科學(xué)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新

沈培華

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是科學(xué)教學(xué)的核心，離開了實(shí)驗(yàn)教學(xué)，科學(xué)教學(xué)就會(huì)成為“空中樓閣”，原本生動(dòng)豐富的知識(shí)，也會(huì)變成一堆枯燥難懂的材料。浙教版《科學(xué)》教材編排了大量實(shí)驗(yàn)，其意圖是以實(shí)驗(yàn)為載體，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的功效，以培養(yǎng)每個(gè)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。下面，筆者結(jié)合自身教學(xué)的實(shí)踐，談一談在科學(xué)教學(xué)中怎樣通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新，來提高科學(xué)課堂教學(xué)的效率和效益。

一、改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)方法，增大實(shí)驗(yàn)可見度

科學(xué)教學(xué)中的演示實(shí)驗(yàn)必須具有一定的可見度，讓全班學(xué)生都能清楚地觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。然而在實(shí)際教學(xué)過程中，我們往往會(huì)忽略這一點(diǎn)，結(jié)果是實(shí)驗(yàn)做了，但只有少數(shù)學(xué)生清楚地看到現(xiàn)象，以致出現(xiàn)“前排學(xué)生看實(shí)驗(yàn)，后排學(xué)生聽實(shí)驗(yàn)”的現(xiàn)象，影響演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。在平時(shí)的教學(xué)中，我們可用實(shí)物投影、多媒體展示、無色物體染色或增加渾濁度、利用襯幕等方法來提高實(shí)驗(yàn)的可見度，提高課堂演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。

【案例1】在演示“活潑金屬鈉與水反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師把盛有水的燒杯放在實(shí)物投影儀載物臺(tái)上，然后放入金屬鈉。通過投影，所有學(xué)生清晰地看到：金屬鈉與水反應(yīng)時(shí)，金屬鈉在水中游動(dòng)、產(chǎn)生火焰和金屬鈉逐漸消失并使滴有酚酞的水變紅色等現(xiàn)象。

【案例2】在做“光的直線傳播”實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師在光的傳播路徑上噴上煙霧或?yàn)⒙浞酃P灰，光路就清晰地顯示出來了。

二、演示實(shí)驗(yàn)微型化，提高學(xué)生的參與度

有些實(shí)驗(yàn)用時(shí)比較長(zhǎng)，給隨堂演示實(shí)驗(yàn)帶來困難。如果將實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為微型實(shí)驗(yàn)，將大大縮短實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，從而使得隨堂演示實(shí)驗(yàn)得以開展。同時(shí)，教師可以變演示為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的參與度，并為探究式教學(xué)創(chuàng)造條件，有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

【案例3】在《光合作用》的教學(xué)中，教材安排的天竺葵實(shí)驗(yàn)，即使用沸水開始加熱，完成的時(shí)間最短也要15分鐘，再加上實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備和對(duì)實(shí)驗(yàn)注意點(diǎn)的交待，如果讓學(xué)生隨堂實(shí)驗(yàn)，用時(shí)過長(zhǎng)，且學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的可能性不大，更談不上對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行交流和總結(jié)了。有教師把這個(gè)實(shí)驗(yàn)改成了如圖1所示的微型實(shí)驗(yàn)，其與教科書實(shí)驗(yàn)在儀器和藥品用量的比較如表1所示。

表1

三、突破實(shí)驗(yàn)材料和器材的限制，進(jìn)行替換實(shí)驗(yàn)

利用“等效”的科學(xué)原理，當(dāng)實(shí)驗(yàn)器材缺損或?qū)嶒?yàn)器材不夠配套的情況下，可運(yùn)用一些功能相近的器材加以替換，甚至可改變實(shí)驗(yàn)的方案，突破器材的限制，替換原有實(shí)驗(yàn)要解決的問題。替換不僅僅解決了器材不足的困難，更可貴的是在替換過程中又能體現(xiàn)遷移與創(chuàng)新的思維。

【案例4】《植物的一生》中《花的結(jié)構(gòu)》，教材中用的是桃花，但教學(xué)進(jìn)行到這個(gè)時(shí)候，桃花已經(jīng)謝了。對(duì)此，教師選用了學(xué)生熟悉的、易采摘到的杜鵑花或油菜花等來替代。同樣，《種子的結(jié)構(gòu)》，教材中用的是菜豆種子，而教學(xué)時(shí)菜豆種子很難買到。對(duì)此，教師選用了市場(chǎng)上較多的蠶豆種子、花生種子等來替代。課中，教師和學(xué)生根據(jù)模型在投影儀載物臺(tái)邊解剖邊認(rèn)識(shí)。

【案例5】在《物體的慣性現(xiàn)象》教學(xué)中，教材中用彈出紙片使紙片上的硬幣落入杯子中來演示“靜止的物體有慣性”。對(duì)此，有教師用雞蛋替代硬幣，以增加實(shí)驗(yàn)的“驚”與“險(xiǎn)”。然后，讓每個(gè)學(xué)生拿出預(yù)先準(zhǔn)備好的8枚硬幣，將其中7枚疊在一起，其中1枚用作子彈，看誰能最快把這7枚硬幣自下而上逐一射出。這樣，通過游戲化的實(shí)驗(yàn)，把學(xué)與玩結(jié)合起來，在輕松愉悅的課堂氣氛中使學(xué)生掌握了相關(guān)的科學(xué)表象，洞察了其中發(fā)生的科學(xué)原理。

四、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或進(jìn)行補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，拓展探究空間

基于“建?！钡乃枷?，實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以利用常見小器材的獨(dú)特功能，如乒乓球的“浮與彈”、注射器的“抽與注”、氣球的“脹與縮”等。小器材的巧妙利用，或把較多的小器材整合起來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，能對(duì)某一個(gè)問題情境進(jìn)行模擬。這樣的實(shí)驗(yàn)可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的發(fā)散性思維，學(xué)會(huì)“一個(gè)科學(xué)規(guī)律可用多個(gè)實(shí)驗(yàn)來探究”的方法，從而拓展探究的空間。

【案例6】浮力的方向總是豎直向上的。大量的生活實(shí)例給學(xué)生“浮力方向肯定是向上的”這樣的直覺，但理解“總是豎直向上的”時(shí)總心存疑惑。教材中沒有設(shè)計(jì)專門的實(shí)驗(yàn)來直觀顯示，為了讓學(xué)生眼見為實(shí)，破解這一困惑，受“重力方向總是豎直向下”實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)，教師設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：

首先，利用氫氣球放手后繼續(xù)上升這一現(xiàn)象，讓學(xué)生感受氣體也能產(chǎn)生浮力，再用手拉住細(xì)繩，引導(dǎo)學(xué)生觀察細(xì)繩是豎直的。

然后，將細(xì)繩的一端用透明膠固定在乒乓球上，另一端用石蠟固定在燒杯（或用可樂瓶代替）底部，往燒杯中灌水，乒乓球浮在水中（如圖2）。此時(shí)系著乒乓球的線是豎直的，說明乒乓球受到水的浮力是豎直向上的。將燒杯傾斜，系乒乓球的線仍然是豎直的（如圖3），說明乒乓球受到的浮力仍是豎直向上的。向不同方向傾斜燒杯，會(huì)看到線總是豎直的，所以浮力方向“總是豎直向上”的。

【案例7】用注射器和氣球“探究膈肌運(yùn)動(dòng)與肺呼吸的關(guān)系”。如圖4，注射器針筒代表胸腔，活塞代表膈肌，帶針頭的氣球代表肺和氣管。當(dāng)推動(dòng)活塞時(shí)（膈肌舒張，膈頂部回升），氣球（肺）縮小，表示呼氣;當(dāng)拉動(dòng)活塞時(shí)（膈肌收縮，膈頂部下降），氣球（肺）膨脹，表示吸氣。

總之，科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要為學(xué)生創(chuàng)造更多的參與機(jī)會(huì)，增強(qiáng)他們的參與意識(shí)，使學(xué)生主動(dòng)地進(jìn)行學(xué)習(xí)。為此，教師要依據(jù)教學(xué)內(nèi)容，多從學(xué)生的實(shí)際出發(fā)，利用一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)出更具有吸引力的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生真正主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)。