運(yùn)用組合實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化課堂教學(xué)

李建東

摘要：組合實(shí)驗(yàn)是為了解決某個(gè)問(wèn)題或知識(shí)，設(shè)計(jì)一組實(shí)驗(yàn)，銜接緊密，并融入認(rèn)知規(guī)律。課堂教學(xué)中利用組合實(shí)驗(yàn)，可以突出科學(xué)核心概念，觸發(fā)學(xué)生主體探究，教學(xué)的視線由過(guò)去的關(guān)注學(xué)習(xí)結(jié)果轉(zhuǎn)向?yàn)殛P(guān)注其學(xué)習(xí)過(guò)程。

關(guān)鍵詞：組合實(shí)驗(yàn)；課堂教學(xué)；教師；學(xué)生

中圖分類號(hào)：G632.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2017）07-0108

科學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，我們課堂教學(xué)的重點(diǎn)應(yīng)該是構(gòu)建新知，啟發(fā)思維，幫助解決問(wèn)題。在日常教學(xué)中，我們使用最多的是單一實(shí)驗(yàn)，盡管我們都在試圖提高每個(gè)實(shí)驗(yàn)的效益，但再怎么樣也是“單兵作戰(zhàn)，戰(zhàn)力有限”。當(dāng)然，我們有時(shí)不自覺(jué)地也運(yùn)用“組合實(shí)驗(yàn)”，但往往不考慮實(shí)驗(yàn)間的銜接和關(guān)聯(lián)，沒(méi)有該有的聚合力，“戰(zhàn)力”有限。

一、組合實(shí)驗(yàn)的概念和形式界定

組合實(shí)驗(yàn)就是為了解決某一問(wèn)題或知識(shí)，設(shè)計(jì)一組實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)圍繞一個(gè)目的，內(nèi)容上相互補(bǔ)充，逐漸深化，并融入認(rèn)知規(guī)律，前后銜接、互為驗(yàn)證、梯度提升、層層推進(jìn)，打造實(shí)驗(yàn)“集團(tuán)作戰(zhàn)”的模式。組合實(shí)驗(yàn)解決某一問(wèn)題的方式無(wú)論對(duì)于構(gòu)建正確的科學(xué)概念或圖像、普遍性的驗(yàn)證科學(xué)定律，還是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法，都將收到比單一實(shí)驗(yàn)更好的效果，是一種提高課堂教學(xué)效益、增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教育功能的有效途徑。

二、組合實(shí)驗(yàn)的價(jià)值和課堂運(yùn)用

科學(xué)教材設(shè)置了眾多的實(shí)驗(yàn)，我們可以用一定的方式有效整合一些實(shí)驗(yàn)，形成實(shí)驗(yàn)的組合拳，達(dá)到一次演示，實(shí)現(xiàn)多個(gè)實(shí)驗(yàn)串聯(lián)展示。既幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)了有意義記憶，而且還可以利用實(shí)驗(yàn)過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確全面地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象循序漸進(jìn)地設(shè)計(jì)提問(wèn)，啟迪他們學(xué)會(huì)分析、綜合、推理等，并訓(xùn)練學(xué)生掌握科學(xué)研究的方法。特別要提出的是，教師通過(guò)這些活動(dòng)有意識(shí)地滲透了一些極其重要的學(xué)習(xí)策略，可以幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)能力，更好地實(shí)現(xiàn)學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。

1. 組合實(shí)驗(yàn)，突出科學(xué)核心概念，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)潛能

組合實(shí)驗(yàn)可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)未知問(wèn)題的探究能力、推理能力及表達(dá)能力的培養(yǎng)，而且強(qiáng)化學(xué)生解決問(wèn)題基本思路的訓(xùn)練，使學(xué)生能將科學(xué)問(wèn)題分解，找出解答的關(guān)鍵。

【例1】在完成了電生磁和磁生電的教學(xué)后，教師可以讓學(xué)生做如圖裝置實(shí)驗(yàn)，先閉合開(kāi)關(guān)，（1）先將導(dǎo)體ab水平用力向右移動(dòng)，導(dǎo)體cd也隨之運(yùn)動(dòng)起來(lái)。（2）對(duì)調(diào)甲圖中的磁極，將導(dǎo)體ab水平用力向右移動(dòng)，觀察導(dǎo)體cd的運(yùn)動(dòng)情況。（3）將導(dǎo)體ab水平用力向左移動(dòng)，觀察導(dǎo)體cd運(yùn)動(dòng)情況。（4）換用導(dǎo)體cd水平用力向左或右運(yùn)動(dòng)，觀察導(dǎo)體ab是否運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向怎樣？

通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們把電磁感應(yīng)現(xiàn)象和磁場(chǎng)對(duì)電流的作用有機(jī)“組合”了起來(lái)，它們有區(qū)別，也有聯(lián)系，放在一起實(shí)驗(yàn)研究分析，更能讓學(xué)生理解原理，觸發(fā)學(xué)生的探究意識(shí)，挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛能。這個(gè)組合實(shí)驗(yàn)我們既可以探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，明確感應(yīng)電流的方向和導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向有關(guān)，也可研究磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體的作用，理解通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中會(huì)受到里的作用，力的方向與電流方向和磁場(chǎng)方向有關(guān)。好處顯而易見(jiàn)。

2. 組合實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)具體問(wèn)題情境，提升學(xué)生的思維能力

在課堂上先通過(guò)組合實(shí)驗(yàn)提出了一系列問(wèn)題，創(chuàng)造了一個(gè)個(gè)問(wèn)題情境，學(xué)生就能積極思考，思維能力就得到了激發(fā)和訓(xùn)練。

【例2】如圖組合實(shí)驗(yàn)是用來(lái)測(cè)定石灰石（主要成分為CaCO3）與稀鹽酸反應(yīng)來(lái)生成CO2的體積，實(shí)驗(yàn)時(shí)先連接好裝置，再檢查裝置的氣密性，然后裝好藥品，最后將10ml稀鹽酸快速推入燒瓶中，觀察注射器活塞的移動(dòng)情況，怎樣測(cè)得CO2的體積？怎么檢查裝置氣密性？若稀鹽酸是緩慢推入的，則可能造成怎樣的后果？本實(shí)驗(yàn)測(cè)氣體的優(yōu)點(diǎn)是什么？

【例3】用硝酸銀檢驗(yàn)溶液中存在氯離子，為了排除CO32-的干擾，通過(guò)組合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比（取兩支試管分別加入氯化鈉和碳酸鈉，分別滴加硝酸銀，都出現(xiàn)白色沉淀，再分別滴加稀硝酸，放碳酸鈉的試管沉淀消失，放氯化鈉的試管沉淀不消失），通過(guò)不同現(xiàn)象的比較讓學(xué)生分析背后的原因（開(kāi)始為什么都會(huì)有白色沉淀？后來(lái)為什么一個(gè)沉淀消失一個(gè)不消失？）。

因?yàn)镃O32-能和Ag+結(jié)合成不溶于水的白色沉淀Ag2CO3，而AgCl 也是不溶于的白色沉淀，所以碳酸根的存在會(huì)影響氯離子的檢驗(yàn)。

2Ag﹢+CO32-= Ag2CO3↓

所以在檢驗(yàn)氯離子時(shí)，加入硝酸銀后還要加入稀硝酸，就是為了排除CO32-等離子造成的干擾。如果白色沉淀溶于稀硝酸，則待檢溶液中無(wú)氯離子，如果白色沉淀不溶于稀硝酸，才能確定待檢溶液中有Cl-。

Ag2CO3 +2HNO3 = 2AgNO3 +H2O +CO2↑

兩個(gè)組合實(shí)驗(yàn)的實(shí)例，都創(chuàng)設(shè)了情景，提出了遞進(jìn)式的問(wèn)題，在學(xué)生解決一個(gè)又一個(gè)的問(wèn)題中學(xué)會(huì)剖析實(shí)驗(yàn)，追尋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的原因，鍛煉思維，提升能力。

3. 組合實(shí)驗(yàn)，形成討論式課堂，促進(jìn)學(xué)生積極參與。

組合實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象分析，往往引發(fā)討論，有利于體現(xiàn)學(xué)生的主體性，形成了一種討論探究式課堂。

【例4】如圖所示是鐵絲在氧氣中燃燒的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，用適量雙氧水和二氧化錳代替原實(shí)驗(yàn)中集氣瓶里的水。用雙氧水和二氧化錳代替原集氣瓶里的水，除了使實(shí)驗(yàn)更簡(jiǎn)便外（不用再單獨(dú)制取氧氣），我們實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)鐵絲燃燒現(xiàn)象比單純?cè)趦?chǔ)滿氧氣集氣瓶實(shí)驗(yàn)更持久。我們可以通過(guò)引導(dǎo)讓學(xué)生分析討論為什么能更持久的原因。

【例5】在研究二氧化碳能否被氫氧化鈉吸收時(shí)?？梢赃M(jìn)行圖中的組合實(shí)驗(yàn)。先將注射器1中的溶液推入充有二氧化碳的瓶中，氣球鼓起；向外拉注射器3，無(wú)明顯現(xiàn)象；將注射器2中的溶液推入瓶中，溶液中有氣泡產(chǎn)生，氣球變癟；再次（上接第108頁(yè)）向外拉注射器3，澄清石灰水變渾濁。為什么要綜合三次現(xiàn)象才能說(shuō)明二氧化碳能與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)呢？學(xué)生往往會(huì)興趣濃濃地自發(fā)討論研究，主體探究欲望滿滿。

4. 組合實(shí)驗(yàn)，整合零散知識(shí)，提高教師學(xué)科素養(yǎng)。

要將零散的知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，整合到組合實(shí)驗(yàn)中，這就對(duì)教師提出了許多方面的要求，教師不得不努力提高自身的教學(xué)水平。

【例6】如圖組合實(shí)驗(yàn)是用來(lái)模擬現(xiàn)代醫(yī)學(xué)使用的心肺機(jī)（替代心臟推動(dòng)血液循環(huán)）。將線圈ab纏繞并固定在活塞一端，利用它通電時(shí)與固定磁鐵之間的相互作用，帶動(dòng)電動(dòng)泵中的活塞，抽送血液。實(shí)驗(yàn)時(shí)讓學(xué)生先了解圖中閥門S1只能向外自由開(kāi)啟，反向則封閉管路；閥門S2只能向內(nèi)自由開(kāi)啟，反向則封閉管路。當(dāng)電動(dòng)泵工作時(shí)，水從閥門S2抽進(jìn)，從閥門S1送出；當(dāng)線圈中的電流從a流向b時(shí)，活塞處于送水狀態(tài)。這個(gè)組合實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，把電磁鐵的知識(shí)，磁極間的相互作用規(guī)律，氣壓，血液循環(huán)等有機(jī)結(jié)合起來(lái)，教師必須銜接好各個(gè)方面，設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程很考驗(yàn)教師的科學(xué)素養(yǎng)。

組合實(shí)驗(yàn)，使教學(xué)的視線由過(guò)去的關(guān)注學(xué)習(xí)結(jié)果轉(zhuǎn)向?yàn)殛P(guān)注其學(xué)習(xí)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)作為“關(guān)注過(guò)程”的一種具體的手段，可以讓學(xué)生更清楚知識(shí)的形成過(guò)程，促進(jìn)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的思考，讓學(xué)生的思維得到不斷發(fā)展，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性得到提升，增加學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，課堂更加充實(shí)多彩，也激發(fā)了教師不斷提升自身科學(xué)素養(yǎng)的熱情。

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（作者單位：浙江省紹興市上虞區(qū)春暉外國(guó)語(yǔ)學(xué)校 312000）endprint