己嘗試著動(dòng)手，并且總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，一定要使實(shí)驗(yàn)儀器生活化、實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)約化、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容趣味化。這樣不僅可以為學(xué)生提供更多動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，同時(shí)也可以很好地完善課堂實(shí)驗(yàn)的缺陷，進(jìn)一步鞏固課堂知識(shí)，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分開發(fā)學(xué)生的智力，使學(xué)生真正意識(shí)到科學(xué)源自生活。

2.積極開發(fā)自主探究實(shí)驗(yàn)

只有學(xué)生親自參與實(shí)驗(yàn)才可以使學(xué)生發(fā)現(xiàn)更多的問題，提出自己的猜想，并且設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行論證，逐漸培養(yǎng)和提高學(xué)生科學(xué)的情感以及態(tài)度?？茖W(xué)探究可以幫助學(xué)生解決很多問題，教師也可以以第二課堂、課外興趣小組的形式開發(fā)更多的課外自主探究實(shí)驗(yàn)。比如，探究生活中蠟燭燃燒的“白煙”的過程中，學(xué)生可以查資料，根據(jù)基本的探究過程自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，然后自主操作得出最終的結(jié)論。通過課外實(shí)驗(yàn)可有效提高學(xué)生解決問題的能力，提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。

綜上所述，實(shí)驗(yàn)是科學(xué)教學(xué)的核心靈魂，這也決定了實(shí)驗(yàn)教學(xué)在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要地位。初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)該多從學(xué)生實(shí)際情況出發(fā)，以各種各樣的途徑和方式引導(dǎo)學(xué)生采用各種簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)更多趣味化、生活化、簡(jiǎn)單化的實(shí)驗(yàn)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)興趣，不斷鍛煉和提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，最大限度地開發(fā)學(xué)生的思維能力。

參考文獻(xiàn)：

孫秀蕘.提高初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的策略[J].新課程研究，2010（196）：120-121.

編輯 趙飛飛