著力創(chuàng)建“智能環(huán)境” 扎實開展實驗教學

湖北省松滋市南海中學(434201) 黃修繼

實驗教學是學生進行理化生探究學習、獲取知識的主渠道，是課堂教學中的一個重要組成部分，如何優(yōu)化實驗教學、創(chuàng)設“智能實驗教學環(huán)境”、培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)是擺在我們面前的一件大事。初中人教版教材中物理實驗59個，其中演示實驗47個，分組實驗12個；化學實驗78個，其中演示實驗50個，分組實驗28個；生物實驗49個，其中演示實驗16個，分組實驗33個。我們要充分利用這些有效的實驗資源，借助互聯(lián)網、大數據提供的虛擬實驗、傳感技術等來優(yōu)化實驗教學過程。

1 務實做好常規(guī)實驗，培養(yǎng)學生認識能力

很多學生喜愛理科，就是從喜愛實驗開始的，因為他們從一些有趣有用的實驗中產生了好奇心和求知欲。實驗現(xiàn)象對于公式、定律、規(guī)律的導出起著重要作用，因此我們要認真研究教材，精心設計實驗，精準進行實驗。在做凸透鏡成像規(guī)律實驗時，如何確定像的位置、找到清晰的像尤為重要，位置不準成像規(guī)律就有偏差。在中和反應中，pH值的變化一目了然，學生通過分組實驗加深了對概念的理解，能更加深刻地認識規(guī)律。在做測定小燈泡功率的實驗中，通過測定在高于、低于或者等于額定電壓下小燈泡的功率，學生很快明白，實際電功率與實驗電壓的關系，燈泡的亮度是由實際功率決定的。在做電路中電流過大的原因實驗中，如果發(fā)生短路或接入用電器的總功率過大，就會產生保險絲熔斷或絕緣皮層燒壞的現(xiàn)象。

2 自主設計“小實驗”，拓展學生思維

教材中除基本的實驗外，還有一些小實驗。通過這些小實驗，可以開發(fā)學生智力，激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生的觀察能力和動手操作能力。學生在預習和自學過程中常會遇到一些疑難問題，對某些物理概念似懂非懂，對某些物理規(guī)律將信將疑，有時想不通就會產生畏難情緒，影響學習效果。怎樣幫助學生呢？指導學生做個小實驗就是最佳辦法。例如“筷子提米”小實驗，通過自己動手實驗，學生確信了摩擦力的存在，認識了摩擦力與壓力的關系。在紙鍋燒水實驗中，通過觀察水沸騰時的溫度變化，對沸點的理解上了一個臺階。在學完機械運動后，學生在操場跑道上測自行車行駛的平均速度，對該知識點有了更深層次的理解。

充分發(fā)揮小實驗的作用，抓住反饋及時矯正，學生更容易接受，如幫助學生區(qū)分熔化和溶解這兩個概念時，讓同學們親自動手做兩個小實驗：①把一勺白糖放入盛水的試管中，觀察白糖有什么變化,思考試管里有幾種物質；②把一勺海波放入空試管中，用酒精燈均勻加熱，觀察海波有什么變化、由幾種物質組成。然后引導學生比較兩個實驗有什么區(qū)別。再用熔化概念去對照分析，最后讓學生討論，形象、具體、直觀地闡釋了概念。

3 借助虛擬實驗，規(guī)律公式更易呈現(xiàn)

虛擬仿真實驗教學系統(tǒng)是教育信息化建設和實驗教學示范中心建設的重要內容，是教育教學與信息技術深度融合的產物。目前武漢的NB虛擬實驗系統(tǒng)對我們免費開放，有實驗教務管理、實驗前理論學習、實驗過程智能指導、實驗結果自動批改，數字化資源管理、實驗室開放預約管理、師生互動交流等模塊。虛擬實驗和現(xiàn)實實驗相結合，豐富了實驗教學方式，方便分析現(xiàn)象，導出規(guī)律。虛擬實驗特別適用于有害、有毒、存在危險的某些實驗。如CO還原CuO時，先通入CO再加熱，實驗現(xiàn)象明顯；反之，先進行加熱，再通入CO，則容易引起爆炸。學生通過比較，明白了進行實驗時要嚴格按照實驗步驟操作。再如，濃硫酸稀釋實驗中，將濃硫酸緩慢加入水中，可以正確完成稀釋操作；而將水直接倒入濃硫酸中，會造成硫酸飛濺，非常危險。借助虛擬實驗既可以避免危險操作，又能使學生清楚了解錯誤操作的危害。在復習中，課堂容量大，涉及實驗多，學生都做過，但要在短時間內呈現(xiàn)出來，虛擬實驗就有了明顯的優(yōu)勢。借助虛擬實驗，學生可以清晰地觀察實驗過程，對規(guī)律公式的導出起到了事半功倍的作用。

4 引入數字實驗，提升實驗效果

數字化實驗是指在傳統(tǒng)實驗技術的基礎上，應用傳感器技術，將傳統(tǒng)實驗中得出的數據傳送到計算機，由專用軟件處理后通過圖像、表格、視頻等多種形式動態(tài)地顯示出來，能使學生觀察到實驗的整個過程，能對變化過程進行直觀形象處理的一種實驗方法。整個系統(tǒng)由傳統(tǒng)實驗器材、傳感器及分析軟件組成，數字化實驗系統(tǒng)與傳統(tǒng)實驗的結合，提高了實驗效果和效率，解決了傳統(tǒng)實驗解決不了的問題。如傳統(tǒng)實驗對于對物體做功、內能增加等問題很難解決，甚至解決不了，而數字化實驗依據實時采集技術，通過將采集頭伸入物體內部，可以實現(xiàn)用采集到的溫度數值的變化曲線來反映內能的增加。又如介紹了地磁場和電磁感應后，閉合電路的部分導體在磁場中做切割磁感線運動就會產生感應電流，但地磁場特別微弱，效果不明顯。若采用數字實驗，閉合電路的部分導體在地磁場中做切割磁感線運動，產生的電流雖然十分微弱，但采集的信號通過傳感器在屏幕上呈現(xiàn)，效果十分明顯。

隨著科技的進步和社會的發(fā)展，可以說我們已進入到了一個全新的時代，創(chuàng)建“智能實驗環(huán)境”是大勢所趨。構建與互聯(lián)網、大數據、人工智能時代相適應的中小學智慧實驗教學與管理體系并開展應用實踐研究，是響應和落實國家教育改革、發(fā)展戰(zhàn)略與考試招生制度改革要求的具體舉措，是推進教育現(xiàn)代化不可或缺的重要內容。