優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué) 提升科學(xué)素養(yǎng)

趙陳娟

【內(nèi)容摘要】科學(xué)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣、提高課堂效率、減輕學(xué)生的學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)和發(fā)展學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的能力都有重要作用。本文從加強(qiáng)課前準(zhǔn)備，夯實(shí)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)；優(yōu)化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，提高實(shí)驗(yàn)實(shí)效；拓寬實(shí)驗(yàn)渠道，提升科學(xué)素養(yǎng)等方面探討了優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的途徑和策略問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】科學(xué)素養(yǎng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 途徑策略

科學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的是通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察和實(shí)驗(yàn)手段，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作、實(shí)驗(yàn)觀察的能力，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)技巧的水平，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有新的體驗(yàn)與收獲，進(jìn)而提升綜合科學(xué)素養(yǎng)。

一、加強(qiáng)課前準(zhǔn)備，夯實(shí)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)

1.認(rèn)真?zhèn)浜脤?shí)驗(yàn)，充分做足預(yù)案

實(shí)驗(yàn)課應(yīng)和上其他課一樣要有詳細(xì)的教案。決不能因?yàn)橐膊荒苡捎谧约阂延卸嗄甑膶?shí)驗(yàn)教學(xué)與管理經(jīng)驗(yàn)而忽視課前的準(zhǔn)備工作，因?yàn)闀r(shí)間變了，學(xué)生變了，每一位學(xué)生都有他自己的想法，自己的認(rèn)識(shí)，有的實(shí)驗(yàn)器材隨著時(shí)間的推移也會(huì)發(fā)生變化，所以沒(méi)有教師的認(rèn)真的準(zhǔn)備工作，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的不確定因素可能會(huì)影響到整堂課的效果。①研究每次實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的和要求，確定在教學(xué)實(shí)踐中如何具體實(shí)現(xiàn)的方案；②鉆研與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的原理，思考如何在實(shí)驗(yàn)課中啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際：③掌握各項(xiàng)操作的規(guī)范和要領(lǐng)；課前反復(fù)做準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，鉆研使實(shí)驗(yàn)成敗的條件和可能出現(xiàn)各種異常（的原因，對(duì)學(xué)生的各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象要有預(yù)見(jiàn)性，并能幫助學(xué)生正確分析，合理解釋。④研究實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容應(yīng)如何改進(jìn)和完善，才能使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯、實(shí)驗(yàn)的成功率更高。⑤實(shí)驗(yàn)課前檢查實(shí)驗(yàn)室有關(guān)設(shè)備和各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)器材的準(zhǔn)備情況。由于對(duì)本次實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題及難點(diǎn)都作了認(rèn)真考慮，做到心中有數(shù)，并制定好相應(yīng)的解決措施，所以課堂秩序就不太容易混亂，實(shí)驗(yàn)效果將更明顯。

2.嘗試下水實(shí)驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

課堂演示實(shí)驗(yàn)是教師經(jīng)常要做的，無(wú)論你對(duì)它有多么熟練，但課前一定要先做“下水實(shí)驗(yàn)”，獲取實(shí)驗(yàn)的第一手資料，及時(shí)發(fā)現(xiàn)有可能出現(xiàn)的意外和問(wèn)題，避免不必要的實(shí)驗(yàn)誤差。例如有位教師正在做硫代硫酸鈉和松香的熔化實(shí)驗(yàn)，不知是什么原因，酒精燈加熱了很長(zhǎng)時(shí)間，溫度計(jì)還是沒(méi)有太大的變化，熔化曲線遲遲不能拿出來(lái)，教師幾次努力均告失敗，演示實(shí)驗(yàn)草草收?qǐng)觯瑢?shí)驗(yàn)結(jié)論由教師口授講解給學(xué)生?？梢?jiàn)該教師課前的“下水實(shí)驗(yàn)”肯定沒(méi)做，才帶來(lái)課堂上的失敗。導(dǎo)致他失敗的原因可能是硫代硫酸鈉的顆粒過(guò)大，溫度計(jì)玻璃泡的接觸不好，也可能是酒精燈用了內(nèi)焰，還可能是其他原因，這些實(shí)際因素要靠我們的“下水實(shí)驗(yàn)”來(lái)排除，靠我們的想象很難一一排除的。所以，教師在課前先嘗試實(shí)驗(yàn)，選擇實(shí)驗(yàn)材料，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題因素，及時(shí)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，提高實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量?？梢?jiàn)，除了常規(guī)的儀器準(zhǔn)備之外，更重要的是要備好實(shí)驗(yàn)的“心情”，備好學(xué)生的“感受”，備好實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的“意外”和應(yīng)對(duì)措施。

二、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，提高實(shí)驗(yàn)實(shí)效

1.有機(jī)整合資源，媒體演示適度

做科學(xué)實(shí)驗(yàn)是一項(xiàng)繁瑣的事，很多教師喜歡做“口頭實(shí)驗(yàn)”，或“課件實(shí)驗(yàn)”。所謂“口頭實(shí)驗(yàn)”，是用語(yǔ)言來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)、完成試驗(yàn)，最后給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生也能接受，但效果可想而知?！罢n件實(shí)驗(yàn)”如今比較流行，多媒體技術(shù)的普及，使得課件完美地呈現(xiàn)了本應(yīng)該在課堂上教師用儀器進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，將原本的演示探究性實(shí)驗(yàn)變成了觀賞性實(shí)驗(yàn)。事實(shí)上，多媒體技術(shù)僅僅是一種輔助教學(xué)手段，多媒體課件只是對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一種補(bǔ)充，是具有一定優(yōu)勢(shì)的實(shí)驗(yàn)資源，如何用需要一個(gè)“度”，需要有效整合。在師生動(dòng)手操作的基礎(chǔ)上，對(duì)一些稍縱即逝的現(xiàn)象進(jìn)行回放，對(duì)一些不易觀察的細(xì)節(jié)進(jìn)行放大，對(duì)一些抽象的現(xiàn)象模擬解析，讓學(xué)生更好地理解現(xiàn)象，把握本質(zhì)，這才是媒體資源的長(zhǎng)處所在。切不可用課件實(shí)驗(yàn)完全代替了演示實(shí)驗(yàn)，造成實(shí)驗(yàn)的“失真”。

2.加強(qiáng)自主探索，培養(yǎng)探究能力

科學(xué)教材以探究的學(xué)習(xí)方法貫穿始終，探究的方式多種多樣，一般其基本過(guò)程包括提出問(wèn)題、建立猜想與假設(shè)、制定方案、獲取事實(shí)與證據(jù)、檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)、合作與交流等六個(gè)要素。可在實(shí)際的教學(xué)中，往往變成了走過(guò)場(chǎng)。書(shū)本中的很多探究性實(shí)驗(yàn)，鑒于時(shí)間和精力的關(guān)系，教師在處理時(shí)，只是將這六個(gè)要素按部就班的復(fù)述一遍，很少有真正的去探究，無(wú)論是在課內(nèi)還是課外，學(xué)生掌握的往往是實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，而不是探究過(guò)程的樂(lè)趣。事實(shí)上，教材編寫(xiě)的意圖是讓教師指導(dǎo)學(xué)生真正意義上的行動(dòng)起來(lái)，去享受探究活動(dòng)中的樂(lè)趣。在實(shí)驗(yàn)中，教師的角色是組織者、引領(lǐng)者、服務(wù)者，幫助學(xué)生制定探究計(jì)劃，檢查、落實(shí)探究的進(jìn)度，交流、評(píng)價(jià)探究的收獲，讓學(xué)生由“要我探究”變成后來(lái)的走向“我要探究”。例如在探究“滑動(dòng)摩擦力大小與哪些因素有關(guān)”時(shí)，提供給學(xué)生一臺(tái)電動(dòng)皮帶輪、一塊木塊、一盒砝碼、一支彈簧秤。如左圖所示，根據(jù)老師提供的教學(xué)儀器，請(qǐng)同學(xué)通過(guò)討論交流制定計(jì)劃、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。我讓學(xué)生以小組為單位自行探究，并將比賽競(jìng)爭(zhēng)的意識(shí)貫穿其中。很快地，每個(gè)小組的小組長(zhǎng)進(jìn)行了有效地分工：有的設(shè)計(jì)研究與壓力關(guān)系、有的設(shè)計(jì)研究與接觸面大小關(guān)系、有的設(shè)計(jì)研究與接觸面粗糙程度關(guān)系、有的設(shè)計(jì)研究與物體運(yùn)動(dòng)速度大小關(guān)系、有的負(fù)責(zé)記錄結(jié)果，有的……分工合作使得活動(dòng)效率得到了提高，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程顯得井井有條。雖然學(xué)生自己探索出的實(shí)驗(yàn)方案可能很粗糙、不完善，但通過(guò)學(xué)生間的相互交流補(bǔ)充，教師點(diǎn)撥，終究能使每一組學(xué)生找到科學(xué)思維和解決問(wèn)題的方法，使學(xué)生體會(huì)到通過(guò)自己的努力獲取成功后的滿足感，從而激發(fā)起學(xué)生積極參與科學(xué)探究的熱情。

3.關(guān)注探究過(guò)程，適時(shí)激勵(lì)評(píng)價(jià)

在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的情況要及時(shí)反饋，并適時(shí)適當(dāng)?shù)膶?duì)學(xué)生進(jìn)行激勵(lì)性評(píng)價(jià)，可以起到事半功倍的效果。適時(shí)激勵(lì)評(píng)價(jià)的同時(shí)要注意以下兩點(diǎn)：一是面向全體，二是側(cè)重過(guò)程。激勵(lì)評(píng)價(jià)應(yīng)該貫穿學(xué)生的探究全過(guò)程。例如，在“探究種子萌發(fā)條件”的活動(dòng)中，對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出來(lái)的每一項(xiàng)探究能力（如提出獨(dú)特的問(wèn)題、發(fā)表新穎的見(jiàn)解等）都進(jìn)行激勵(lì)，并耐心、委婉地指出不合理的操作，進(jìn)行公正、客觀、積極的評(píng)價(jià)。教學(xué)中教師應(yīng)掌握并運(yùn)用好這個(gè)激勵(lì)杠桿，營(yíng)造一種可以充分發(fā)揮學(xué)習(xí)個(gè)性、相互交流甚至各抒己見(jiàn)的探究學(xué)習(xí)氛圍，一句真誠(chéng)的表?yè)P(yáng)，一個(gè)贊許的目光……讓每個(gè)學(xué)生真切地體會(huì)到探究學(xué)習(xí)的成功與快樂(lè)，從而產(chǎn)生進(jìn)一步合作探究的欲望。

4.及時(shí)引導(dǎo)反思，提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)比較注重的是實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)中的操作，而忽視了實(shí)驗(yàn)后的反思和總結(jié)。教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反思，對(duì)進(jìn)一步理解實(shí)驗(yàn)、深化實(shí)驗(yàn)、完善實(shí)驗(yàn)起著重要的作用。①反思實(shí)驗(yàn)原理。圍繞實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行反思，可使實(shí)驗(yàn)儀器的選擇更加合理，準(zhǔn)確的挑選儀器，明白誤差產(chǎn)生的原因，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更為準(zhǔn)確。②反思實(shí)驗(yàn)方法。引導(dǎo)學(xué)生思維求異，尋求多種實(shí)驗(yàn)方案，然后對(duì)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行反思，找出其特點(diǎn)和不足，從而優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，選取最佳策略。③反思實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。針對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察到的現(xiàn)象，進(jìn)行深入地反思，可加深對(duì)物理規(guī)律的理解，增強(qiáng)學(xué)生分析判斷能力。④反思實(shí)驗(yàn)異同點(diǎn)。對(duì)多個(gè)實(shí)驗(yàn)，可進(jìn)行聯(lián)系與比較，反思實(shí)驗(yàn)異同點(diǎn)，更易使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)，理解實(shí)驗(yàn)規(guī)律，鞏固知識(shí)與技能。⑤反思實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都有其操作的注意事項(xiàng)，引導(dǎo)學(xué)生圍繞實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)進(jìn)行反思，認(rèn)清錯(cuò)誤操作的危害，從而規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，為順利完成實(shí)驗(yàn)奠定良好的基礎(chǔ)。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)，積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行全方位、多角度反思，對(duì)深化實(shí)驗(yàn)、完善實(shí)驗(yàn)、拓展實(shí)驗(yàn)、活化實(shí)驗(yàn)、形成實(shí)驗(yàn)操作的技能與技巧有著重要的作用。教學(xué)中，教師注重引導(dǎo)對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的反思和總結(jié)，不斷創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)，努力提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

5.規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，科學(xué)對(duì)待意外

教師規(guī)范的操作，不僅是實(shí)驗(yàn)成功的保證，也給學(xué)生示范。比如用天平稱量時(shí)，很多教師圖方便，直接用手拿砝碼，用手移游碼，久而久之也使學(xué)生忽略了操作的要領(lǐng)，帶來(lái)負(fù)面影響。有些不規(guī)范的操作，還會(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)一定的危險(xiǎn)性。當(dāng)然，實(shí)際中的實(shí)驗(yàn)比我們?cè)O(shè)想的實(shí)驗(yàn)要復(fù)雜些，有時(shí)它不會(huì)按我們預(yù)定的程序走，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些“附屬品”，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)一些意想不到的現(xiàn)象，這時(shí)切不可“抓主要現(xiàn)象，忽略次要成分”，要正確面對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的不速之客，或許一個(gè)新的探究由此開(kāi)始了。教師自己一定要有一個(gè)清醒的認(rèn)識(shí)，想方設(shè)法，亡羊補(bǔ)牢，失敗時(shí)要敢于言敗。要讓學(xué)生知道：失敗并不可怕，可怕的是失敗了而不敢去承認(rèn)?？梢宰寣W(xué)生自己作出診斷和處理，要相信學(xué)生的能力，相信他們會(huì)處理好的。教師不要急于幫他們找原因，讓他們自己先來(lái)。在他們摸不著邊際時(shí)，教師要給予他們適當(dāng)?shù)膸椭?，以免學(xué)生失去探究的信心。

三、拓寬實(shí)驗(yàn)渠道，提升科學(xué)素養(yǎng)

科學(xué)中的概念、原理都比較抽象枯燥。但是，如果教師能啟發(fā)學(xué)生把理論知識(shí)升華、運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)生活中，將能起到更好的教學(xué)效果，也能激起學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望，而且還可培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

1.擴(kuò)展書(shū)本實(shí)驗(yàn)

為了提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和創(chuàng)造思維能力，僅滿足于做好書(shū)本實(shí)驗(yàn)是不夠的，還必須充分挖掘教材實(shí)驗(yàn)的潛力。筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生在做完某個(gè)實(shí)驗(yàn)后“意猶未盡”。此時(shí)，可以啟發(fā)學(xué)生圍繞該實(shí)驗(yàn)主題進(jìn)行發(fā)散、聯(lián)想、逆向等創(chuàng)新性思考，對(duì)于興趣濃厚的同學(xué)可以試行“主題擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)”。如在做完“測(cè)定溶液的PH”的實(shí)驗(yàn)后，為了滿足學(xué)生的求知欲望，引導(dǎo)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展到可口可樂(lè)、家庭飲用水以及雨水的酸堿度測(cè)定上。在教師的啟發(fā)下，同學(xué)們還選擇了自己的幾根頭發(fā)，放到不同PH的溶液里，觀察頭發(fā)的耐久性，最后得出“選用偏酸性的洗發(fā)水洗發(fā)為宜”的結(jié)論。這種“主題擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)”教學(xué)，不僅解決了學(xué)生在“主題實(shí)驗(yàn)”中存留的問(wèn)題、而且培養(yǎng)了學(xué)生探究創(chuàng)造的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)。

2.自制實(shí)驗(yàn)器具

自制教具不用像正規(guī)教具那樣“正規(guī)”，它完全可以不拘一格從身邊發(fā)生的自然現(xiàn)象中尋找素材來(lái)設(shè)計(jì)一些有趣的實(shí)驗(yàn)。自制實(shí)驗(yàn)器具具有較強(qiáng)的啟發(fā)性，新穎、意想不到的現(xiàn)象會(huì)吸引和誘導(dǎo)學(xué)生在進(jìn)行認(rèn)真觀察的同時(shí)，積極去“深省”和“回味”。

【實(shí)驗(yàn)名稱】勢(shì)能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

【器材及制作方法】細(xì)鐵絲兩根（一根：直徑1-2毫米，長(zhǎng)約為70厘米，表面光滑無(wú)折痕，另一根：直徑0.8毫米，長(zhǎng)約為20厘米）、圓珠筆（或圓棒）、墨水瓶、橡皮泥（或泥團(tuán)）、彩紙。在墨水瓶?jī)?nèi)放橡皮泥，將長(zhǎng)鐵絲均勻地繞在筆上，將螺旋鐵絲拉成40厘米長(zhǎng)，將其端部垂直插入瓶?jī)?nèi)橡皮泥中，另一根細(xì)鐵絲彎成一個(gè)弓形，弓的中心做一個(gè)8毫米的圓環(huán)，兩端分別放上小泥團(tuán)，并且彩紙剪成小旗插在小泥團(tuán)上。

【使用方法】把螺旋鐵絲的上端插入弓形鐵絲中心的圓環(huán)，弓形鐵絲即在重力的作用下沿

螺旋鐵絲轉(zhuǎn)動(dòng)下滑，而且越來(lái)越快（兩端的彩旗也隨之下落、轉(zhuǎn)動(dòng)）。

【反思】根據(jù)弓形鐵絲在滑落過(guò)程速度越來(lái)越快，讓學(xué)生分析，為什么會(huì)滑？下滑的能量來(lái)自哪里？這種自制玩具式的實(shí)驗(yàn)既能滿足學(xué)生好玩的天性，又能使學(xué)生學(xué)以致用，也使課堂知識(shí)在課外得到延伸。

3.妙用課外實(shí)驗(yàn)

課外是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的廣闊天地，在與科學(xué)知識(shí)應(yīng)用密不可分的生活環(huán)境中，到處都能找到觀察、思考、實(shí)驗(yàn)的課題。其中，課外小實(shí)驗(yàn)就起到了聯(lián)系書(shū)本知識(shí)和日常生活中的科學(xué)現(xiàn)象的作用。教師有必要經(jīng)常演示一些簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生看時(shí)感興趣，課后能仿做。為探究音調(diào)跟物體振動(dòng)快慢的關(guān)系，教學(xué)中通常采用比較兩個(gè)不同的音叉發(fā)聲的音調(diào)和振動(dòng)快慢的方法，但難以直觀地比較音叉振動(dòng)的快慢。我們可以取一把日常生活中的梳子，用手指以不同的速度拔動(dòng)梳齒發(fā)出不同的聲音，去探究音調(diào)跟振動(dòng)的快慢的關(guān)系。教師可以鼓勵(lì)學(xué)生回家試試，既過(guò)了實(shí)驗(yàn)癮，增加學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，又拉近了科學(xué)與學(xué)生的距離。這樣不僅可以讓學(xué)生了解科學(xué)原理在日常生活中的應(yīng)用及其重要性，而且還能增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手的興趣和能力，發(fā)展他們的創(chuàng)造性思維，使他們經(jīng)常能品嘗到成功的喜悅。

總之，深化初中實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)意義重大。一個(gè)真正成功的實(shí)驗(yàn)，它不僅僅是展現(xiàn)自然現(xiàn)象、揭示自然規(guī)律，它更應(yīng)該首先激發(fā)學(xué)生的興趣，吸引學(xué)生去探索，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生各方面的能力，實(shí)現(xiàn)初中科學(xué)教學(xué)“輕負(fù)高質(zhì)”的目標(biāo)。

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（作者單位：浙江臺(tái)州市天臺(tái)縣平橋鎮(zhèn)中學(xué)）