淺論實(shí)驗(yàn)改良對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的促進(jìn)作用

徐海波

摘 要： 科學(xué)是需要人類永無(wú)止境地探究的未知，探究是貫穿科學(xué)發(fā)展始終的基本要素。在科學(xué)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)被認(rèn)為最能體現(xiàn)科學(xué)教育的特征。但在不少中小學(xué)科學(xué)課堂上，用嘴“講實(shí)驗(yàn)”，用粉筆在黑板上“畫實(shí)驗(yàn)”代替學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室親手做實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象依然如故。主要原因有老師認(rèn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)并不是很有效，或者由于教學(xué)內(nèi)容和方法，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)不能實(shí)現(xiàn)，或者兩者兼而有之。事實(shí)上稍加仔細(xì)研究，適當(dāng)改良實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法或過程，科學(xué)實(shí)驗(yàn)的效果就會(huì)得到增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞： 科學(xué)教學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 改良方法

學(xué)生獲得真正知識(shí)的途徑，最高境界應(yīng)該是自主地探究，使探究始終貫穿于學(xué)習(xí)過程。雖然不是所有的知識(shí)都必須經(jīng)過學(xué)生直接探究，但學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)中若缺少足夠的探究體驗(yàn)，則科學(xué)知識(shí)在他們頭腦中很可能只是一個(gè)外來物，而沒有真正融入心靈。在科學(xué)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)被認(rèn)為最能體現(xiàn)科學(xué)教育的特征，科學(xué)教學(xué)沒有實(shí)驗(yàn)活動(dòng)就像教游泳沒有游泳池訓(xùn)練一樣荒唐。然而，在實(shí)際的科學(xué)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位卻十分尷尬。在不少中小學(xué)科學(xué)課堂上，用嘴“講實(shí)驗(yàn)”，用粉筆在黑板上“畫實(shí)驗(yàn)”代替學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室親手做實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象依然如故。出現(xiàn)這樣的問題表面上看是源于我們通常的紙筆型考試很難區(qū)分出“講實(shí)驗(yàn)”和“做實(shí)驗(yàn)”，其實(shí)在更深層次上反映了實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)定位上的問題。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)，從促進(jìn)科學(xué)概念理解，科學(xué)規(guī)律掌握，到學(xué)習(xí)科學(xué)方法，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)研究能力等無(wú)所不可，幾乎所有科學(xué)教育提到的目標(biāo)都有可能成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，似乎實(shí)驗(yàn)教學(xué)在科學(xué)教育中成了無(wú)所不能的“萬(wàn)能鑰匙”。但是，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在達(dá)成目標(biāo)上并不是很有效，或者由于教學(xué)內(nèi)容和方法的問題，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)沒能實(shí)現(xiàn)好，或者兩者兼有之。道理很簡(jiǎn)單，因?yàn)橥ㄟ^實(shí)驗(yàn)教學(xué)若能有效實(shí)現(xiàn)那么多教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生應(yīng)付各種考試自然不在話下，教師又何樂而不為呢？根據(jù)筆者的研究考察，如今的大多數(shù)科學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)仍然是在經(jīng)驗(yàn)主義的科學(xué)觀和行為主義的學(xué)習(xí)觀指導(dǎo)下進(jìn)行的。事實(shí)上這顯露出我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)思想上的偏激和實(shí)際教學(xué)的低效。若我們適當(dāng)改良實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法或過程，對(duì)實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)適當(dāng)點(diǎn)撥，給學(xué)生多創(chuàng)造表演機(jī)會(huì)，或者對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行精巧設(shè)計(jì)，科學(xué)實(shí)驗(yàn)的效果就會(huì)得到增強(qiáng)。

一、實(shí)驗(yàn)的替代與改進(jìn)

探究運(yùn)動(dòng)物體動(dòng)能大小的影響因素時(shí)，課本實(shí)驗(yàn)是這樣設(shè)計(jì)的：將質(zhì)量不同的小鋼球從斜面上釋放，撞擊水平面上的木塊，通過觀察木塊被推動(dòng)的距離遠(yuǎn)近來推知撞擊前運(yùn)動(dòng)鋼球的動(dòng)能大小。該實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)在于探究鋼球的動(dòng)能與其質(zhì)量關(guān)系時(shí)，要在改變鋼球質(zhì)量的同時(shí)，控制鋼球撞擊前的速度相同。但學(xué)生對(duì)不同質(zhì)量的鋼球從斜面同一高度釋放，到達(dá)水平面上的初速度相同這一知識(shí)沒有相關(guān)感性認(rèn)識(shí)，故而對(duì)此難以理解，如能用實(shí)驗(yàn)展現(xiàn)出，則該難點(diǎn)便迎刃而解。

改進(jìn)方案：用實(shí)驗(yàn)室配備的盒裝金屬圓柱體代替小車，用長(zhǎng)方塊玻璃做斜面，將外形相同的銅、鐵或銅、鋁兩個(gè)圓柱體（不同質(zhì)量），用直尺擋在玻璃斜面的同一高度處，同時(shí)釋放，發(fā)現(xiàn)兩者同時(shí)滾到水平面上，這表明兩者到達(dá)水平面的初速度相同。實(shí)驗(yàn)時(shí)用泡沫塑料塊代替木塊，這樣就被推動(dòng)得既遠(yuǎn)又醒目。該實(shí)驗(yàn)在器材選擇上，利用了盒裝銅、鐵、鋁三個(gè)圓柱體，同外形，同體積，不同質(zhì)量，使變量控制更精確，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對(duì)銅、鐵、鋁密度差別的感性認(rèn)識(shí)。

經(jīng)過以上改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象顯著，尤其實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)的突破，實(shí)踐證明學(xué)生掌握得很好。

二、實(shí)驗(yàn)過程的提醒與點(diǎn)撥

影響浮力大小因素的教學(xué)中，學(xué)生聯(lián)想到浮力可能與溫度、物質(zhì)密度、體積、液體密度等十多種因素有關(guān)，如何證實(shí)這些假設(shè)卻比較困難。如果老師這時(shí)不加任何點(diǎn)撥，那么看似學(xué)生思維動(dòng)起來了，實(shí)際上卻是為了猜想而猜想，意義不大。教師應(yīng)“順?biāo)浦邸保诓孪氕h(huán)節(jié)給學(xué)生指點(diǎn)迷津，提供猜測(cè)的依據(jù)，從而明確探究方向、降低探究難度。如稱重法測(cè)浮力實(shí)驗(yàn)，在學(xué)生觀察測(cè)力計(jì)示數(shù)變化的同時(shí)，再讓學(xué)生說出除此之外實(shí)驗(yàn)中的其他現(xiàn)象。因?yàn)榻^大多數(shù)學(xué)生的注意力一定放在物體或彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化上，很少有學(xué)生會(huì)將注意力放到物體還會(huì)排開水這個(gè)現(xiàn)象中。所以，在學(xué)生冥思苦想的過程中，再將物體放在盛滿水的容器中做同樣實(shí)驗(yàn)，學(xué)生就會(huì)注意到在物體浸沒的同時(shí)，水被物體排出來了。而且物體浸入越多，被排開的水就越多，猜想就越接近目標(biāo)。

有了這樣的鋪墊，學(xué)生要比較排開水的重力和所受浮力的關(guān)系時(shí)，方向就明確，實(shí)驗(yàn)思路和方法也就明朗：先用稱重法測(cè)出浮力，再將物體排開的水收集起來，稱出其重力。與此同時(shí)，老師出示“溢水杯”，學(xué)生不僅覺得好玩，而且會(huì)更有效地進(jìn)行探索。

三、搭建舞臺(tái)，給學(xué)生提供表演的機(jī)會(huì)

學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，自然會(huì)產(chǎn)生動(dòng)手欲望。因此教師應(yīng)盡可能多地給學(xué)生提供動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，不僅滿足學(xué)生動(dòng)手操作的愿望，實(shí)現(xiàn)從觀眾到演員的轉(zhuǎn)變，更重要的是可以讓學(xué)生不斷體會(huì)到“發(fā)現(xiàn)”和“克服困難解決問題獲得成功”的喜悅，從而提高興趣、增加信心、增加學(xué)習(xí)欲望，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為熱愛科學(xué)的素質(zhì)和志向。

如從筆帽下抽紙來研究物體慣性的實(shí)驗(yàn)很簡(jiǎn)單，取材也方便。但為什么成功者寥寥無(wú)幾？缺少相應(yīng)知識(shí)的儲(chǔ)備是一個(gè)原因，缺少實(shí)驗(yàn)技能是另一個(gè)原因，而創(chuàng)新意識(shí)的缺少又何嘗不是重要因素。筆者請(qǐng)幾位學(xué)生上臺(tái)表演，恰好每位學(xué)生的背后都隱藏了一個(gè)教育因子。

第一位學(xué)生：上臺(tái)后很緊張，一連幾次都失敗了，在老師與同學(xué)的鼓勵(lì)下，定了定神，終于取得成功——凡事不可能一下子取得勝利，要學(xué)習(xí)科學(xué)家勝不驕、敗不餒的精神。

第二位學(xué)生：介紹了自己實(shí)驗(yàn)成功的秘訣，即將紙張選得光滑些、薄一些，將筆帽選擇得重一些。這自然生成的課堂資源：摩擦大小、慣性大小當(dāng)然可以作為后續(xù)學(xué)習(xí)的絕佳材料。鍥而不舍的精神固然重要，面對(duì)失敗時(shí)，有審視自己實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)過程是否恰當(dāng)、合理的勇氣更為重要。

第三位學(xué)生：抽紙的動(dòng)作改為沿桌邊用手指迅速敲擊紙條——紙條移動(dòng)速度更快，這也是實(shí)驗(yàn)成功的重要方法。初中生固然還不能完全明白其中的物理知識(shí)，但有了創(chuàng)新意識(shí)，非?？少F。endprint

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師給學(xué)生提供充分開放和自由的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使學(xué)生的探究活動(dòng)變得豐富多彩。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中不再是簡(jiǎn)單、被動(dòng)地模仿與重復(fù)教師的演示過程。長(zhǎng)此以往，無(wú)疑將有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，挖掘?qū)W生的智力和潛能，培養(yǎng)他們獨(dú)立思考和解決問題的能力。

四、對(duì)實(shí)驗(yàn)深入研究，進(jìn)行精巧設(shè)計(jì)

研究銅跟硝酸銀溶液的反應(yīng)。當(dāng)硝酸銀溶液的濃度很低時(shí)，實(shí)驗(yàn)費(fèi)用雖然不高，但是當(dāng)將粗銅絲插入現(xiàn)配的硝酸銀溶液后，粗銅絲上的沉積物呈黑色，而不是銀白色，須經(jīng)過約10分鐘，才能在粗銅絲上看到少量海綿狀灰白色的銀，并且易脫落，溶液顏色不明顯。即使硝酸銀溶液的濃度很高，也不能在短時(shí)間內(nèi)看到明顯的實(shí)驗(yàn)效果。為了既經(jīng)濟(jì)又快速地做好這個(gè)實(shí)驗(yàn)，筆者經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了效果較好的實(shí)驗(yàn)方案，現(xiàn)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象如下：

（1）在試管內(nèi)加入4ml現(xiàn)配的硝酸銀濃溶液，用滴管滴入約0.5ml的稀硝酸。

（2）用砂紙將銅絲磨光，在打磨過程中，要用力捏緊砂紙，使粗銅絲發(fā)熱燙手，之后趁熱（為了增大反應(yīng)速度）將其插入試管中。

（3）20s后在銅絲上就可看到灰白色的海綿狀銀出現(xiàn)，40s后有大量晶體銀出現(xiàn)，銀層不易自行脫落，約1.5min～2min取出粗銅絲可得到耀眼閃光，且具有相當(dāng)厚的銀白色晶體狀銀，溶液呈藍(lán)色，隨即將其插入加有蒸餾水的試管中，可保持銀白色光澤長(zhǎng)時(shí)間不變色。

我們都認(rèn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)很重要，但是如何讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)真正走進(jìn)課堂，讓老師認(rèn)為有用，讓學(xué)生得到“實(shí)惠”，老師應(yīng)該大有所為，大膽作為。從學(xué)生的需求出發(fā)，精心改良實(shí)驗(yàn)過程，精巧設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法，充分發(fā)揮每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的作用，是每一個(gè)科學(xué)老師的責(zé)任。

如何更好地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的功能，不僅僅在于獲得“正確”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，更重要的是使學(xué)生經(jīng)歷和體驗(yàn)獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的探究過程。只有親身經(jīng)歷了這樣的過程，學(xué)生才能對(duì)什么是科學(xué)，什么是科學(xué)實(shí)驗(yàn)有深刻的理解。所以，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們要為學(xué)生創(chuàng)造足夠多的體驗(yàn)探究過程的機(jī)會(huì)，讓他們?cè)谥R(shí)的形成、聯(lián)系、應(yīng)用過程中樹立科學(xué)的態(tài)度，獲得科學(xué)的方法，在“做科學(xué)”的探究實(shí)驗(yàn)中逐步形成終身學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力。具體說來就是教師要不斷強(qiáng)化學(xué)生的探究過程體驗(yàn)，盡可能地改良實(shí)驗(yàn)過程，創(chuàng)造條件讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的一般過程，培養(yǎng)良好的探究品質(zhì)和習(xí)慣，享受探究學(xué)習(xí)的樂趣，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用。

參考文獻(xiàn)：

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