淺談科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建立和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

李建忠

摘 要 以科學(xué)課程為例，探討實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與管理、實(shí)驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)以及課外實(shí)驗(yàn)的加強(qiáng)等，并提出實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要注意的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞 科學(xué)；實(shí)驗(yàn)；科學(xué)實(shí)驗(yàn)室；新課改；自制教具

中圖分類(lèi)號(hào)：G482 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2018）11-0015-02

1 前言

科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出，“科學(xué)學(xué)習(xí)要以探究為核心，探究既是科學(xué)學(xué)習(xí)的目標(biāo)，又是科學(xué)學(xué)習(xí)的方式”，要“使學(xué)生像科學(xué)家那樣在進(jìn)行科學(xué)探究的過(guò)程中體驗(yàn)科學(xué)的樂(lè)趣，領(lǐng)悟科學(xué)的本質(zhì)”。實(shí)驗(yàn)在科學(xué)教學(xué)中具有非常重要的地位，是提高教學(xué)效率的重要手段。

2 科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建立

實(shí)驗(yàn)室是開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的陣地，因此，要重視科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。

提高學(xué)校對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理重要性的認(rèn)識(shí) 從某種意義上來(lái)說(shuō)，學(xué)校對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視程度，決定了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理的好壞。只有學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)高度重視實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理，想方設(shè)法解決經(jīng)費(fèi)短缺的問(wèn)題，才能使實(shí)驗(yàn)室建設(shè)不流于形式，讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)真正成為學(xué)生掌握學(xué)習(xí)方法、發(fā)展動(dòng)手實(shí)踐能力的重要途徑。如通過(guò)成立分管校長(zhǎng)、教導(dǎo)處、總務(wù)處以及科學(xué)教師組成的實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)導(dǎo)小組，開(kāi)學(xué)之初就共同制訂實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃，可確保實(shí)驗(yàn)室的管理工作科學(xué)而完善，從而保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)正常開(kāi)展。在工作分工上，由分管副校長(zhǎng)負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室的規(guī)劃與建設(shè)，教導(dǎo)主任負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的規(guī)范化管理，總務(wù)主任負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室的物質(zhì)供應(yīng)等。

建立健全科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)規(guī)章制度 規(guī)章制度是實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利開(kāi)展的重要保障。只有建立和健全各種規(guī)章制度，才能使實(shí)驗(yàn)室管理走向規(guī)范化，使管理工作做到有章可循。如通過(guò)建立《儀器設(shè)備管理制度》《實(shí)驗(yàn)室檔案管理制度》《實(shí)驗(yàn)室管理人員工作制度》《實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生管理制度》《實(shí)驗(yàn)室安全管理制度》《實(shí)驗(yàn)教學(xué)守則》等，要求教師和學(xué)生按規(guī)章制度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這樣既有利于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備器材的管理，又有利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的正常開(kāi)展。

提高實(shí)驗(yàn)室管理員的業(yè)務(wù)素質(zhì) 實(shí)驗(yàn)室中的儀器種類(lèi)繁多，只有管理員管理到位，才能保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利進(jìn)行。這就需要提高管理員的業(yè)務(wù)素質(zhì)，使他們以高度的工作熱情和工作態(tài)度進(jìn)行專(zhuān)業(yè)化管理，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展打下良好的基礎(chǔ)。

建設(shè)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是提高科學(xué)教學(xué)效率，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展。因此，為了適應(yīng)教學(xué)改革的需要，就必須打破過(guò)去那種實(shí)驗(yàn)室的封閉狀況，讓實(shí)驗(yàn)室走向開(kāi)放，以便為學(xué)生提供一切便利條件，使實(shí)驗(yàn)室更好地為教學(xué)服務(wù)、為學(xué)生服務(wù)。如開(kāi)學(xué)之初，可將本學(xué)期的開(kāi)放時(shí)間向?qū)W生公布，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和學(xué)生的人數(shù)做好儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)材料等準(zhǔn)備工作，同時(shí)做好記錄，要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)規(guī)章制度等。

3 科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否合理與科學(xué)，直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率的高低。只有根據(jù)學(xué)生的發(fā)展特點(diǎn)和教學(xué)實(shí)際來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，才能使實(shí)驗(yàn)教學(xué)有趣而有效，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要突出學(xué)生的主體性 新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)“學(xué)生是學(xué)習(xí)的主人”，因此，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，要充分考慮到學(xué)生的主體性，做到“以學(xué)生為主體”，才能使實(shí)驗(yàn)有利于學(xué)生自主觀察、思考、分析和操作。如在設(shè)計(jì)“水的浮力”實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以這樣設(shè)計(jì)：

1）讓學(xué)生將各種不同類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)材料放入水中，觀察現(xiàn)象；

2）將浮在水面的物體用手向下壓，體驗(yàn)水的浮力，得出結(jié)論；

3）讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證明下沉物體也能受到水的浮力作用，并啟發(fā)學(xué)生思考如何利用水的浮力，使不平衡的杠桿達(dá)到平衡。

這樣設(shè)計(jì)既能體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位，又能滿足學(xué)生的求知欲，會(huì)帶來(lái)事半功倍的效果。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要體現(xiàn)教師的主導(dǎo)性 新課標(biāo)在強(qiáng)調(diào)學(xué)生主體性的同時(shí)，還非常重視教師的指導(dǎo)作用，指出：“教師是學(xué)習(xí)的組織者、引導(dǎo)者和合作者?！币虼耍谠O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師要充分考慮自己的指導(dǎo)作用。教師在實(shí)驗(yàn)前要指導(dǎo)學(xué)生了解各種實(shí)驗(yàn)器材的用途，明確各種實(shí)驗(yàn)材料使用方法；在實(shí)驗(yàn)中要對(duì)學(xué)生進(jìn)行必要的啟發(fā)和點(diǎn)撥；在實(shí)驗(yàn)后要幫助學(xué)生歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論等。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要具有趣味性 好奇是中小學(xué)生的天性，“興趣是最好的老師”，因此，只有設(shè)計(jì)富有趣味性的實(shí)驗(yàn)，才能激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望，促進(jìn)學(xué)生積極主動(dòng)地參與實(shí)驗(yàn)過(guò)程。如在設(shè)計(jì)“空氣占據(jù)空間”實(shí)驗(yàn)時(shí)，可這樣設(shè)計(jì)：把一團(tuán)餐巾紙塞到玻璃杯底，然后把杯子豎直倒扣入水中，讓學(xué)生猜測(cè)紙巾是否會(huì)被水浸濕，并說(shuō)出其中的緣由。創(chuàng)設(shè)這樣的情境已激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，問(wèn)題的提出又能使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的探究欲望。

又如在開(kāi)展“水和水蒸氣”實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師先用濕布把黑板擦干凈，再讓學(xué)生用濕布擦拭自己的課桌，然后讓學(xué)生在觀察的基礎(chǔ)上思考：黑板和課桌上的水去哪里了？這樣設(shè)計(jì)，讓學(xué)生在觀察、動(dòng)手操作的基礎(chǔ)上進(jìn)一步思考水的液態(tài)和氣態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化問(wèn)題，既讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)充滿趣味性，又能激發(fā)他們的探究欲望。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要有探究性 自主探究是新課改一再?gòu)?qiáng)調(diào)的教學(xué)方式，因此，目前教材中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大多為探究性實(shí)驗(yàn)。為了體現(xiàn)新課改精神，教學(xué)時(shí)就要重點(diǎn)考慮如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)才能促進(jìn)學(xué)生探究。如在設(shè)計(jì)“斜面”一課的實(shí)驗(yàn)時(shí)，可首先確定探究的問(wèn)題是“斜面有什么作用”，然后通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，得出斜面省力的結(jié)論。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)“物體的重量相同，而斜面的坡度不同，省力的多少也不同”等。并引導(dǎo)學(xué)生再通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究出“斜面的坡度越小越省力”的結(jié)論。這樣經(jīng)過(guò)一步一步的探究，可使問(wèn)題逐漸走向深入。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要有創(chuàng)新性 創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)既能激發(fā)起學(xué)生的探究欲望，又能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。要達(dá)到這一目的，可采取以下方式。

1）適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)器材。如在設(shè)計(jì)“通電的線圈”實(shí)驗(yàn)時(shí)，鑒于在以前的實(shí)驗(yàn)中有不少學(xué)生追問(wèn)“電是從哪里來(lái)的”這個(gè)問(wèn)題，而這個(gè)內(nèi)容在教材中沒(méi)有出現(xiàn)，因而可增加交流電生成的儀器，通過(guò)讓學(xué)生親自動(dòng)手發(fā)電，理解線圈切割磁力線生電這一問(wèn)題。

2）改進(jìn)教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。如“熱是怎樣傳遞的”實(shí)驗(yàn)，課本是這樣設(shè)計(jì)的：先在一段鐵絲上，每隔一定的距離用蠟粘上一根火柴，然后將鐵絲固定在鐵架臺(tái)上，火柴頭向下懸掛，用酒精燈給鐵絲的一端加熱，觀察哪端的火柴先掉下來(lái)？在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)有明顯的不足：蠟燭需要先熔化成液體，滴在鐵絲上后才能粘住火柴，但由于蠟的凝固時(shí)間較長(zhǎng)，且熔化后黏性不大，很難將火柴粘上去，因而成功率很低，且占用時(shí)間較長(zhǎng)；而且火柴的一頭有硝，讓頭朝下粘在鐵絲上做實(shí)驗(yàn)，一不小心就容易直接點(diǎn)燃火柴，影響實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行。為此，必須對(duì)此實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行改進(jìn)：改蠟為“黃油”，因?yàn)辄S油黏性大；改火柴為牙簽，因?yàn)檠篮灢幌窕鸩衲菢右驗(yàn)橐活^有硝藥而容易被點(diǎn)燃。實(shí)踐證明，經(jīng)過(guò)改進(jìn)，不但提高了實(shí)驗(yàn)的成功率，而且增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)效果。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要注重合作性 隨著課程改革的深入發(fā)展，合作學(xué)習(xí)已成為課堂教學(xué)中最為普遍的教學(xué)方式之一，如分組實(shí)驗(yàn)就是一種常見(jiàn)的教學(xué)形式。實(shí)驗(yàn)前，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和學(xué)生的興趣、愛(ài)好，按照自由組合的方法，把學(xué)生分成4～6人/組的合作小組，并選出有一定組織能力的學(xué)生擔(dān)任小組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)組內(nèi)成員的關(guān)系。通過(guò)制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料以及動(dòng)手操作、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論等，確保人人參與、合作完成，實(shí)現(xiàn)全體學(xué)生都能掌握實(shí)驗(yàn)方法和技能，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中需要注意的問(wèn)題

準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)材料 在教學(xué)實(shí)際中經(jīng)常會(huì)看到：由于缺乏某種實(shí)驗(yàn)儀器，教師不得不中斷實(shí)驗(yàn)匆忙去找，或隨意改變實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或流程。這樣做的結(jié)果必然會(huì)使實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果大打折扣。因此，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，教師應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)器材熟記于心，對(duì)實(shí)驗(yàn)材料提前進(jìn)行充分準(zhǔn)備。

1）教師要熟悉本校儀器室里的儀器和藥品，清楚明白哪些材料儀器室里有，哪些材料需要自己和學(xué)生準(zhǔn)備。

2）教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生自制實(shí)驗(yàn)器材或材料，以彌補(bǔ)學(xué)校實(shí)驗(yàn)材料的不足。這個(gè)過(guò)程不但能發(fā)展學(xué)生的觀察能力和動(dòng)手動(dòng)腦的能力，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和節(jié)約意識(shí)。

3）教師應(yīng)把自制的教具和實(shí)驗(yàn)材料存放在儀器室里，做到資源共享。因?yàn)閹熒灾频暮芏鄬?shí)驗(yàn)器材是可以重復(fù)使用的，用過(guò)之后放到儀器室里，可以留待以后使用。

重視課外實(shí)驗(yàn) 課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)間和空間是有限的，而學(xué)生的科學(xué)探究是無(wú)止境的，這就需要教師不能把實(shí)驗(yàn)教學(xué)只局限于實(shí)驗(yàn)室這個(gè)狹小的空間里，而應(yīng)該把實(shí)驗(yàn)教學(xué)延伸到社會(huì)這個(gè)廣闊的天地中，使學(xué)生能夠在課外繼續(xù)探究課堂中還未完成的或不容易完成的探究活動(dòng)。如“蚯蚓”一課的實(shí)驗(yàn)，就可以帶領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)大自然，用小鐵鍬去挖蚯蚓，通過(guò)親自觀察蚯蚓的外形特征，獲得豐富的感性認(rèn)識(shí)，體會(huì)蚯蚓的生活環(huán)境。這樣既能提高學(xué)生的動(dòng)手能力，又能培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)大自然的情感。

積極開(kāi)展豐富多彩的課外小實(shí)驗(yàn)活動(dòng) 豐富多彩的課外小實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，有利于進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的熱情，促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣?。如可以結(jié)合教學(xué)實(shí)際，有計(jì)劃地開(kāi)展一些實(shí)驗(yàn)比賽、自制教具以及實(shí)驗(yàn)小論文競(jìng)賽等活動(dòng)，以推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全面發(fā)展。

重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià) 恰當(dāng)合理的評(píng)價(jià)，能更全面、更準(zhǔn)確地體現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性特征和學(xué)習(xí)能力，因而有利于進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣。因此，在對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，要以新課改精神為指導(dǎo)，注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程評(píng)價(jià)，采用學(xué)生自我評(píng)價(jià)、學(xué)生互評(píng)和教師點(diǎn)評(píng)等多種形式，讓評(píng)價(jià)成為促進(jìn)學(xué)生提高和發(fā)展的動(dòng)力。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)只有結(jié)合教學(xué)實(shí)際，全面考慮，才能達(dá)到既能節(jié)省教學(xué)時(shí)間，又能促進(jìn)學(xué)生探究的目的，從而做到寓教于樂(lè)，提高教學(xué)效率，全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。