淺談初中科學(xué)學(xué)生實驗的有效設(shè)計

徐燕燕

溫州市甌海區(qū)瞿溪華僑中學(xué) 浙江溫州 325000

一、初中科學(xué)學(xué)生實驗教學(xué)的背景和現(xiàn)狀

新課標(biāo)中，要求學(xué)生做實驗時，學(xué)生要“明確實驗?zāi)康?，理解實驗原理、方法，學(xué)會正確使用儀器進行觀察和測量”，“能分析處理數(shù)據(jù)并得出正確結(jié)論”，并進一步要求“能控制實驗條件，找出實驗故障”，“個別實驗要求會合理選擇儀器”。但通過調(diào)查統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，教師對學(xué)生課堂實驗的立場是：盡量開展實驗的占70.8%，能視頻替代而不做的占13.2%，板書加口頭講解的占16%。而學(xué)生實驗時，照教材按部就班開展的占85%，學(xué)生自行設(shè)計實驗的占15%，在實驗過程中遇到困難能自行解決的占20%。這樣的實驗安排大大限制了學(xué)生的活動，無法有效發(fā)揮學(xué)生實驗對學(xué)生科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)的積極作用。

二、有效設(shè)計初中科學(xué)學(xué)生實驗的必要性

科學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，學(xué)生實驗是由學(xué)生主動參與動手操作，積極觀察現(xiàn)象，熟練使用儀器進行測量及正確處理數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確分析結(jié)果的過程。初中科學(xué)教學(xué)中，學(xué)生實驗是在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生動手、動腦、學(xué)科學(xué)的重要環(huán)節(jié)；是培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生學(xué)以致用的過程；也是完成初中科學(xué)教學(xué)基本任務(wù)的需要。

三、有效設(shè)計初中科學(xué)學(xué)生實驗的理論依據(jù)

認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為思維產(chǎn)生于動作，不僅僅是感知運動層次的智慧與動作密不可分，就是較高層次的智慧也與動作有一定的聯(lián)系，所以學(xué)習(xí)的根本途徑是學(xué)生自己的活動。據(jù)于該原則，科學(xué)教學(xué)過程應(yīng)放手讓學(xué)生動手，動腦，通過活動構(gòu)建與豐富自己的認(rèn)識結(jié)構(gòu)，有助于學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的逐步形成。

四、有效設(shè)計初中科學(xué)學(xué)生實驗的實踐探索

以我在教學(xué)實踐中一節(jié)關(guān)于研究杠桿平衡條件的實驗課為例。本節(jié)課突出的特點是實驗過程程序化。具體可歸納為：了解性實驗、初探性實驗、探索性實驗、驗證性實驗、深化性實驗等五個階段。在研究物理規(guī)律方面使學(xué)生按下列步驟深化：復(fù)習(xí)概念；引入新課；發(fā)現(xiàn)規(guī)律；理解規(guī)律；應(yīng)用規(guī)律等。本節(jié)課具體實施過程如下：

（一）了解性實驗，復(fù)習(xí)概念，為實驗作好準(zhǔn)備

老師首先指導(dǎo)學(xué)生了解杠桿實驗儀器的構(gòu)造，并結(jié)合儀器讓學(xué)生回顧杠桿的定義及五要素。要求學(xué)生在杠桿處于水平位置平衡時會找出五要素。當(dāng)然老師首先要向?qū)W生統(tǒng)一規(guī)定支點左方鉤碼產(chǎn)生的拉力當(dāng)作阻力，支點右方鉤碼產(chǎn)生的拉力當(dāng)作動力，最后老師要提出本節(jié)實驗要求。

（二）初探性實驗，設(shè)疑引入新課

摸索階段，左方鉤碼產(chǎn)生的拉力當(dāng)阻力，手的拉力當(dāng)動力，自行體驗。假如動力臂變小時，用手體驗自身手的肌肉緊張度。接著老師向?qū)W生提出質(zhì)疑：動力臂越小越費力，那動力，動力臂，阻力，阻力臂之間究竟有怎樣的定量關(guān)系呢？這樣就激發(fā)學(xué)生的探究欲望，水到渠成地引入新課。

（三）探索性實驗，發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律

安排學(xué)生完成下列三組實驗，第一組給定阻力、阻力臂、動力，測出動力臂。第二組給定阻力、阻力臂、動力臂，測出動力。第三組學(xué)生自己給定三個量，測定第4個量（具體數(shù)值見附表1）。實驗結(jié)束后，讓學(xué)生計算阻力與阻力臂、動力與動力臂的乘積。并把實驗有關(guān)數(shù)據(jù)填入實驗表格內(nèi)，最后讓學(xué)生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得出正確的規(guī)律，這樣大部分學(xué)生都能總結(jié)出杠桿的平衡條件。

（四）驗證性實驗，改變方法，理解物理規(guī)律

學(xué)生由探索性實驗得出杠桿平衡的條件，為了加深理解物理規(guī)律的本質(zhì)，增設(shè)三組實驗。第一組采用“驗證法”。動力鉤碼換成彈簧秤的拉力，杠桿的平衡條件F1*L1=F2*L2是否還成立呢？第二組是深化規(guī)律。學(xué)生先前實驗是動力與阻力異側(cè)實驗，而當(dāng)動力與阻力同側(cè)時杠桿的平衡條件還成立嗎？通過驗證性實驗讓學(xué)生明白科學(xué)實驗規(guī)律具有普適性。第三組實驗由學(xué)生自己設(shè)置的。（見附表2）學(xué)生有序完成以上三組實驗后，再讓學(xué)生利用數(shù)據(jù)驗證杠桿平衡條件規(guī)律。

（五）深化性實驗，開拓思路，應(yīng)用物理規(guī)律

教師提問：當(dāng)阻力鉤碼一個，動力鉤碼兩個，調(diào)節(jié)力臂杠桿處于平衡狀態(tài)時，那左右兩邊再各加一個鉤碼杠桿還能平衡嗎？這時學(xué)生異常興奮，有說平衡，有說不平衡，此時教師要求學(xué)生應(yīng)用剛得出的規(guī)律計算驗證，學(xué)生計算 F1*L1和F2*L2，發(fā)現(xiàn)二者乘積不相等，杠桿是不能平衡。如何達到新的平衡呢？學(xué)生各抒己見，然后根據(jù)理論計算出的數(shù)據(jù)進一步用實驗實證，學(xué)生興奮地體驗理論與實踐的一致，這樣就加深了對物理規(guī)律本質(zhì)的理解。

表1 探索性實驗表

表2 驗證性實驗表

五、有效設(shè)計初中科學(xué)學(xué)生實驗需注意的事項

對于初中科學(xué)學(xué)生實驗課要保證教學(xué)過程很好地實施很重要的問題是解決“亂”字，對于這一點，我感受頗深，我做了如下幾方面工作：

（一）教師引路，要求明確

如本節(jié)課教學(xué)過程是由五個階段來完成的，每個階段教師應(yīng)有明確要求可使學(xué)生做到實驗?zāi)康?、步驟明確，心中有數(shù)，積極主動。

（二）圖表協(xié)助，形象具體，提高效率

每個階段的實驗都有相應(yīng)的圖表展現(xiàn)在前面黑板上。學(xué)生在實驗中有不清楚的地方可借助圖表。

（三）合理安排，人人動手激發(fā)興趣

如本節(jié)實驗課上，教師應(yīng)明確要求每小組實驗的兩個學(xué)生，一個作探索性實驗一個人協(xié)助，再作驗證性實驗時兩個人交換。這樣可以鍛煉每個人的動手能力。

由于以上措施，使老師對整節(jié)學(xué)生實驗課做到循序漸進、層層深入，效果較好，師生滿意。

總之，有效設(shè)計初中科學(xué)學(xué)生實驗是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。我們要積極倡導(dǎo)和探索初中科學(xué)學(xué)生實驗的最優(yōu)化問題，力求在最短的時間里找出最佳途徑。