[摘 要]在科学新课程中,实验教学贯穿于整个教学过程,起着十分重要的作用。伟大的科学家伽利略也曾说过,“科学的真理不应该在古代圣人的蒙着灰尘的书上去找,而应该在实验中和以实验为基础的理论中去找。”本文试图从课堂实验教学、课外实验教学等方面展开讨论,探究如何提高科学实验教学的有效性。
[关键词]科学实验 实验教学 有效性
科学是一门以实验为基础的学科,实验在培养学生能力、提高学生素质方面具有其它任何手段都不可替代的作用。提高初中学生的实验能力,是培养学生自己学习,自己思考、判断,更好地解决问题的能力和素质的关键。鉴于此,笔者结合自己的教学实践,就如何提高初中科学实验教学的有效性谈几点体会。
一、精心设计课堂演示实验,激发学生对实验学习的兴趣
演示实验是教师进行表演,并引导学生观察和思维的教学双方协调活动的实验。它具有特殊的魅力,容易激发学生的兴趣,提高教学效果。教师可以从以下几个环节来精心设计课堂演示实验:
1.设计趣味性实验,激发学习兴趣。如在进行“气体的压强与流速关系”的教学时,笔者设置了一个趣味性实验来导入新课教学。在一个倒置的漏斗中放入一乒乓球,请一个学生沿斗柄用力向下吹气。“乒乓球会掉下来吗?”这时,同学们个个全神贯注,思维进入活跃状态,猜想着结果会怎样。而事实上乒乓球不会掉下来,同学们都感到惊讶、神奇:为什么会这样呢?从而在疑问和好奇中展开了思维的翅膀。
2.设计释疑性实验,分析知识疑难。如在“电路教学中的用电器短路问题”,学生对这一知识难以理解和掌握,于是,笔者就在课堂上向同学们演示了用电器短路的实验:当一根导线并列连接在一盏正在发光的小灯泡两端时,小灯泡马上熄灭,而当导线断开时,小灯泡又恢复发光。通过这一实验,学生对“用电器短路时不工作也不烧坏”这一知识点有了更为直观的印象。
3.设计验证性实验,理解概念规律。如在“验证浮力产生原因”时,笔者设计了如下演示实验:取一只塑料大饮料瓶,剪去底部,倒置成一只漏斗,然后把一个乒乓球放在里面,从上面倒水入饮料瓶,只见有少量水从乒乓球缝隙中流滴下来,但乒乓球并不上浮。这时,用手心扪住下部瓶口处,立即见到乒乓球向上浮起。在乒乓球浮起的瞬间,同学们的心底也就浮起了浮力产生的真正原因。
4.设计应用性实验,解答习题知识。如在学习了电功率之后,习题中经常会出现这样的题目:两只分别标有“PZ220-100W”与“PZ220-40W”字样的灯泡,串联后接在照明电路中时,哪只灯泡更亮?学生总认为是标有“PZ220-100W”的灯泡更亮。对于学生的这种由于想当然而导致错误的情况,笔者当场取用了2只不同型号的灯泡进行现场演示,使学生很直观地看到了实验真实的结果,由此改变了学生的思维定势,也使他们进一步理解了灯
泡的亮暗决定于实际功率这一知识点。
二、强化学生分组实验,提高学生观察、分析和实验操作的能力
心理学家皮亚杰曾说过,“要让学生动手做科学,而不是用耳朵听科学或用眼睛看科学。”只有体验和实践,才能有所创新。但是传统的学生分组实验教学,通常先由教师就实验目的、实验器材、实验原理、实验步骤、数据采集及处理办法清清楚楚地讲一遍,然后学生实验。实验中学生只是“照方抓药”,难以激发他们的实验积极性,因此,这类实验可改为探究性实验,实验时间可放在知识教学之前。
比如,“凸透镜成像实验”可以在教学“凸透镜成像规律”之前加入作为探究性实验进行,让学生在亲身体验、经历探究的过程中,得出成像规律。“影响导体电阻大小的因素”、“物质酸碱性测定”、“电流、电压和电阻的关系”也可以采取这种方式。对于不能超前于知识教学的实验,如“测量小灯泡电功率”,可在实验时让学生多角度设计方案,并动手实践。对于练习使用仪器类实验,如“电流表、电压表的使用”、“温度计的使用”、“天平的使用”等这样一些实验,要通过学生自己阅读使用说明,了解其基本原理和基本使用方法,并能够应用这些仪器进行相关量的测量。书中的学生实验大多都把实验器材、实验原理、实验步骤等叙述得非常细致,无论这些实验是作为探究性实验在知识教学前完成,还是作为一般的学生实验在相关知识学习完之后去做,都不应先预习教材或由教师讲解。即便是验证性实验或测量性实验,如“测量导体的电阻”等实验,学生已具备了一定的相关知识,完全可以由学生自主设计实验原理、实验方案,并进行操作。但对于一些学生确实难以完成的实验,则可以通过教师适当点拨或学生看书完成。
三、适当增设随堂实验,促进师生互动
随堂实验也叫“边讲边实验”或“边学边实验”,是教师一边讲教材,一边指导学生通过实验进行探索或验证的教学方式,是介于演示实验和学生分组实验之间的一种新颖的教学方式。它把师生的双边活动按需要混合在一起,从而形成更强有力的师生互动,也更多地鼓励了学生的主动参与。
如在惯性现象的教学中,笔者增设了这样一个随堂实验:每位同学用钢笔套压住桌边长纸条的一端,然后用力迅速抽出纸条,钢笔套竟然立在原处,没有随纸条一起运动或倒下。新奇的实验现象立刻抓住了学生的好奇心,促使他们怀着极大的兴趣和揭开谜底的欲望主动地进行探究。再如,在讲授声音是怎样产生时,笔者指导学生将一把塑料尺的一端固定在桌的边缘,另一端伸出桌外,用手拨动尺,发现塑料尺在振动,说明声音是由发声体的振动产生的。整个实验只用了几分钟便完成,但对学生来说却从亲身体验中悟出了声音产生的原因。
四、积极改进课本实验,提高实验效果的有效性
新课程《科学》教材中大多数实验可操作性强、现象明显,但也有少数实验,看似非常简单,做起来却经常遭遇失败或实验设计存在不足等。对于这些实验,需要教师发挥主观能动性,予以改进,以提高实验效果的有效性。
如铁和硫的反应实验,教材中的实验设计是将硫粉和铁粉混合在石棉网上加热,两者剧烈燃烧,但由于需要充分加热,掩盖了其放热反应的特点,甚至让学生产生是吸热反应的错误认识。所以,笔者在课堂上做了如下改进:加热一根玻璃棒的一端,然后将热的玻璃棒伸到粉末中,粉末剧烈燃烧,将玻璃棒前端熔成“面团”形状;取一根细玻璃管,一头用棉花堵住,装入混合好的粉末,墩紧。用坩埚钳夹往,将开口端放到点燃的酒精灯火焰上方,待粉末开始燃烧后移开,会观察到一条“火线”从一端烧向另一端,伴随着“劈里啪啦”的声音,玻璃管因受热不均会产生许多裂纹。美妙的现象对学生感官形成了更深层次的刺激,同时也引发了他们更深入的思考,取得了意想不到的效果。
五、指导课外实验,提高实验空间的有效性
《科学课程标准》指出,“课外活动是科学教育中不可缺少的重要阵地,它有着课堂教学无法替代的重要作用。”而课外实验是科学实验教学的一个重要组成部分,它既不受教学时间的限制,也不受探究内容的约束,为学生提供了广阔的探究空间。所以教师要积极指导学生进行课外实验,使实验教学得到延伸。具体做法如下:
1.成立科学课外兴趣小组。教师可以组织学生成立培养目标具体的兴趣小组,如教具制作小组、课外发明小组、探索实验小组等,引导学生根据所学知识动手完成一些小制作,如微型地球仪、简易望远镜、小照相机等。制作过程本身就是一个有效探究的过程,能够让学生在动手过程中学会分析、学会思考,促进学生的创造性思维发展。
2.建立家庭科学小实验室。学生们对实验有着浓厚的兴趣和爱好,所以可以引导他们把实验搬回家,启发利用身边方便易得的材料,设置一些简单易行的家庭小实验。例如,在家庭条件下探究可乐、啤酒中气泡的成分是什么?铁或铜生锈的条件是什么?护发素、洗涤剂、厨房清洗剂的PH是多少?显酸性还是碱性?观察鸡蛋在液体中的浮沉,用杯子演奏乐曲,筷子提米等实验。
3.定期开放学校实验室。教师要对实验器材的配备有清楚的了解,充分利用这些器材来开展实验教学。定期开放学校的实验室,为学生提供更多的操作机会,同时做好监督管理工作,发挥实验室的功能。
捷克教育家夸美纽斯曾提出,“寻找一种有效的教学方式,可以使教师教得更少,学生学得更多。”作为科学教师,要精心设计课堂实验,积极指导学生开展课外实验,从而激发学生学习科学的兴趣,帮助他们形成获得科学知识,培养科学素养,真正实现实验教学的有效性。
参考文献:
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[2]杨青云.新课程新实验 初中科学[M].杭州:浙江科学技术出版社,2004.
[3]王耀村.初中科学教学案例专题研究[M].杭州:浙江大学出版社,2005.
[4]阎金铎.物理实验教学概论[M].北京:北京师范大学出版社,2008.
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