利用“創(chuàng)新實驗”促進有效學(xué)習(xí)

陳建芬

（浙江省樂清市虹橋鎮(zhèn)實驗中學(xué) 浙江樂清 325608）

《科學(xué)》教科書中有些實驗操作或?qū)嶒炘O(shè)計方法不適用于課堂教學(xué)，有的實驗理論上設(shè)計非常不錯，但實驗操作成功率不高，有的實驗又不夠生活化，有的實驗器材老化，更新不夠快，有的實驗難以提高學(xué)生探究的興趣和潛在的動力，難以滿足學(xué)生的認識需求。因此，改進教材中的一些實驗操作，需要開發(fā)一些創(chuàng)新實驗，使實驗效果更明顯。筆者在聽課活動、閱讀有關(guān)科學(xué)教學(xué)的書本、教學(xué)實踐中，歸納出以下創(chuàng)新實驗的開發(fā)和應(yīng)用技巧[1]，附以實例，簡述如下：

一、改進科學(xué)書本中實驗設(shè)計不夠合理的實驗

探究活動的設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循循序漸進的原則，符合學(xué)生的認知規(guī)律。在《科學(xué)》教科書中，科學(xué)探究活動的設(shè)計應(yīng)從學(xué)生身邊熟悉的和感興趣的事物出發(fā)，聯(lián)系生活實際，充分利用各種器具和材料。這樣的探究活動能夠引導(dǎo)學(xué)生“動手”和“動腦”相結(jié)合，主動思考問題，自己設(shè)計研究方案，思考事實證據(jù)和科學(xué)結(jié)論之間的關(guān)聯(lián)，建立科學(xué)模型，逐步養(yǎng)成質(zhì)疑、反思的科學(xué)思維習(xí)慣[2]。但由于各方面原因，書本的探究活動的設(shè)計也會有疏忽。

如：八年級下冊第三章，自然界中的氧循環(huán)和碳循環(huán)的實驗，書本如下圖所示：

做這個實驗需要較長時間，而且要在陽光下做，一般老師上課把這個實驗講一下，因為前面學(xué)過燃燒、植物的光合作用和呼吸作用等知識，學(xué)生能很快回答問題，然后得出結(jié)論了事。筆者由于要上校級公開課，課前想先做實驗，拍照片放在課件中，實驗中發(fā)現(xiàn)圖1中蠟燭燃燒的時間更長，與預(yù)期的實驗結(jié)果不符，仔細思考、觀察后發(fā)現(xiàn)由于學(xué)校實驗室沒有這么大的玻璃鐘罩，我用5L的空油瓶剪去底部來代替玻璃鐘罩，油瓶體積較小，里面放了家里最小的一盆吊蘭后，剩余的空間很小，圖3中V空氣2=V油瓶--V花盆--V土--V蠟燭--V花，而圖4中V空氣1=V油瓶--V蠟燭，很明顯V空氣2＜V空氣1，不符合控制變量法。

改正：兩個油瓶內(nèi)蠟燭大小、花盆大小、土壤多少，植物大小都相同，如下圖3、4所示：

不同的是圖3中的植物是塑料的，圖4中的植物是真的。在相同陽光下，請兩位同學(xué)進行試驗，重復(fù)三次實驗，證實圖4中蠟燭燃燒時間比圖3更長。上課提問：你認為該實驗設(shè)計有問題嗎？

學(xué)生也能答出來，甚至有學(xué)生能說出土壤中微生物的呼吸作用也會對實驗結(jié)果造成影響。鐵粉與硫粉的反應(yīng)。該實驗若按教材中的方法進行，則污染非常嚴重。改進如下：準備一根剛好能伸入試管，且底部削平整的木棍。用紙槽將鐵粉和硫粉的混合粉末裝入試管底部后，從試管口塞入一小團棉花，再將木棍插入試管底部，并適當(dāng)用力將粉末壓嚴實。木棍繼續(xù)放在試管內(nèi)，能起到隔絕空氣的作用。再在試管口套一個小氣球，然后用試管夾夾持試管，放在酒精燈上加熱。為防止爆裂，我們需手握試管夾，使試管內(nèi)裝著混合粉末的試管外壁都能得到充分預(yù)熱，再在試管底部加熱直至反應(yīng)進行，反應(yīng)的紅熱現(xiàn)象出現(xiàn)后再移開試管，直至反應(yīng)結(jié)束。反應(yīng)時能觀察到反應(yīng)物紅熱從試管底部慢慢向上蔓延。非常美妙，會使觀察者產(chǎn)生強烈的視覺沖擊。這不僅對學(xué)習(xí)、鞏固相關(guān)科學(xué)知識有幫助，對培養(yǎng)學(xué)生的探究意識、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也有重要意義。

二、增加教科書中沒有的實驗，利用該實驗可以幫助理解疑難概念

初中階段，學(xué)生的思維經(jīng)歷從形象思維向抽象的理性思維轉(zhuǎn)變的過程，學(xué)生的抽象思維水平不高 ，再加上一些錯誤前概念的干擾，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，難免會遇到很多困惑 ，產(chǎn)生錯誤的推論。針對學(xué)生的這些思維困惑，創(chuàng)新出形象直觀的實驗獲取直接的證據(jù)，解決問題。

2018年12月27日名師工作室的公開課《電路探秘》復(fù)習(xí)課中，上課一老師開始拿出一個燈泡：手指抓住螺口兩側(cè)，并且按住螺口底部，使燈發(fā)光。一下子吸引學(xué)生的注意力，馬上要求回憶：你已經(jīng)了解了哪些電學(xué)知識？根據(jù)學(xué)生回答老師板書構(gòu)建本章思維導(dǎo)圖，在學(xué)生注意力非常集中的情況下，復(fù)習(xí)起到了事半功倍的效果。再揭開謎底，看似普通燈泡，實際是內(nèi)置了完整的電路，開關(guān)在螺口底部。這種燈泡在網(wǎng)上可以買到，12元一只，價格不貴，效果很好，值了。同樣是該老師的這節(jié)課，用了淘寶上買的靈敏電流表，量程0 30μA，要求學(xué)生用伏安法測人的電阻以及雙手濕潤時的電阻。人是導(dǎo)體，學(xué)生只是記住了，難以理解，因為把人體接入實驗電路，燈泡不亮。通過這個實驗學(xué)生知道人體的電阻很大，結(jié)果是5×105 Ω（與書本上的幾千歐不符），通過的電流很小，燈泡不亮。同時通過這個實驗學(xué)生也知道了電燈不亮不僅僅是沒有電流通過，也有可能是電流太小。學(xué)生只知道電燈不亮原因之一是沒有電流通過，但很難理解通過電燈的電流太小也會引起電燈不亮。這是一個易錯點，即復(fù)習(xí)了伏安法測電阻這個重點實驗，又突破了難點。

三、結(jié)束語

綜上所述，創(chuàng)新實驗開發(fā)和教學(xué)會涉及更多現(xiàn)實問題，而這些問題對老師也提出了更高的要求，需要掌握引導(dǎo)學(xué)生的方法，需要掌握更多的專業(yè)知識，多閱讀科學(xué)教學(xué)方面專業(yè)書籍及雜志、多學(xué)習(xí)，做到與時俱進。