改進(jìn)科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn) 提高實(shí)驗(yàn)效果

蔣天順

【摘要】初中科學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。做好科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)不僅可以幫助學(xué)生正確認(rèn)識事物及客觀規(guī)律形成的過程，掌握科學(xué)知識，而且可以培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析和解決實(shí)際問題的能力?？茖W(xué)教材中設(shè)置了大量實(shí)驗(yàn)，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了有力保證。但也有一些實(shí)驗(yàn)存在不足之處，影響了實(shí)驗(yàn)效果，需要我們在實(shí)際教學(xué)中進(jìn)行改進(jìn)。本文就課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)方法等方面的改進(jìn)做了一些探索，與同行商榷，旨在拋磚引玉。

【關(guān)鍵詞】科學(xué)? ?實(shí)驗(yàn)? ?改進(jìn)? ?探索

初中科學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)在科學(xué)教學(xué)中有難以替代的功能。做好科學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅可以幫助學(xué)生正確認(rèn)識事物及客觀規(guī)律形成的過程，掌握科學(xué)知識，而且可以培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析和解決實(shí)際問題的能力。為此，科學(xué)教材中設(shè)置了大量可探究、生動有趣、操作性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了有力保證。但也有一些實(shí)驗(yàn)，存在著實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)材料的選取，實(shí)驗(yàn)方法的選擇等方面不夠理想的事實(shí)。導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯;或者實(shí)驗(yàn)操作難度大，成功率低;或者實(shí)驗(yàn)時(shí)間長課堂內(nèi)無法完成;或者材料成本高，消耗大，實(shí)驗(yàn)室未能及時(shí)配備而無法開展等等的現(xiàn)象，從而大大影響了課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。因此在教學(xué)實(shí)踐中對課堂實(shí)驗(yàn)進(jìn)行大膽地改進(jìn)和積極地創(chuàng)新就顯得十分必要了。下面談?wù)勎以谡n堂教學(xué)中，對實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)方法等方面的改進(jìn)所做的一些探索，與同行商榷，旨在拋磚引玉。

一、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置要力求：操作簡單，現(xiàn)象明顯，步驟較少，實(shí)驗(yàn)時(shí)間較短。教材中有些實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)存在一些不盡人意的地方， 若加以改進(jìn)，可使得實(shí)驗(yàn)更省時(shí)環(huán)保，操作更方便，方法更簡單，現(xiàn)象更明顯，說服力更強(qiáng)。

例如七年級（上）124頁為了說明分子之間有間隙而設(shè)計(jì)的這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)，此實(shí)驗(yàn)有以下幾個(gè)不足：（1） 往細(xì)玻璃管中加入酒精和水有難度，液面標(biāo)注也比較麻煩; （2） 水和酒精混合前后液面高度差小， 多數(shù)學(xué)生看不清， 影響實(shí)驗(yàn)效果;（3）實(shí)驗(yàn)所用酒精量多， 消耗大;（4）用手指封住管口， 顛倒玻璃管時(shí)， 手指與藥品接觸， 而且還帶走部分液體。這樣， 既不符合實(shí)驗(yàn)安全要求， 又降低實(shí)驗(yàn)的可信度。針對這些不足，我對實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)步驟：（1）在錐形瓶中倒入適量水;（2）在一支小試管中加滿酒精， 并用塑料薄膜和帶細(xì)線的橡皮筋封住小試管口;（3）將小試管放入錐形瓶中;（4）將帶有長頸漏斗的橡皮塞塞緊錐形瓶口， 用滴管在長頸漏斗中加水致玻璃管上端，并滴一滴紅墨水;（5）拉細(xì)線打開小試管口。 酒精因密度小而上升與水混合， 玻璃管內(nèi)液面逐漸下降。

改進(jìn)后，不僅液面下降很明顯，還能體現(xiàn)液面下降過程;酒精消耗少; 實(shí)驗(yàn)過程安全，可信度高。與原來實(shí)驗(yàn)相比效果明顯提高。

又如紅墨水?dāng)U散實(shí)驗(yàn)。原實(shí)驗(yàn)如圖：缺點(diǎn)：（1）注射器伸入燒杯底部過程中，已經(jīng)有一部分紅墨水滲出擴(kuò)散，干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果;（2）擴(kuò)散是無型的，沒有具體的量化指標(biāo)來比較擴(kuò)散的快慢，容易造成視覺誤差;（3）用燒杯裝水，量較多，紅墨水在水中擴(kuò)散的實(shí)驗(yàn)需要較長的時(shí)間，

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)：（1） 將兩支規(guī)格相同下端密封的細(xì)玻璃管固定在一起，分別裝入相同體積的熱水和冷水;（2）用注射器在細(xì)玻璃管下端同時(shí)注入紅墨水，觀察紅墨水?dāng)U散現(xiàn)象。改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)：（1）細(xì)玻璃管代替燒杯，較短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;（2）實(shí)驗(yàn)微型化，節(jié)約藥品，符合節(jié)能理念;（3）可以用紅墨水上升的高度，定量得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論;（4）直接從玻璃管下端注入紅墨水，避免注射器伸入燒杯下端過程中，紅墨水滲出干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果。達(dá)到了省時(shí)，節(jié)能 ，現(xiàn)象明顯，便于理解的實(shí)驗(yàn)效果。

二、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的材料

選取實(shí)驗(yàn)材料時(shí)，既要力求做到：材料容易獲得，裝置簡約，藥品便宜易得， 更要盡可能提高實(shí)驗(yàn)效果。對教材中有些實(shí)驗(yàn)的材料加以改進(jìn)，不僅可降低實(shí)驗(yàn)難度，還能使實(shí)驗(yàn)效果明顯提高。

例如：演示氣體對外做功，內(nèi)能減少的實(shí)驗(yàn)。教材中原來實(shí)驗(yàn)是在吸濾瓶內(nèi)裝入少量的水，并滴入幾滴酒精。用氣筒往瓶里打氣，當(dāng)塞子跳起時(shí)，觀察瓶內(nèi)變化。

按課本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，當(dāng)瓶塞跳起時(shí)，瓶內(nèi)應(yīng)出現(xiàn)白霧。根據(jù)此現(xiàn)象可以說明：物體對外做功，其內(nèi)能會減少，溫度會降低。然而當(dāng)瓶塞跳起時(shí)，瓶內(nèi)和瓶口出現(xiàn)的白霧并不明顯，靠后面的學(xué)生看不見。出現(xiàn)此種現(xiàn)象的原因是：瓶內(nèi)水的蒸發(fā)量不夠，瓶內(nèi)空氣中的水蒸氣較少所致。針對不足，我將瓶內(nèi)少許的水和幾滴酒精都換成酒精。改進(jìn)后，由于酒精容易蒸發(fā)，當(dāng)用力打氣使瓶塞跳起時(shí)，瓶中就會冒出濃濃的“白霧”。實(shí)驗(yàn)可視效果極佳，成功率很高，學(xué)生容易理解。

再如：在七下科學(xué)第三章第七節(jié)有個(gè)影響壓力作用效果因素的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用了控制變量法的思想，選擇了小凳子、海棉、砝碼來完成這組實(shí)驗(yàn)。這些器材看似簡單，可實(shí)驗(yàn)室很難配齊這套實(shí)驗(yàn)器材，我找到好幾種海綿來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，尤其在演示壓力大小對壓力作用效果的影響時(shí)，小凳子、小凳子加砝碼分別壓在海棉上，兩次實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象差異不大，不利于學(xué)生觀察。針對這些，我更換了一些材料，對這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如上圖所示改進(jìn)：在有機(jī)透明盒里放入一塊海綿和磚塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過觀察海綿形變程度來比較磚塊對海綿的壓力作用效果.（1）比較圖中a.d兩次實(shí)驗(yàn)可以得出壓力效果與受力面積有關(guān)，（2）比較圖中a、b、c三次實(shí)驗(yàn)可以得出壓力效果與壓力大小有關(guān)。

改進(jìn)后，壓力大小和受力面積大小對壓力效果的影響，現(xiàn)象明顯，學(xué)生容易接受。

三、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法

科學(xué)實(shí)驗(yàn)主要目的是為學(xué)生提供感性認(rèn)識材料，并在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生思考，從而形成科學(xué)概念和規(guī)律，有利于知識的建構(gòu)。它要求現(xiàn)象直觀、明顯，需要較好的可見度，讓班上每一位學(xué)生都能清楚地看到所演示的現(xiàn)象。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?教材中有些實(shí)驗(yàn)難以做成功，或現(xiàn)象不明顯。教師若對有些實(shí)驗(yàn)方法加以改進(jìn)，可提高實(shí)驗(yàn)的效果。

例如科學(xué)八年級上冊第四章第一節(jié)《電路圖》中有 “電池短路”這一學(xué)生探究活動。該實(shí)驗(yàn)原型為：“用導(dǎo)線將一節(jié)干電池的正負(fù)極連接起來，用手摸一下導(dǎo)線，導(dǎo)線是否發(fā)熱？”該探究活動的意圖是讓學(xué)生通過親身實(shí)踐來認(rèn)識短路現(xiàn)象和體驗(yàn)短路的危害，從而得出必須防止電源短路。

不足之處：①發(fā)熱現(xiàn)象不明顯，對燒壞電路，引起火災(zāi)等更是疑惑重重。②沒有可視性，不能作演示，電池浪費(fèi)較大。為此，我改變實(shí)驗(yàn)方法，重新設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)原理如圖甲所示。A、B兩點(diǎn)之間分別接上2A保險(xiǎn)絲、鋁絲線、細(xì)鐵絲等（如圖①、圖②、圖③）。為了便于進(jìn)行短路時(shí)與不短路時(shí)的對照，突出短路的危險(xiǎn)性，在電路中串聯(lián)上一只小燈泡（額定功率與電源電壓相同）L與開關(guān)S2? ， 實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）用一節(jié)9伏的干電池作為電源，在A、B兩點(diǎn)之間接上一段2A的保險(xiǎn)絲，并將保險(xiǎn)絲繞在溫度計(jì)的玻璃泡上，如圖①與圖甲配合。當(dāng)閉合S1，斷開S2時(shí)，A、B兩點(diǎn)之間的保險(xiǎn)絲與燈L串聯(lián)，燈L發(fā)光，溫度計(jì)示數(shù)升高不明顯，15秒鐘內(nèi)溫度上升3oC左右;當(dāng)同時(shí)閉合S1、S2時(shí)，電源與燈L同時(shí)被短路，燈L不發(fā)光，溫度計(jì)示數(shù)明顯升高，15秒鐘內(nèi)溫度上升30℃左右。

（2）用兩節(jié)1.5伏的干電池串聯(lián)后作為電源，在A、B兩點(diǎn)之間接上一段長2厘米左右的鋁絲線（剝?nèi)ヤX芯導(dǎo)線外的絕緣層，再取其中的一根即可。鋁芯導(dǎo)線在一些電動玩具中很容易找到），如圖②與圖甲配合。當(dāng)閉合S1，斷開S2時(shí)，鋁絲線與燈L串聯(lián)，燈L發(fā)光，鋁絲線無明顯現(xiàn)象;當(dāng)同時(shí)閉合S1、S2時(shí)，電源與燈L同時(shí)被短路，燈L不發(fā)光，鋁絲線發(fā)紅變亮并很快熔斷。

（3）用兩節(jié)1.5伏的干電池串聯(lián)后作為電源，在A、B兩點(diǎn)之間接上一段長2厘米左右的細(xì)鐵絲，如圖③與圖甲配合。當(dāng)閉合S1，斷開S2時(shí)，鐵絲線與燈L串聯(lián)，燈L發(fā)光，細(xì)鐵絲無明顯現(xiàn)象;當(dāng)同時(shí)閉合S1、S2時(shí)，電源與燈L同時(shí)被短路，燈L不發(fā)光，細(xì)鐵絲發(fā)紅，當(dāng)把火柴頭接觸細(xì)鐵絲時(shí)，火柴馬上被引燃。

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)將短路現(xiàn)象及其產(chǎn)生的發(fā)熱，燒壞電路，引起火災(zāi)的后果展示出來，學(xué)生對短路及其危害有更深刻認(rèn)識。

對現(xiàn)行教科書上的課堂實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)是一件不易的事情。盡管如此，只要我們在平時(shí)的課堂教學(xué)中，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平、學(xué)校的現(xiàn)有教學(xué)條件以及課堂教學(xué)的需要，遵循讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加安全、有效、簡便、易行、生動、有趣的原則，從改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)方法等方面著手，還是能夠取得一定成效的，對提高課堂實(shí)驗(yàn)效果起到積極作用。

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