撥云望月有奇效 優(yōu)化體驗是精品——取生活素材促物理實驗改進(jìn)的策略研究

楊喜軍

撥云望月有奇效 優(yōu)化體驗是精品
——取生活素材促物理實驗改進(jìn)的策略研究

楊喜軍

（鎮(zhèn)海區(qū)中興中學(xué)，浙江寧波 315201）

為提高課堂教學(xué)效率，充分發(fā)揮演示實驗教學(xué)作用，初中科學(xué)教師可以取生活中的素材對原有的實驗做一些恰到好處的改進(jìn)．本文通過4個實驗改進(jìn)案例分析了原有實驗存在局限性以及改進(jìn)后實驗所達(dá)成的更好效果．希望通過這樣的實驗改進(jìn)方式促進(jìn)科學(xué)教師的素養(yǎng)提高，并能夠體現(xiàn)出科學(xué)源于生活、用于生活的特點．

生活素材；實驗改進(jìn)；優(yōu)化體驗

1 緣起：整合“生活”，找準(zhǔn)“脈點”

初中科學(xué)是一門基礎(chǔ)的自然科學(xué)，演示實驗是教學(xué)的基礎(chǔ)，也是檢驗科學(xué)理論的標(biāo)準(zhǔn)，只有在實驗基礎(chǔ)上得出的結(jié)論，學(xué)生才能對客觀事物產(chǎn)生正確的認(rèn)識，形成科學(xué)的世界觀．在初中科學(xué)課堂教學(xué)中，演示實驗將成為落實重點和突破難點的重要教學(xué)手段，也是體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)和凸顯科學(xué)探究的必要方式．演示實驗是深受學(xué)生歡迎的教學(xué)形式，是初中科學(xué)教師施展教學(xué)藝術(shù)的獨特方法，它能把抽象的理論知識化為具體，變枯燥為生動，把要研究的科學(xué)現(xiàn)象清楚地展示在學(xué)生面前．演示實驗還能夠引導(dǎo)學(xué)生觀察和思考，激發(fā)他們的求知和探索科學(xué)規(guī)律的興趣．

科學(xué)課程理念來源于生活，也應(yīng)用于生活，因此教師在教學(xué)中必須注意引導(dǎo)學(xué)生在生活實際的情景中發(fā)現(xiàn)科學(xué)問題，讓學(xué)生自覺地把科學(xué)知識運用到具體的生活情景中，拉近科學(xué)與生活的距離，感受科學(xué)與社會、生活的聯(lián)系，把培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力有意識地貫穿于教學(xué)的始終，使學(xué)生能主動自發(fā)地探究科學(xué)問題并掌握科學(xué)知識，使課堂效率得以真正提高，達(dá)到“輕負(fù)優(yōu)質(zhì)”的終極目標(biāo)．教師通過捕捉生活中的學(xué)科知識，挖掘?qū)W科知識的生活內(nèi)涵，將抽象的教學(xué)建立在學(xué)生生動、豐富的生活經(jīng)驗之上，引導(dǎo)學(xué)生通過探究、合作等學(xué)習(xí)方式，陶冶情操，獲得有活力的學(xué)科知識、技能、方法，并能學(xué)以致用，創(chuàng)造性地解決生活中的實際問題，實現(xiàn)學(xué)科教學(xué)的生活化．下面筆者結(jié)合“空氣”和“電與電路”兩章初中科學(xué)的難點教學(xué)問題，談一談利用生活素材改進(jìn)的幾例演示實驗．

2 求解：另辟蹊徑尋出路

改進(jìn)實驗1：與材料有機(jī)融合——水果電池實驗．

實驗過程：在華師大版科學(xué)8年級下冊第4章“電與電路”教學(xué)中，教學(xué)內(nèi)容安排制作水果電池活動，活動所需器材包括3個檸檬、3塊銅片、3塊鋅片、導(dǎo)線若干、一個多用電表．如圖1所示，由3個檸檬組成的水果電池，每個檸檬上插入1片銅片和1片鋅片，利用導(dǎo)線將1個檸檬上的鋅片與第2個檸檬上的銅片連接，依次連接后與開關(guān)構(gòu)成串聯(lián)電路，并用多用電表測出這個電池組所能提供的電壓．

圖1 水果電池（檸檬）

存在的局限性：學(xué)生對多用電表的使用較為陌生，檸檬的價格較貴，作為演示實驗最重要的問題是萬用表的屏幕較小，測量數(shù)據(jù)可視性較差．實驗改進(jìn)：實驗器材包括3個西紅柿、3塊銅片、3塊鋅片、導(dǎo)線若干、1個音樂賀卡上的發(fā)聲器（主要結(jié)構(gòu)包括紐扣電池、發(fā)光二極管和發(fā)聲器），演示過程中，首先由教師展示音樂賀卡上的發(fā)聲器，閉合開關(guān)學(xué)生可以清楚地看到二極管發(fā)光和聽到響亮的音樂聲，取下電池后光和聲都消失了；然后，教師利用西紅柿、銅片、鋅片、導(dǎo)線制作出水果電池，并利用導(dǎo)線與二極管的兩腳相連構(gòu)成串聯(lián)回路，這時又可以聽到響亮的音樂聲，如圖2所示．

圖2 水果電池（西紅柿）

效果分析：利用生活素材賀卡發(fā)聲器和西紅柿對水果電池演示實驗的改進(jìn)，能夠大大提升該實驗的演示效果．因為西紅柿相對于檸檬學(xué)生更加熟悉，經(jīng)常食用，可以讓學(xué)生產(chǎn)生意想不到的效果，平時最熟悉的西紅柿也可以產(chǎn)生電．更為重要的是賀卡發(fā)器體發(fā)出了響亮的音樂聲，能夠讓每個學(xué)生都能親身感受到實驗的結(jié)果，提高了演示實驗的覆蓋面和學(xué)生參與度．

改進(jìn)實驗2：為生命教育提升高度——電源短路實驗．

實驗過程：在華師大版科學(xué)8年級下冊第4章“電與電路”教學(xué)中，教學(xué)內(nèi)容安排探究使兩個小燈泡同時點亮的連接方式活動，在活動中強調(diào)，連接電池盒兩端的導(dǎo)線絕對不允許直接相連，也不允許通過開關(guān)直接相連，因為這將造成電源短路，將損壞電源，若近旁有易燃物，甚至?xí)鸹馂?zāi)．在實際教學(xué)過程中教師不僅會強調(diào)短路的危害，還會利用相關(guān)儀器進(jìn)行演示說明，例如用圖3所示的保險絲熔斷演示器或短路演示器演示．

存在的局限性：利用保險絲熔斷演示器或短路演示器來完成短路實驗，學(xué)生看到的現(xiàn)象只是保險絲瞬間熔斷，對于其可能引發(fā)火災(zāi)的危害說明有一定的局限性；另外演示器的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，面板上雖畫出了電路圖，但學(xué)生對背面的電路連接情況也不夠明確．

實驗改進(jìn)：實驗器材包括4節(jié)干電池構(gòu)成電池組、導(dǎo)線兩根、附鋁箔的紙、剪刀．利用剪刀將附鋁箔的紙剪成長2～3cm、寬2～3mm的細(xì)紙條，然后把細(xì)紙條連在導(dǎo)線之間與電池組構(gòu)成閉合回路．由于造成了電源短路，可以在較短的時間內(nèi)觀察到附有鋁箔的紙燃燒起來了（圖4）．

圖3 保險絲熔斷演示

圖4 鋁箔熔斷演示

效果分析：改進(jìn)后的短路演示實驗取材方便，附有鋁箔的紙可取自香煙的內(nèi)包裝紙，附有鋁箔的紙滿足本實驗所需的導(dǎo)電和易燃兩個必要特點，如果能在細(xì)紙條附近放浸過乙醚的棉花，效果會更好．改進(jìn)后的短路演示實驗結(jié)構(gòu)簡單，學(xué)生能夠直觀地看出實驗造成了電源短路．改進(jìn)后的實驗現(xiàn)象更為明顯，可視性強，并能夠直接說明短路的危害性．

通過開展這樣的與生命保護(hù)和社會生存有關(guān)的演示實驗，可以向受學(xué)生傳授生存的知識和經(jīng)驗，并有目的、有計劃地培養(yǎng)學(xué)生的生存意識、生存能力和生存態(tài)度，樹立科學(xué)的生存價值觀，培養(yǎng)良好的安全意識和珍愛生命的態(tài)度．

改進(jìn)實驗3：為體驗揚帆領(lǐng)航——吸管吸飲料實驗．

實驗過程：在華師大版科學(xué)7年級下冊第2章“空氣”教學(xué)中重點講解了大氣壓的相關(guān)內(nèi)容，其中講到人們的生活離不開大氣壓，如利用吸管吸飲料等，教師會利用杯子、水和吸管安排如圖5所示的演示實驗．

存在的局限性：演示結(jié)束后教師會解釋其原理：用吸管吸飲料，首先把吸管里面的空氣吸出，使吸管內(nèi)部氣壓減小，此時外面的大氣壓就會把飲料壓上來．實際上很多學(xué)生還是難以接受飲料是被大氣壓“壓”上來的，總感覺是被自己“吸”上來的．

實驗改進(jìn)：奶瓶兩個（一個奶嘴的通氣孔剪開，另一個奶嘴的通氣孔不剪開）（圖6）、冰紅茶．實驗過程中邀請兩位學(xué)生分別利用奶瓶吸里面的冰紅茶．一位學(xué)生能夠較快地將冰紅茶吸出，隨著冰紅茶被吸出，奶瓶內(nèi)出現(xiàn)大量氣泡．另一位學(xué)生無論怎么用力吸都無法吸出冰紅茶．兩位學(xué)生打開兩個奶瓶，經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)一個奶嘴的通氣孔剪開，另一個奶嘴的通氣孔沒剪開，因此得出能否吸出飲料一定是與空氣的大氣壓有關(guān)的結(jié)論，而不是靠“吸”出來的．

圖5 吸管吸飲料

圖6 奶嘴對照演示

效果分析：改進(jìn)后的實驗?zāi)軌蚧橄鬄榫唧w，學(xué)生能夠通過演示實驗清楚地認(rèn)識到?jīng)]有大氣壓的作用是無法完成吸飲料的事實．改進(jìn)后的實驗還能夠增加演示實驗的趣味性，提高學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性，增強其解釋生活問題的能力．

科學(xué)課堂是一個多彩的課堂，要更好地活用“學(xué)生”，用活學(xué)生，我們應(yīng)該積極地營造學(xué)生自主學(xué)習(xí)的情境，采取多種多樣的教學(xué)形式，給學(xué)生體驗、思考的時間，因為學(xué)生只有通過自身的“操作”活動，主動參與，才會有體驗，有體驗就有感受，有感受才會思考，才能生成智慧之“花”，產(chǎn)生鮮活的、生成的教學(xué)資源，才能達(dá)到葉圣陶先生所說的能“自學(xué)自悟”的最佳境界．

改進(jìn)實驗4：為課堂催化生成——瓶吞蛋實驗．

實驗過程：在華師大版科學(xué)7年級下冊第2章“空氣”教學(xué)中重點講解了大氣壓的相關(guān)內(nèi)容，圖7所示的瓶吞蛋實驗是講解大氣壓知識的重要演示實驗．實驗器材有集氣瓶、酒精燈、火柴、坩堝鉗、棉花、剝?nèi)さ碾u蛋．教師在演示的過程中，首先將雞蛋放在集氣瓶上，發(fā)現(xiàn)雞蛋無法掉入集氣瓶中；然后，教師把棉花點燃后放入集氣瓶中，待棉花將要熄滅時把雞蛋放到集氣瓶口，發(fā)現(xiàn)雞蛋很快就自動掉入到集氣瓶中．通過瓶吞蛋的演示實驗，學(xué)生認(rèn)識到了瓶內(nèi)外的氣壓差是導(dǎo)致雞蛋掉入集氣瓶內(nèi)的原因．

存在的局限性：瓶吞蛋實驗是講解大氣壓知識的經(jīng)典演示實驗，反饋練習(xí)中也經(jīng)常出現(xiàn)相關(guān)的題目．大家都只關(guān)注蛋是怎么被“吞”的，很少人去關(guān)注蛋會怎么“吐”出來．很顯然利用上述器材很難完成瓶吐蛋的實驗過程．

圖7 瓶吞雞蛋

實驗改進(jìn)：實驗器材包括剝?nèi)さ涅g鶉蛋、燒瓶、燒杯、水槽、三腳架、開水．如圖8所示演示實驗過程首先完成瓶吞蛋，向燒瓶內(nèi)倒入一定量的開水，然后再把開水倒出，把鵪鶉蛋放在瓶口，可以看到鵪鶉蛋緩慢地被吞入瓶中；然后完成瓶吐蛋實驗，將燒瓶倒置放在三腳架上，并向燒瓶的底部倒上一定量的開水，可以觀察到鵪鶉蛋緩慢地被瓶吐了出來．

圖8 瓶吐雞蛋

效果分析：改進(jìn)后的實驗分兩個過程，第一個過程教師演示后，教師引導(dǎo)學(xué)生分析蛋被瓶吞入的原因，得出瓶內(nèi)氣壓小于瓶外大氣壓是蛋被吞入的根本原因．教師還可以進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考，如何利用氣壓的變化讓瓶將蛋吐出來了呢？利用第一個實驗生成了新的實驗，在設(shè)計新實驗的過程中，提高了學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，更有助于科學(xué)素養(yǎng)的提升．

前蘇聯(lián)教育家蘇霍姆林斯基說過“教育的技巧并不在于能預(yù)見到課堂的所有細(xì)節(jié)，而是在于根據(jù)當(dāng)時的具體情況，巧妙地在學(xué)生不知不覺中做出相應(yīng)的變動．”著名教授葉瀾先生說過：“課堂應(yīng)是向未知方向挺進(jìn)的旅程，隨時都有可能發(fā)現(xiàn)意外的通道和美麗的風(fēng)景，而不是一切都必須遵循固定線路而沒有激情的行程．”初中年齡段的學(xué)生精力充沛、活潑好動、勇于探索、求知欲和好奇心強，具有很強的創(chuàng)新潛能，所以科學(xué)實驗不應(yīng)只拘泥于不變的形式的，可以適當(dāng)?shù)呢S富實驗內(nèi)容，做些有創(chuàng)意能吸引學(xué)生眼球的實驗，會給學(xué)生帶來更多的快樂，同時也能提高課堂效率．

上述4例利用簡單的生活素材將原有的科學(xué)實驗改進(jìn)的做法，在實際的教學(xué)過程中取得了較為明顯的效果．因此，為提高課堂教學(xué)效率，充分發(fā)揮演示實驗教學(xué)作用，教師可大膽根據(jù)實際，將實驗的方方面面做一些恰到好處的改進(jìn)，這樣不但可以使實驗更加生動有趣、現(xiàn)象清楚，而且可以使實驗成功率提高，實用性增強，使實驗的效果更好．實驗改進(jìn)需要教師有刻苦的鉆研精神和靈活的創(chuàng)新精神，尤其是能夠?qū)⒏鞣N 生活素材融入到科學(xué)實驗教學(xué)過程中來，這不僅能夠促進(jìn)科學(xué)教師的素養(yǎng)提高，學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)也會隨之提高．

3 思考：深挖細(xì)掘明真義

教師在取生活素材促實驗改進(jìn)的過程中，一定要注意以下幾點要求：一是要可信度高，通過改進(jìn)后的實驗演示，學(xué)生能夠得出可靠的結(jié)論；二是成功率高，一個真正值得推廣的實驗必須保證較高的成功率，以保證課堂教學(xué)任務(wù)能夠按時完成；三是可見度高，通過教師對實驗的演示，盡可能地讓每一位參與課堂的學(xué)生都能觀察到實驗現(xiàn)象，以提高學(xué)生參與課堂的興趣；四是取材簡單，在改進(jìn)過程中所取的素材必須是生活中較為常見的，學(xué)生比較熟悉的，只有這樣學(xué)生才會更容易理解其中的奧秘．

取生活素材促實驗改進(jìn)，要求每一位科學(xué)教師只有不斷學(xué)習(xí)，擴(kuò)大知識面，積累生活素材，增強創(chuàng)新意識，與時俱進(jìn)，才能解決新形勢下的各種實驗教學(xué)的新問題，滿足師生的新需求，才能跟上素質(zhì)教育發(fā)展的步伐，才能適應(yīng)課堂改革的要求．

總之，實驗的設(shè)計與改進(jìn)的方式方法多種多樣，仁者見仁，智者見智，但有一個共同點是始終不變的，那就是要建立在學(xué)生認(rèn)知的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)有各種條件開展實驗設(shè)計，學(xué)習(xí)科學(xué)技能，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，提高課堂教學(xué)效率，最終是為了提高每一個學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)．

1 王海燕．“他山之石可以攻玉”－例談?wù)n本實驗的改進(jìn)［J］．湖南中學(xué)物理，2011（9）：16－18．

2 邵文仙．優(yōu)化科學(xué)實驗設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力［J］．實驗教學(xué)與裝備，2007（6）：46．

3 梁祥清．實驗教學(xué)：物理趣味性之源［J］．新課程，2008（4）：27．

4 曾學(xué)林．對“物理教學(xué)生活化”的研究與實踐［J］．教學(xué)與管理，2009（5）：78－80．

2016－05－16）