巧用實驗詮釋初中科學(xué)概念

吳桂花

摘 要：科學(xué)概念教學(xué)是初中科學(xué)教學(xué)的重點之一，理解科學(xué)概念是掌握科學(xué)基礎(chǔ)知識的前提，也是發(fā)展學(xué)生邏輯思維能力的必要元素。本文嘗試通過列舉幾個以不同類型的實驗為輔助手段的教學(xué)實例來詮釋初中科學(xué)概念，將無形的科學(xué)概念轉(zhuǎn)化為有形可觀的實驗現(xiàn)象，使科學(xué)概念變得靈動鮮活，從而促進學(xué)生對科學(xué)概念的理解。

關(guān)鍵詞：科學(xué)概念；實驗；理解概念

皮亞杰和布魯納等的建構(gòu)主義理論認為：概念是由主體主動建構(gòu)的，而不是從外界被動地吸收。主體在概念形成過程中，不是去發(fā)現(xiàn)獨立于他們頭腦之外的知識世界，而是通過先前個人的經(jīng)驗世界，重新組合且建構(gòu)一個新的認知結(jié)構(gòu)。所以，概念教學(xué)的主要任務(wù)就是幫助學(xué)生正確地認識概念、豐富不完整的概念、糾正已有的錯誤概念、建構(gòu)新的概念。但科學(xué)概念中的名詞術(shù)語概括性強，看得見摸不著，部分中學(xué)生無法真正理解其中的含義，筆者嘗試列舉幾個以不同類型的實驗為輔助手段的教學(xué)實例，談?wù)勅绾螌o形的科學(xué)概念轉(zhuǎn)化為有形可觀的實驗現(xiàn)象，從而促進學(xué)生對科學(xué)概念的理解。

一、增加演示實驗，化抽象為直觀

美國心理學(xué)家加涅將科學(xué)概念分為具體概念和定義性概念兩大類。具體概念是指能通過直接觀察而獲得的概念，如花朵、土壤、長度、體積等概念。定義性概念是指不能直接通過觀察，必須通過定義才能獲得的概念。初中階段學(xué)生學(xué)習(xí)的科學(xué)概念多數(shù)為定義性概念，將抽象的概念轉(zhuǎn)化為可觀察的實驗現(xiàn)象，是概念教學(xué)最有效的方式之一。如壓強（包括大氣壓）、力、密度、溶解度、電阻、做功、分子熱運動、動能、牛頓第一定律、能量守恒定律等概念可以通過實驗來揭示本質(zhì)特點。

八年級上冊科學(xué)第二章第二節(jié)《大氣的壓強》中關(guān)于大氣壓的概念教學(xué)，雖然我們無時無刻不生活在大氣壓中，但是對比其他類型的壓強學(xué)生對大氣壓的存在感很弱，課本選擇了幾個生活中常見的小實驗來感受大氣壓的存在，更提出了著名的馬德堡半球?qū)嶒?，來說明大氣壓的存在且值很大。馬德堡半球?qū)嶒炐Ч@人。

增加這樣的演示實驗，讓原本學(xué)生無法直接感知的大氣壓變得更為形象直觀，從中可以理解大氣向各個方向都有壓強，且大氣壓與大氣的質(zhì)量有密切關(guān)系。雖然這樣操作不能做到完全真空，只是除去空氣中的部分氧氣，遠比不上真實大氣壓的大小，但是能讓學(xué)生知道由于氧氣的減少使半球內(nèi)氣壓降低，周圍外界大氣壓會壓向半球，導(dǎo)致我們很難拉開兩個半球，這樣就讓學(xué)生理解了大氣壓的概念并知道大氣壓的值很大，同時也能舉一反三，理解生活中其他與大氣壓有關(guān)的現(xiàn)象。

科學(xué)實驗所展示的神奇變化與直觀鮮明的現(xiàn)象是學(xué)生對科學(xué)產(chǎn)生興趣的主要來源，雖然課堂演示實驗有一定的局限性，可視范圍不夠廣，但仍能很好地激發(fā)學(xué)生的認知沖突，使學(xué)生快速進入學(xué)習(xí)情境，并真正理解抽象的科學(xué)概念的含義。

二、適選模擬實驗，化復(fù)雜為簡單

在難以直接拿研究對象做實驗時，有時用模型來做實驗，即模仿實驗對象制作模型，或者模仿實驗的某些條件進行實驗，即模擬實驗。模擬實驗可以是模型、動畫、模仿實驗等，有新意的模擬實驗效果不亞于一般操作性實驗。初中科學(xué)概念中許多無法通過直接的操作性實驗來加以詮釋的復(fù)雜概念，如物態(tài)變化現(xiàn)象的微觀原理、月相等宇宙天體運動規(guī)律、氣體的對流、電流、電壓、生態(tài)系統(tǒng)等，適當(dāng)?shù)剡x擇模擬實驗可以輔助理解復(fù)雜的科學(xué)概念，讓學(xué)生更為簡單地理解概念的形成原理。

浙教版八年級上冊第二章《天氣與氣候》中第五節(jié)《天氣預(yù)報》的教學(xué)重點是理解幾個常見天氣系統(tǒng)的特點，如高壓、低壓、冷鋒、暖鋒、鋒面等，其中難點在于理解冷暖鋒的概念以及可能帶來的天氣特征。那如何才能形象地顯示出冷暖空氣相遇后的運動情況從而理解冷暖鋒的形成呢？嘗試將文字信息轉(zhuǎn)化為實驗活動來顯示概念的本質(zhì)，可以準(zhǔn)備一個這樣的模擬實驗來幫助理解。用冷熱水來模擬冷暖空氣，在透明水槽中間用泡沫板做一個可移動的活隔板，由于泡沫板有一定的可壓縮性，所以可以讓水槽隔出兩個相對比較封閉的區(qū)域。為了實驗視覺效果更明顯，采用兩種顏色來區(qū)別冷熱水，分別倒入水槽兩側(cè)至水位相近時，緩慢抽離中間泡沫板時，會發(fā)現(xiàn)熱水上升、冷水下降，形成一個分界面。

這樣的模擬實驗，學(xué)生體會到氣溫的差異會引起氣團密度的差異，因此氣團的運動也會有升降的差異，正如實驗中兩種溫度不同的液體相遇后的變化一樣。這有利于讓學(xué)生直觀看到鋒面的形態(tài)，從而進一步理解冷鋒和暖鋒的概念以及在鋒面上可能帶來的天氣變化，甚至可以推測冷暖鋒過境前后的天氣特征。

這樣的創(chuàng)新概念教學(xué)讓我們不可視的復(fù)雜定義性概念變得簡單可視的實驗現(xiàn)象，給學(xué)生創(chuàng)造新鮮的視覺效果，也讓學(xué)生更加生動地理解概念的本質(zhì)。所以，適當(dāng)?shù)剡x擇模擬實驗來幫助科學(xué)概念教學(xué)，用實驗過程展現(xiàn)知識的產(chǎn)生過程，可以讓學(xué)生學(xué)會在實驗過程中獲得知識的學(xué)習(xí)方法和形成解決問題的良好思維習(xí)慣。

三、精選課外實驗，化無形為有形

課外實驗一般包括三方面內(nèi)容：一是對科學(xué)教材上的活動、實驗、探究等進行驗證、改進或創(chuàng)新，如晶體的結(jié)晶；二是可以對自己感興趣的問題設(shè)計實驗、操作來驗證自己的假設(shè)或疑問，如觀察螞蟻的身體結(jié)構(gòu)和生活習(xí)性；三是制作一些創(chuàng)意模型來加深自己對事物的認識，如動植物細胞結(jié)構(gòu)的模型制作、地球儀的模型制作等。

八年級上冊第一章《水和水溶液》第六節(jié)《物質(zhì)的分離》中有關(guān)結(jié)晶概念的教學(xué)時，理解物質(zhì)從溶液中析出的過程叫結(jié)晶。教師在課堂上一般會操作演示將熱的硫酸銅濃溶液冷卻后析出藍色晶體的現(xiàn)象，或?qū)κ雏}溶液通過蒸發(fā)溶劑的方法析出白色晶體的現(xiàn)象，讓學(xué)生感受溶質(zhì)析出的過程和方法，但對結(jié)晶和物質(zhì)溶解度有關(guān)的理解還不夠清晰，增加課外實驗就能充分調(diào)動學(xué)生探究科學(xué)的積極性，并能感受科學(xué)的魅力，也能加深對結(jié)晶概念的理解，讓學(xué)生理解不同的物質(zhì)選擇結(jié)晶的方法不同。如讓學(xué)生嘗試曬鹽或按照個人喜好通過冷卻制作硫酸銅晶體形狀各異的飾品等。

學(xué)生對科學(xué)的興趣要源于對課外生活現(xiàn)象的好奇，因此融入生活才是科學(xué)教學(xué)的本質(zhì)。而科學(xué)概念的形成也源于生活中的原形，科學(xué)概念教學(xué)自然也離不開對課外科學(xué)現(xiàn)象的探索，同時也需要對課內(nèi)所學(xué)知識加以驗證，體驗學(xué)習(xí)科學(xué)的成功。開展課外實驗，將無形的科學(xué)概念轉(zhuǎn)化為有形的實驗現(xiàn)象，促使學(xué)生對科學(xué)概念進一步理解。

初中科學(xué)概念教學(xué)是科學(xué)教學(xué)的重點，是學(xué)習(xí)科學(xué)知識規(guī)律的基礎(chǔ)。掌握扎實的科學(xué)概念基礎(chǔ)，代表著科學(xué)知識得以鞏固，象征著科學(xué)知識的應(yīng)用可以得到延伸和拓展，決定著學(xué)習(xí)科學(xué)知識的主體的思維能力得到發(fā)展。本文所列舉的以不同類型的實驗來輔助詮釋科學(xué)概念教學(xué)的方法，可操作性強，運用的原理簡單，可觀察的現(xiàn)象明顯，有演示、有探究、有改進、有創(chuàng)新，化抽象為具體、化復(fù)雜為簡單、化無形為有形，從不同層次詮釋了初中科學(xué)概念的含義。當(dāng)然，教師也有很多不同的教學(xué)方法能讓復(fù)雜的科學(xué)概念變得通俗易懂，從而提高科學(xué)概念的教學(xué)效率，如利用認知沖突、創(chuàng)設(shè)實驗、模型圖像、剖析分解、變式應(yīng)用等，這些方法也都值得我們不斷摸索和創(chuàng)新。

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