基于科學(xué)傳統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)探索

張璟瑜

【摘要】科學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)有時(shí)起不到預(yù)想的效果。科學(xué)常規(guī)的傳統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)由于實(shí)驗(yàn)儀器的老化、過度強(qiáng)調(diào)理論等缺陷，使實(shí)際操作中實(shí)驗(yàn)的成功率較低，有些實(shí)驗(yàn)可操作性不強(qiáng)，導(dǎo)致課堂效率不高。本文基于傳統(tǒng)的初中科學(xué)演示實(shí)驗(yàn)存在的缺陷，以創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的思維進(jìn)行開發(fā)、改進(jìn)，重建或設(shè)計(jì)了多組創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案，通過器材的來(lái)源，改進(jìn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等方面的闡述，在實(shí)踐中開展了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的探索。

【關(guān)鍵詞】傳統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn) 改進(jìn) 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 探索

【中圖分類號(hào)】O4-33 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）08-0229-02

一、常規(guī)傳統(tǒng)科學(xué)演示實(shí)驗(yàn)中的缺陷

常規(guī)的傳統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)，在日常教學(xué)中經(jīng)常會(huì)陷入實(shí)驗(yàn)演示困境，既降低了課堂教學(xué)效率，又導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒，究其原因，主要有以下幾方面：

1.傳統(tǒng)的課堂演示實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)儀器的批量生產(chǎn)、統(tǒng)一采購(gòu)，演示的時(shí)候現(xiàn)象比較單一、乏味，儀器老化后更是導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。

2.部分實(shí)驗(yàn)過度強(qiáng)調(diào)理論性，實(shí)際操作中實(shí)驗(yàn)的成功率較低或者是可操作性不強(qiáng)，起不到課堂演示實(shí)驗(yàn)釋疑的作用。

3.有些實(shí)驗(yàn)教師演示時(shí)演示臺(tái)距離遠(yuǎn)學(xué)生較遠(yuǎn)，學(xué)生難以看清實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，導(dǎo)致課堂效果不理想。

二、基于傳統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新實(shí)踐探索

（一）巧用玩具介質(zhì) 抽象概念具象化

科學(xué)的學(xué)習(xí)中，教材提供的一些實(shí)驗(yàn)無(wú)法全面地把概念闡述清楚，導(dǎo)致教師的教學(xué)“點(diǎn)不到即止”，學(xué)生一頭霧水。例如：在進(jìn)行“聲音的傳播方式”實(shí)驗(yàn)演示時(shí)，由于聲波是一種縱波，它使介質(zhì)中形成疏密相間的波動(dòng)，向遠(yuǎn)處傳播，但作為振動(dòng)的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)本身是不會(huì)跟著向遠(yuǎn)處動(dòng)，只在原處振動(dòng)。書本上為了說(shuō)明這一特質(zhì)，用的是“鉛筆輕點(diǎn)水面的水面波實(shí)驗(yàn)”來(lái)對(duì)聲波的形式進(jìn)行類比闡述。但實(shí)際操作過程卻發(fā)現(xiàn)：若容器過小，水波紋并不明顯，無(wú)法表達(dá)“疏密相間”這一概念，而鉛筆輕點(diǎn)過程中原先水面并未完全平靜或是手施力方向不到位，反而很容易觀察到軟木塞脫離原位，這與質(zhì)點(diǎn)的原處振動(dòng)背道而馳。由此，我想到了小時(shí)候玩過的一種玩具——伸縮彈力魔力圈。

利用玩具伸縮彈力魔力圈演示聲波的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過當(dāng)堂演示，直觀地理解了“疏密相間”、“質(zhì)點(diǎn)在原地振動(dòng)”這兩個(gè)概念，加上演示的教具是童年的玩具，學(xué)生們也表現(xiàn)出了濃厚的學(xué)習(xí)興趣。通過這一實(shí)驗(yàn)，我還向?qū)W生們拓展“縱波”、“橫波”。

（二）運(yùn)用新型材料 隱性實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象顯性化

學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)時(shí)，對(duì)一些陌生的、抽象的概念、規(guī)律缺乏體驗(yàn)，以至于無(wú)法構(gòu)建合理的知識(shí)模型，因此，演示實(shí)驗(yàn)要重視將原來(lái)隱性的，難以觀測(cè)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象展示給學(xué)生。一年多來(lái)，我經(jīng)過不斷探索，運(yùn)用激光筆等新型材料，開發(fā)了幾套創(chuàng)新的演示實(shí)驗(yàn)，取得了極好的教學(xué)效果。

例如，“光的色散”這個(gè)實(shí)驗(yàn)，不同頻率的光在同一介質(zhì)中折射率不同，因此復(fù)合光進(jìn)入同一介質(zhì)后會(huì)發(fā)生光的色散現(xiàn)象。于是筆者首先制作一個(gè)大型的玻璃磚形的玻璃容器，在里面加裝蜂蜜水，利用光的丁達(dá)爾效應(yīng)來(lái)顯示光發(fā)生折射、反射時(shí)的光路。教學(xué)中讓紅激光和綠激光平行進(jìn)入玻璃磚容器，經(jīng)過折射后發(fā)生折射，兩束光在空氣中分開。由于折射前后光路全程可觀測(cè)，學(xué)生所畫光路圖可以通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，不僅效率高，而且興趣濃，對(duì)規(guī)律認(rèn)識(shí)更加深刻。有了這樣的光路鋪墊，學(xué)生對(duì)于光的折射、反射的光路圖繪制就有了想象的基礎(chǔ)，理解起來(lái)更加順暢。

（三）增強(qiáng)視覺效果 書面實(shí)驗(yàn)裝置生活化

《大氣的壓強(qiáng)》這一課中有一概念是：氣體流速越大，壓強(qiáng)越小。教學(xué)過程中我發(fā)現(xiàn)，學(xué)生不知所以，興趣了了，為了不錯(cuò)過這一提升學(xué)習(xí)興趣的知識(shí)點(diǎn)，我探究了大氣壓強(qiáng)與流速的實(shí)驗(yàn)演示，通過一節(jié)吸塵器軟管、一盒塑料泡沫小球，甩動(dòng)吸塵器軟管，泡沫小球被吸了起來(lái)，漫天飛揚(yáng)。這樣的現(xiàn)象學(xué)生們被吸引住了，還想回家嘗試嘗試呢。

（四）改變實(shí)驗(yàn)條件 難于的成功實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)易化

很多傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)受到天氣等不可控的因素，經(jīng)常出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)效果不理想的情況，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論產(chǎn)生懷疑。比如，《電荷與電流》這一節(jié)的教學(xué)中，由于在教室環(huán)境，特別是春秋季節(jié)，很難滿足靜電設(shè)備干燥的要求，靜電實(shí)驗(yàn)及其容易失敗。還有一些光學(xué)實(shí)驗(yàn)，在現(xiàn)實(shí)生活中由于實(shí)驗(yàn)條件不夠純化，也很難輕易觀察到。因此，我通過巧妙地改變實(shí)驗(yàn)條件，解決了部分演示實(shí)驗(yàn)成功率低的問題。

1.制作簡(jiǎn)易驗(yàn)電器

先把銅線做成銅圈，并留出一段直的部分，等穿過硬紙板的中心的小孔后再?gòu)澇摄^形。再將銅環(huán)、硬紙板、兩片鋁箔和一次性塑料杯按圖組裝成簡(jiǎn)易驗(yàn)電器。通過驗(yàn)電器的制作，學(xué)生自然而然地理解了驗(yàn)電器的工作原理，并第一次通過驗(yàn)電器體驗(yàn)靜電現(xiàn)象。

2.用自制驗(yàn)電器體驗(yàn)電荷的存在

摩擦起電：把摩擦過的泡沫板，接觸一下驗(yàn)電器銅圈，箔片保持張開。學(xué)生利用塑料泡沫摩擦頭發(fā)，再通過自制驗(yàn)電器驗(yàn)證，直接感受帶電，消除電荷的神秘感。改進(jìn)后的以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)材料都來(lái)自學(xué)生身邊，不僅現(xiàn)象明顯、穩(wěn)定，而且顯示出的“魔幻”般的現(xiàn)象，真正讓學(xué)生體會(huì)到了生活中的科學(xué)神奇與美妙，激發(fā)他們研究科學(xué)現(xiàn)象的欲望。

（五）利用化學(xué)實(shí)驗(yàn) 展現(xiàn)物理原理

在證明空氣浮力這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，課本上的實(shí)驗(yàn)思路非常好，但操作起來(lái)不容易，且還存在放氣與連接的這個(gè)裝置難找、密封保障性難的問題。所以在延續(xù)課本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路上改變氣體來(lái)源，通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體的方式來(lái)解決以上問題：

1.全新的保鮮袋中倒入一定量稀鹽酸。

2.扎住袋子下方，在上方處放上鋅粒，此處不要求扎很緊，只要鋅與液體不接觸即可。最上方扎緊，并懸掛到杠桿上，調(diào)平。為了試驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，可以讓袋子的力臂大于另一端鉤碼的力臂。

3.打開中間的結(jié)，讓鋅與稀鹽酸接觸。過會(huì)能看到袋子鼓起，袋子一端杠桿明顯翹起。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體進(jìn)行演示空氣浮力后，學(xué)生們直觀而清晰地觀察到了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，避免了裝置難找、密保難的問題。

四、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)器材的來(lái)源

1.廢舊生活物品

可以充分利用廢舊生活用品，如廢舊的牛奶盒、易拉罐、日光燈管、注射器、塑料瓶、橡皮筋，再輔助一些塑料板和粘合劑等就可制成很多不錯(cuò)的儀器。如日光燈管就是一個(gè)阻力很小的軌道，輸液用的滴管可以當(dāng)作時(shí)間間隔相等的計(jì)時(shí)器。

2.對(duì)現(xiàn)有器材進(jìn)行改拆

實(shí)驗(yàn)室有些器材往往不只是完成一種實(shí)驗(yàn)，而且實(shí)驗(yàn)方法也可以是多樣的，充分對(duì)常規(guī)器材進(jìn)行改拆創(chuàng)新，有時(shí)會(huì)有意想不到的效果。比如把破舊的電表外殼拆掉后，就可以拿來(lái)探究電表的工作原理。

3.學(xué)習(xí)用品

學(xué)生身邊的筆、尺、圓規(guī)、書、膠帶紙等，隨手可得，只要合理設(shè)計(jì)，同樣能為學(xué)生實(shí)驗(yàn)服務(wù)。比如用尺可以制作一把效果不錯(cuò)的反應(yīng)時(shí)間尺。

4.玩具、手機(jī)

有的玩具可作為實(shí)驗(yàn)器材，有的玩具本身就包含物理知識(shí)，可以直接用于學(xué)生實(shí)驗(yàn)。比如在淘寶網(wǎng)可以買到的“靜電魔術(shù)棒”其內(nèi)部是一臺(tái)小型的范德格拉夫起電機(jī)，既能表演“神奇”的魔術(shù)，又是做靜電實(shí)驗(yàn)的利器。讓學(xué)生用玩具做實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)物理知識(shí)，能很好地激發(fā)好奇心，培養(yǎng)創(chuàng)造力。另外，現(xiàn)在很多學(xué)生有智能手機(jī)，憑借手機(jī)上的各種傳感器和軟件，也能成為學(xué)生實(shí)驗(yàn)的儀器。

五、 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)取得顯著的效果

1.創(chuàng)新演示實(shí)驗(yàn)解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)無(wú)法完成的、可視性不強(qiáng)的、可操作性不強(qiáng)的、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯、實(shí)驗(yàn)成功率不高的頑固，學(xué)生可以通過“看”和“思”真切體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程。

2.演示實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中能發(fā)揮“看”和“思”的作用，創(chuàng)新學(xué)生實(shí)驗(yàn)恰好能彌補(bǔ)演示實(shí)驗(yàn)在“做”方面的不足，更充分地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在拓展性課程教學(xué)中的作用。

3.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是圍繞課堂需完成的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重難點(diǎn)來(lái)設(shè)置的，因此，恰到好處的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)，為達(dá)成教學(xué)目標(biāo)服務(wù)。

4.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的最終目的是實(shí)現(xiàn)教師操作和學(xué)生觀察，為達(dá)成較好的實(shí)驗(yàn)效果和教學(xué)任務(wù)，教師就必須在課前認(rèn)真試驗(yàn)每一個(gè)細(xì)節(jié)，所以對(duì)教師動(dòng)手操作能力有很大的提升。

5.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的開發(fā)是基于對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)弊端的深刻思考，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的探析對(duì)教師專業(yè)素養(yǎng)的提升有很大幫助，同時(shí)促進(jìn)了教研相長(zhǎng)。

六、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，改進(jìn)常規(guī)實(shí)驗(yàn)對(duì)教師的專業(yè)成長(zhǎng)也大有益處。開發(fā)“非常規(guī)”學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過程，本身就是學(xué)科知識(shí)在實(shí)踐中運(yùn)用的過程，在此過程中教師的理論知識(shí)也能獲得不斷的豐富和完善。因此，對(duì)教材常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，開發(fā)“非常規(guī)”學(xué)生實(shí)驗(yàn)，能使教師、學(xué)生雙方收益，值得在今后多開展相關(guān)的研究。

參考文獻(xiàn)：

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