以學(xué)為中心，實驗教學(xué)要“精耕細作”

馮琨

摘 要：實驗是初中科學(xué)課程與其他課程本質(zhì)的區(qū)別。本文以一道中考實驗題為案例，分析反思當(dāng)前科學(xué)課堂實驗教學(xué)中存在的典型問題。結(jié)合自身課堂教學(xué)的實踐，實驗教學(xué)要“精耕細作”，為學(xué)生提供必要的支架，讓學(xué)生真正地動手、動腦做實驗。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)

隨著新課程的推進，教師的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式都有了明顯的改變，教師在教學(xué)中嘗試設(shè)計多種多樣的實驗活動，開展探究性學(xué)習(xí)，并取得了良好的教學(xué)效果。然而，不少教師在追求先進理念的大潮中走向迷茫，課堂中還存在若干典型問題：很多老師還常常將教材上的實驗探究人為地轉(zhuǎn)化為簡單的實驗知識傳授；還有很多老師用多媒體課件來指導(dǎo)學(xué)生實驗探究等，這些問題都在很大程度上影響學(xué)生實驗探究能力的提高。

例如，（2014年·嘉興卷13）如圖所示為一傾斜的平面鏡，當(dāng)你走向平面鏡時，下列描述符合事實的是（B）

A.鏡中的像變大

B.通過平面鏡觀察到的視野變大

C.鏡中的像將遠離你

D.像與你的連線與鏡面不垂直

平時這個實驗都會做，也進行多媒體展示，但多數(shù)學(xué)生為什么還是“一見如故”？筆者認(rèn)為，老師雖然做了實驗，但是實驗只有一次，生活中類似的經(jīng)歷卻有無數(shù)次。在實驗過程中，由于學(xué)生對“視覺感覺的像的大小”與“真實的像的大小”，平面鏡成像實驗設(shè)計的裝置和原理還是不理解，只是簡單的操作和驗證。本文就如何在實驗教學(xué)“精耕細作”，與同行共同商榷。

一、優(yōu)化實驗，讓學(xué)生既動手又動腦

在實驗教學(xué)中，教師必須積極引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑、探究、實踐，讓他們既動手又動腦；對教材中的實驗，“擇其善者而從之，其不善者而改之”，從整體上考慮其預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果，有針對性地選擇實現(xiàn)整體優(yōu)化的教學(xué)方式和策略，促成學(xué)生主動有效地學(xué)習(xí)。

1.“定”——做好教材規(guī)定的演示實驗和分組實驗

學(xué)生總習(xí)慣于用自己的一套想法去解釋所發(fā)生的事件，盡管有些解釋是錯誤的，但在他們看來卻是合理的。所以在科學(xué)教學(xué)中，我們應(yīng)該意識到學(xué)生的大腦并不是一張白紙，可以在上面隨意地畫寫，我們不能簡單地將自己的觀點強加給學(xué)生，而應(yīng)當(dāng)努力幫助學(xué)生轉(zhuǎn)化對事物的認(rèn)識，重構(gòu)科學(xué)的概念。每做一個實驗，要充分發(fā)揮它的功能。

例如，“大氣壓強”一課中的覆杯實驗，教師指出：是大氣的壓強通過紙片托住杯中的水。這個實驗現(xiàn)象表明，大氣存在著壓強。但是學(xué)生認(rèn)為：紙片是因為水把它粘住了，才不會掉下來的。為此，我們在杯底鉆一個小孔，開始用食指捂住小孔，發(fā)現(xiàn)紙片沒有被推開，然后再把捂小孔的食指放開，此時可見杯中的水沖開紙片掉下。

2.“改”——改進成功率低、實驗現(xiàn)象不明顯、耗時長的演示實驗

對一些重要的、抽象的，學(xué)生難以理解的基本概念和規(guī)律，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，從教學(xué)目的出發(fā)，順應(yīng)學(xué)生的興趣，適當(dāng)改進實驗裝置或操作方法，減少對實驗不利的因素，使實驗時間較為短暫，現(xiàn)象明顯更易于觀察，結(jié)論也更能記憶深刻。

例如，磁感線的概念是相當(dāng)抽象的，對初中生來說是難以想象也難以理解的。在磁感線的探究實驗中，將適量的鐵屑均勻地灑在玻璃板上，并置于磁鐵上，通過連續(xù)輕微的敲擊玻璃板，使磁鐵在磁場中逐漸有序排列。這樣實驗雖然完成了，但是由于重力的原因只能進行平面展示，雖然可以多媒體投影，但只能少數(shù)看清。筆者在教學(xué)中，在玻璃板上鋪一張蠟紙，鐵屑均勻撒在蠟紙上，整個裝置放在條形磁鐵上，輕敲玻璃板使鐵屑重新分布，然后用酒精燈給玻璃板緩慢加熱，使蠟熔化，之后移開酒精燈，等蠟?zāi)?，鐵屑被固定在蠟紙上了，這樣一副“立體的磁感線”就形成了，再向全體學(xué)生展示。

3.“增”——增設(shè)能夠突破難點、啟發(fā)思維、激發(fā)興趣的演示實驗

不管重點、難點，只要學(xué)生存在疑惑點，教師不拘泥于課本上的實驗，順應(yīng)學(xué)生的興趣，該補充的則要補充，針對性地做一些實驗。

例如，九年級上冊“探索堿的性質(zhì)——中和反應(yīng)”實驗。教材設(shè)計思路是：向NaOH溶液中滴加幾滴酚酞，再邊滴加稀鹽酸邊攪拌至紅色恰好變成無色，再蒸發(fā)溶液判斷生成物是否是NaCl。為了使學(xué)生充分理解指示劑在中和反應(yīng)的作用，教學(xué)時進行如下嘗試：

先提出課題：“酸和堿之間是否發(fā)生反應(yīng)？”再出示NaOH溶液和鹽酸溶液后提問：“它們分別呈什么顏色？分別是哪類物質(zhì)？它們之間能否反應(yīng)？”然后取樣后將兩種溶液混合，學(xué)生觀察到無明顯現(xiàn)象。追問：“它們混合后無明顯現(xiàn)象，是否說明它們沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？”學(xué)生都回答說“不一定”。這時引導(dǎo)學(xué)生思考：“你有什么方法判斷稀鹽酸和NaOH溶液是否發(fā)生反應(yīng)？”接著讓學(xué)生分組討論，討論后學(xué)生交流設(shè)計方案。

二、重視過程，讓學(xué)生親身體驗

實驗教學(xué)從“目標(biāo)、過程、起點”三個維度重視學(xué)生的實驗操作過程，讓每一個學(xué)生真正親歷實驗的發(fā)生過程，從而獲取或鞏固科學(xué)知識，理解和掌握運用觀察和實驗手段處理問題的實驗技能，為他們的終身學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

1.定準(zhǔn)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)活動的靈魂，是教學(xué)的起點和歸宿，也是判斷教學(xué)是否有效的直接依據(jù)。在制定實驗教學(xué)目標(biāo)時，教師要明確課標(biāo)中的總目標(biāo)、學(xué)段目標(biāo)、本冊教材的單元目標(biāo)、課時目標(biāo)，注意單元目標(biāo)是這一單元結(jié)束時學(xué)生應(yīng)達到的目標(biāo)，不是這一單元每課時教學(xué)目標(biāo)的累計，教師要把握好尺度，每一節(jié)課要達成這個目標(biāo)，哪些地方需要學(xué)生探究，怎樣探究才有效，深入挖掘?qū)嶒灥墓δ埽@樣才能使課改真正地“開花結(jié)果”。

譬如，液體會對浸入其內(nèi)的物體產(chǎn)生向上的浮力，但浮力的大小究竟跟哪些因素有關(guān)？探究時，首先要讓學(xué)生根據(jù)已有的經(jīng)驗事實，將浮力的大小與物體排開水的多少之間建立關(guān)系：浮力的大小可能跟物體所排開水的多少有一定的關(guān)系。為了檢驗這個猜想，讓學(xué)生先進行定性檢驗。在這個基礎(chǔ)上，讓學(xué)生進行討論如何定量證實猜想？

最后，教師再給學(xué)生教科書的實驗器材，但不急于讓他們進行實驗測量，讓他們先討論如下問題：如何利用這些器材進行實驗？怎樣安排實驗的步驟？設(shè)計怎樣的實驗數(shù)據(jù)記錄表？在組內(nèi)討論之后，再在班上與其他小組進行交流。在學(xué)生交流之后，教師給出一個標(biāo)準(zhǔn)的實驗步驟和實驗數(shù)據(jù)登記表。實驗之后，引導(dǎo)學(xué)生由實驗數(shù)據(jù)概括出實驗結(jié)論，然后再將這個關(guān)系推廣到其他液體上，得出阿基米德原理。

在教科書中，阿基米德原理是通過實驗獲得的。但這個實驗最富有魅力之處是將物體受到的浮力跟它排開的水建立起聯(lián)系。本案例為保證實驗過程合理、有序，使學(xué)生在頭腦中清楚地認(rèn)識到如何進行實驗以及為什么要這樣做，力求引導(dǎo)學(xué)生以“動手、動腦、合作交流”等方式去學(xué)習(xí)科學(xué)。實驗前留有充分的時間小組進行設(shè)計、討論實驗方案，在相互啟迪交流中達成共識，使學(xué)生確實明確實驗應(yīng)如何進行后再分組實驗。這樣做體現(xiàn)了新課程標(biāo)準(zhǔn)的理念，學(xué)生實驗中減少盲目性，達到事半功倍的效果。

2.經(jīng)歷過程

學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高離不開觀察、實驗等科學(xué)體驗，更離不開假設(shè)、建模、評估等批判性思維。探究活動的設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循循序漸進的原則，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。如果實驗活動只是簡單的體驗，沒有思維的洗禮，可以說是低效，甚至是無效的。

譬如，“空氣中氧氣體積的測定”實驗教學(xué)，首先，讓學(xué)生討論如何把氧氣從空氣中趕出？學(xué)生會想到用“吸氣法”“液化法”和“燃燒法”等；然后引導(dǎo)學(xué)生集中討論如何用好“燃燒法”，讓學(xué)生在紅磷和木炭中選擇一種物質(zhì)，并說明理由；最后確定選擇紅磷（因為生成物是固體），且量要充足；第二是解決裝置問題，教師出示測空氣中氧氣含量的實驗裝置，采取邊呈現(xiàn)邊設(shè)問的方式，當(dāng)呈現(xiàn)裝置乙時學(xué)生有些疑惑，這時教師展示裝置甲并對乙給予進一步啟發(fā)：“當(dāng)我從瓶內(nèi)吸出一些空氣時，你將看到什么現(xiàn)象？為什么？”學(xué)生看到的現(xiàn)象是“水面升高”，原因是吸出瓶內(nèi)氣體后，瓶內(nèi)氣壓會減小，外面的大氣壓把水壓進瓶內(nèi)。然后追問：“你知道我究竟吸出了多少體積的氣體嗎？”學(xué)生回答：“瓶內(nèi)水面上升的體積，就是你所吸出的氣體的體積?！蓖瑯樱已b置瓶中的氧氣被消耗掉后，水面也會升高，而且氧氣減少多少體積，水面就上升多少體積。

在上述教學(xué)中，教師不是僅僅將測定空氣中氧氣含量作為唯一的教學(xué)目標(biāo)，而是積極引導(dǎo)學(xué)生參與到這個實驗裝置的設(shè)計活動中，使學(xué)生不但能知其然，而且能知其所以然，從而更深刻地理解演示實驗。

3.找準(zhǔn)起點

探究的起點應(yīng)該在學(xué)生的“已知區(qū)”和“最近發(fā)展區(qū)”的結(jié)合點，創(chuàng)設(shè)讓學(xué)生“跳一跳就能摘到桃子”的問題情境，盡可能貼近學(xué)生、適合學(xué)生，使學(xué)生的思維強度出現(xiàn)“臨界狀態(tài)”，嚼之有勁，品之有味，積極主動地探求新知識，使新舊知識發(fā)生相互作用，產(chǎn)生有機聯(lián)系的知識結(jié)構(gòu)，使學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的“最近發(fā)展區(qū)”上升為“已知區(qū)”。

譬如，在“水的浮力”教學(xué)中，筆者出示兩塊大小差別明顯的馬鈴薯，引導(dǎo)學(xué)生猜想：它們浸沒在食鹽水中是下沉還是上??？學(xué)生原有經(jīng)驗中大的物體總是容易下沉，所以，他們都猜想大塊下沉小塊上浮。然而，當(dāng)筆者把它們分別放入兩個不同濃度鹽水中時，他們卻發(fā)現(xiàn)小塊下沉大塊上浮，完全出乎他們的意料。課堂一下子“沸騰”起來，尋求問題的答案已成為每位學(xué)生努力的目標(biāo)。有的學(xué)生跑到講臺檢查老師的馬鈴薯是否空心；有的學(xué)生用手指蘸取鹽水，放在嘴中品嘗，判斷鹽水的濃度。

學(xué)生不是空著腦袋走進教室的。浮力比較常見，學(xué)生往往憑著自己的生活經(jīng)驗去認(rèn)識浮力，在這些認(rèn)識中有些是不科學(xué)甚至是錯誤的。在這部分內(nèi)容教學(xué)時，有的老師總抱怨學(xué)生“這么笨”。其實，我們也應(yīng)該想一想我們應(yīng)該把主要精力放在哪兒，保底的內(nèi)容、孩子必須會的內(nèi)容是什么，以前的教材重視結(jié)論，我們現(xiàn)在的教材重視過程，但是不能因為重視過程了，我們就無畏地提高標(biāo)準(zhǔn)。我們要研究核心的東西，抓住核心的東西，讓學(xué)生探究，把課上得簡單、輕松。

三、適當(dāng)指導(dǎo)，為學(xué)生提供必要的“支架”

教師對學(xué)生的探究活動給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，指導(dǎo)與開放的程度要適合學(xué)生的能力發(fā)展水平。對教學(xué)中所涉及的基本的科學(xué)過程與方法，結(jié)合實例形象生動地加以說明，并注意橫向聯(lián)系，從而不斷增進學(xué)生對科學(xué)探究的理解。

1.“實”——目的清晰，行動實在，指導(dǎo)到位

學(xué)生探究的過程中會遇到許多的困惑和問題，教師要給予有效的引導(dǎo)。因此，教師在進行教學(xué)設(shè)計時，不僅要考慮到學(xué)生原有的知識，還要考慮到學(xué)生的思維水平，要站在學(xué)生的角度去思考問題，對學(xué)生可能產(chǎn)生的思維障礙進行全面、細致的預(yù)測剖析。盡量讓學(xué)生的思想、觀點體現(xiàn)出來，把學(xué)生的能力、天資發(fā)揮出來。

例如，“地球的自轉(zhuǎn)”這節(jié)課中有個學(xué)生探究活動，判斷A、B、C三幅圖中，你（火柴）所處的時刻。有的教師用手電筒光代替太陽光，讓學(xué)生感受，結(jié)果學(xué)生拿著手電筒這邊照一下那邊照一下，什么感覺都沒有（可能教師事先估計這個活動很簡單）。

七年級學(xué)生的空間想象能力不強，做這個實驗時，教師應(yīng)讓學(xué)生分小步進行，以降低難度。比如：第一步，用手電筒光照亮半個球，手電筒光方向固定（即代表太陽不動）；第二步，地球朝哪個方向轉(zhuǎn)，被照亮的某地的人會看到太陽東升西落現(xiàn)象；第三步，再來判斷A、B、C三幅圖中，你（火柴）所處的時刻，哪個位置處于“日落”時刻，哪個位置處于“正午”時刻。再讓全班同學(xué)完成課本的活動內(nèi)容。最后，進一步追問：假如太陽是西升東落，地球上的人將看到太陽的位置如何變化呢？

2.“透”——小步驟逐一落實，循序漸進，總結(jié)到位

教師在設(shè)計時要充分考慮學(xué)生現(xiàn)有的知識水平和思維能力為基礎(chǔ)，將要解決的問題設(shè)計成一系列漸進的問題系列，為學(xué)生提供必要的“支架”。探究任務(wù)的設(shè)計要講究階梯性原則，任務(wù)難度應(yīng)該由易到難，逐層提高。

例如，學(xué)生對在水中能上浮的物體受到浮力較容易接受，但對在水中下沉的物體也受到浮力則較難接受，對浮力的方向也似懂非懂。筆者的實驗設(shè)計如下：

第一環(huán)節(jié)：感知漂浮在水面上的物體受浮力。

學(xué)生將石塊﹑鐵釘﹑木塊﹑乒乓球放入盛水的燒杯中，觀察實驗現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)木塊﹑乒乓球漂浮在水面上，而石塊﹑鐵釘卻沉入燒杯的底部。引導(dǎo)學(xué)生分析漂浮在水面的木塊的受力情況，尋找物體能漂浮在水面上的原因，嘗試運用平衡力的知識解釋現(xiàn)象，進而得出：漂浮在水中的物體受到豎直向上的浮力。

第二環(huán)節(jié)：感知在水中懸浮的物體受浮力。

演示實驗：把雞蛋放入配制好的鹽水中，觀察實驗現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)雞蛋懸浮在鹽水中。引導(dǎo)學(xué)生分析懸浮在鹽水中雞蛋的受力情況，結(jié)論：懸浮在水中的物體受到向上的浮力。

第三環(huán)節(jié)：探究——在水中下沉的物體是否受浮力。

（1）先用手托一下懸掛在空氣中的物塊，使彈簧測力計的讀數(shù)變小。

師：彈簧測力計的讀數(shù)為什么變小？

生：因為物塊受到手對它向上的托力。

（2）將物塊浸沒在水下。

師：你發(fā)現(xiàn)了什么？

生：彈簧測力計的讀數(shù)變小。

師：彈簧測力計的讀數(shù)變小，說明了什么？

生：水對物塊有一個向上托的力。

實驗結(jié)論：在水中下沉的物體也受到豎直向上的浮力。

第四環(huán)節(jié)：感知浮力的方向：豎直向上。

利用實物投影展示：用一段較粗的紅毛線，將其兩端分別固定在乒乓球和大燒杯的底部，將水注入大燒杯，直到將乒乓球浸沒，觀察紅毛線被拉直的方向。將大燒杯的一端墊高，觀察紅毛線被拉直的方向，并與重垂線的方向相比較。此實驗說明浮力的方向總是豎直向上。

綜合以上四個環(huán)節(jié)：浸在（漂浮、懸浮、下沉）液體里的物體，受到液體對它施加的豎直向上的浮力。

總之，作為一線的科學(xué)教師，我們應(yīng)當(dāng)立足于科學(xué)實驗教學(xué)改革，以培養(yǎng)學(xué)生整體素質(zhì)為目標(biāo)，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)動機，培養(yǎng)他們的學(xué)習(xí)興趣，訓(xùn)練他們的動手能力，把科學(xué)實驗教學(xué)作為素質(zhì)教育的核心來推進。我們期待隨著科學(xué)課程改革的不斷深入，優(yōu)化科學(xué)實驗教學(xué)的步伐也會越來越完善。

參考文獻：

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3.鄭青岳.科學(xué)教育如何走進生活[J].教學(xué)月刊，2013（2）.

（作者單位：浙江省海寧市斜橋中學(xué)）