改進實驗教學(xué)，彰顯科學(xué)魅力

徐承國

摘 要：初中科學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，其實踐性和理論性都很強，很多知識需要在實驗背景下自然生成。尤其是現(xiàn)在倡導(dǎo)的新課改中，實驗教學(xué)在課程教學(xué)中有其獨特的地位和作用。所以，教師應(yīng)深入研究如何優(yōu)化課堂實驗教學(xué)，提高教學(xué)成效，打造高效課堂。就有關(guān)實驗改進課例《熔化和凝固》的一次課前實驗準備和三次借班磨課來談?wù)剬嶒灨倪M對實驗教學(xué)的重要性。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)；實驗改進；優(yōu)化

一、研究的背景和意義

實驗教學(xué)能激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生濃厚的興趣，培養(yǎng)學(xué)生觀察和動手操作的能力，培養(yǎng)實事求是、嚴肅認真的科學(xué)態(tài)度等，以最大限度地調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和主動性，使學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣由最初的好奇，發(fā)展為長期的樂學(xué)。實驗教學(xué)是學(xué)生進行合作學(xué)習(xí)和探究性學(xué)習(xí)的一條重要途徑，但是教材中編排的一部分實驗由于實驗時間長、成功率低、可見度低等原因，導(dǎo)致課堂效率低，學(xué)生興趣不高。在實際教學(xué)過程中處理這部分實驗時，很多教師往往用“講故事和粉筆”或多媒體播放視頻來取代實驗。因此，要提高實驗的開設(shè)率，優(yōu)化實驗教學(xué)，實驗改進迫在眉睫。從實驗裝置、實驗材料、實驗設(shè)計、小組合作、實驗報告單等方面進行有效改進，才能使實驗教學(xué)真正有效地落實到課堂教學(xué)中。

二、研究的過程和發(fā)現(xiàn)

（一）課前實驗準備

我選擇七年級科學(xué)上冊《熔化和凝固》一課為載體，作為實驗改進課例研究的內(nèi)容。為了使實驗有成效，我安排一節(jié)晚自習(xí)課來做實驗嘗試。發(fā)現(xiàn)海波和松香熔化實驗在教學(xué)中存在著這些

問題：

1.實驗存在很大的困難，用教材提供的實驗裝置進行實驗用時很長。海波和松香的導(dǎo)熱性能都差，實驗中受熱不均勻。

2.海波的比熱容小，受熱后升溫快，熔化過程持續(xù)時間很短，不易觀察?？赡軙^察到海波在熔化過程中溫度一直升高的現(xiàn)象。

3.如圖，我們水浴加熱松香，溫度從40℃開始計時，20分鐘后，溫度也達到80℃了，可它還是固態(tài)！通過上網(wǎng)查詢獲知松香要全部熔化變成液態(tài)所需要的溫度較高，110℃～135℃才慢慢變稀，再變成液態(tài)。我開始懷疑教材上的實驗設(shè)計是不是有疏忽，只設(shè)計了溫度加熱到56℃就不加熱了，而此時松香只是有點變軟，但沒有變稀，更不要說全部變成液態(tài)。就憑這說它沒有熔點還真沒有一點說服力！

4.實驗器材多，組裝復(fù)雜。學(xué)生對各儀器的操作也不規(guī)范。

5.坐標知識學(xué)生不具備，熔化圖像難以完成。

在平時本節(jié)課的課堂教學(xué)中，我們很多教師會考慮上面諸多因素而會選擇不做實驗，更多會直接講授知識或播放一段仿真實驗視頻來代替做實驗。

通過課前實驗嘗試，我想到一些改進的措施：

1.網(wǎng)上查詢到石蠟在47°C～64°C熔化，熔化的溫度不高，用它可以很好地代替松香，通過課前實驗嘗試，發(fā)現(xiàn)到40°C后，2～3分鐘石蠟就熔化完成，可大大縮短實驗時間。

2.使熔化過程持續(xù)時間較長，可改小火加熱。

3.規(guī)范學(xué)生實驗操作。

4.培養(yǎng)學(xué)生觀察和實驗?zāi)芰?，增強小組合作意識。

5.利用實驗數(shù)據(jù)能得出熔化圖像。

（二）第一次研究課的設(shè)計與實踐

實驗設(shè)計：

本節(jié)課利用海波和石蠟熔化的實驗來了解晶體和非晶體熔化的特點。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出晶體和非晶體的熔化圖像，從而得出晶體和非晶體的區(qū)別。教學(xué)的一般思路是在學(xué)生做了熔化實驗后，沒有進行凝固實驗操作的情況下，采用推理遷移的教學(xué)手段，從凝固是熔化的逆過程出發(fā)，引領(lǐng)學(xué)生推出凝固的知識。改進后的石蠟熔化實驗用時短，實驗現(xiàn)象明顯。因此，海波熔化實驗既是教學(xué)中的重點，又是難點，確保實驗的成功將成為本節(jié)課教學(xué)的關(guān)鍵所在。

針對研究主題，我的實驗設(shè)計從這幾方面入手：

1.考慮時間偏緊，藥品裝入試管和各儀器組裝在課前完成。

2.實驗開始就用40°C的水。

3.為了節(jié)省時間，兩個實驗同時進行。

4.對教材中海波的實驗裝置進行改進，用兩支溫度計。一支溫度計測水溫，一支溫度計測海波的溫度。一般控制水的溫度比海波的溫度高出4℃左右。

5.試管中有溫度計，玻璃棒攪拌時空間小難以操作，將玻璃棒改為細竹針。

附學(xué)生實驗任務(wù)單：

1.按照實驗要求將各儀器組裝好。

2.點燃酒精燈，進行水浴加熱。

3.溫度從40°C開始計時，每0.5分鐘讀一次溫度，并記錄溫度、狀態(tài)（注：在實驗過程中，4個學(xué)生一個小組。溫度數(shù)據(jù)要隔0.5分鐘讀一次，同時觀察海波、石蠟的狀態(tài)等。小組內(nèi)明確分工，1號攪拌并讀溫度，2號計時，3號看狀態(tài)，4號記錄表格。）

4.實驗結(jié)束，熄滅酒精燈。

海波熔化過程記錄表

問：在什么溫度下，海波開始出現(xiàn)液態(tài)？

在固態(tài)變成液態(tài)的過程中，海波的溫度變化有何特點？

（注：另外還有一張海波熔化過程的溫度隨時間變化的圖像描點，石蠟組同上）

課堂實錄：

我簡單介紹了實驗器材和實驗任務(wù)單，宣布實驗開始。當學(xué)生開始動手做海波和石蠟熔化實驗時，表現(xiàn)得非常亂，要做什么，怎么做，目標不是很明確。學(xué)生完成海波和石蠟熔化實驗共用時16分鐘，學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)分析填寫報告單用時6分鐘。我選取了幾張報告單在投影儀上展示講解2分鐘時，下課鈴聲已經(jīng)響了。實驗做完，學(xué)生求知欲望很強，很期望教師傳授知識，能解答他們心中的疑惑。因為時間倉促，晶體和非晶體的區(qū)別和熔化規(guī)律知識來不及講解。海波組學(xué)生報告單上的數(shù)據(jù)并不是教師所期望的48°C左右，所畫的圖像大多數(shù)組沒有出現(xiàn)一段平臺。我拿著這樣的報告單，花大量時間分析晶體在熔化過程中溫度保持不變很難讓學(xué)生心服口服。他們認為老師在造假，因為他們實驗中得到的數(shù)據(jù)并不是這樣的。實驗數(shù)據(jù)不理想，海波熔化圖像也不理想，實驗時間冗長，教師沒有時間解釋、分析，學(xué)生學(xué)得很迷惑。石蠟熔化時間短，熔化時溫度一直在升高，效果還好。但總的來說，這節(jié)課離我們的目標還有很大距離。

課后交流：

占老師：兩個實驗同時做學(xué)生表現(xiàn)很亂，沒有秩序。有很多現(xiàn)象、數(shù)據(jù)沒有及時觀察記錄下來。教師也很少觀察學(xué)生、關(guān)注學(xué)生實驗情況。有學(xué)生把溫度計當作玻璃棒進行攪拌也沒有發(fā)現(xiàn)。為了有更好的秩序，容易觀察到現(xiàn)象，充分獲得事實證據(jù)，海波和石蠟熔化兩個實驗要先后分開來做。

余老師：學(xué)生報告單上的溫度數(shù)據(jù)出乎教師預(yù)料是什么原因引起的呢？能不能讓學(xué)生讀數(shù)更方便更準確呢？使用的海波有沒有變質(zhì)？

劉老師：實驗裝置的介紹和實驗操作規(guī)范講解鋪墊要充分。這節(jié)課要把晶體和非晶體的特點和圖像區(qū)別講授完整，必須縮短實驗時間，從實驗上進行必要的改進。如酒精燈改進，溫度計改進，藥品的量可否考慮再少點，加入燒杯中的溫水溫度可否再調(diào)高點。

張老師：組內(nèi)四位學(xué)生分工不夠明確，計時學(xué)生報時、讀溫度、觀察狀態(tài)和記錄沒有同步進行。

（三）第二次研究課的設(shè)計與實踐

實驗設(shè)計：

我在教學(xué)設(shè)計上聽取了部分老師的建議，同時總結(jié)了第一節(jié)課的不足之處，做出了一些改進。

1.學(xué)生分工上做了更明確的指示：1號負責(zé)報時，每20秒報一次時間；2號負責(zé)溫度計讀數(shù)，每聽到1號的報時，要立即報告海波、石蠟的溫度；3號負責(zé)攪拌和觀察海波、石蠟的狀態(tài)變化。每聽到1號的報時，要立即報告海波、石蠟的狀態(tài)，當有液態(tài)出現(xiàn)時，用攪拌器不停地慢慢攪拌，直到海波熔化；4號負責(zé)記錄，及時記錄時間、海波、石蠟的狀態(tài)和溫度。

2.實驗器材上的改進

（1）海波和石蠟純度盡可能高。

（2）藥品的量由原來的15克改為10克。

（3）當水溫升至45°C時減小酒精燈的火焰。

（4）實驗開始時加入到燒杯中的水溫調(diào)整為42°C；石蠟還是40°C。

（5）普通的溫度計改為電子溫度計。

（6）三腳架代替了鐵架臺。

3.實驗的先后進度改進

先做海波熔化，再做石蠟熔化。

4.報告單上的改進

海波、石蠟熔化過程記錄表。

課堂實錄：

我在實驗開始前用了5分鐘介紹了實驗裝置，4位學(xué)生的分工更加明確。實驗有秩序地進行著，學(xué)生表現(xiàn)比較興奮。學(xué)生報時、觀察、記錄，緊張而又認真地做著……

我在課堂中關(guān)注著學(xué)生，對學(xué)生的操作進行指導(dǎo)。

海波熔化實驗時間由原來的16分鐘縮短為12分鐘。溫度數(shù)據(jù)在48°C左右可以處理為48°C，學(xué)生報告單上的圖像有部分組出現(xiàn)了一段平臺。學(xué)生利用坐標軸畫圖像很生疏，不知道應(yīng)該怎么畫。實驗時間還是較長，海波熔化時溫度還是有多個組出現(xiàn)溫度一直升高的現(xiàn)象。我仍然沒有透徹地分析晶體和非晶體的特點和區(qū)別。本節(jié)課又沒有達到我們預(yù)想的目標。

課后交流：

毛老師：教師在講臺上講解實驗裝置，實驗操作規(guī)范時可見度不高，坐在后排的學(xué)生看不見。根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標軸上描點畫平滑的曲線，課中要進行指導(dǎo)，這對七年級學(xué)生有一定的難度。

程老師：實驗時間還是比較長。實驗藥品和水溫調(diào)節(jié)上能否再改進呢？學(xué)生實驗中應(yīng)該給出適當?shù)脑u價，有利于激勵學(xué)生。

姜老師：用水浴法加熱，水溫升得太快，海波受熱不均勻，實驗效果不好。熔化過程持續(xù)時間短，導(dǎo)致學(xué)生不易觀察。能不能用其他加熱法呢？

（四）第三次研究課的設(shè)計與實踐

實驗設(shè)計：

1.課前準備上的改進：針對講解實驗裝置和實驗操作規(guī)范可見度不高，我錄制了一段自己親自講解的視頻。利用多媒體播放，讓每一位學(xué)生都能清楚地看見。

2.實驗器材上的改進

（1）酒精燈酒精量和燈芯也做到了最適程度。

（2）藥品的量由10克改為6克。

（3）海波熔化水溫調(diào)整為45°C。

（4）給每一個組分發(fā)一個鐘表。

（5）實驗裝置由直接水浴法改為水浴法和空氣浴法相結(jié)合。實驗所用雙層試管，內(nèi)試管用一個蓋子架在外試管上。

課堂實錄：

實驗裝置介紹時，我自己錄制的視頻一播放，學(xué)生覺得特別新鮮，非常認真地看著視頻中的老師介紹。視頻有圖像，有聲音，可見度很高，效果不錯。

學(xué)生在分工的同時，我特意提醒每位學(xué)生在自己任務(wù)不耽誤的同時，還要一起觀察實驗現(xiàn)象。前幾次，學(xué)生都是只顧著自己分到的任務(wù)。這次學(xué)生參與性和合作意識都提高了！

在實驗中，我一直忙著每一個組的指導(dǎo)，并不時進行著評價。不錯，學(xué)生實驗時間縮短為9分鐘。

在填寫報告單時，我指導(dǎo)了溫度數(shù)據(jù)的有效處理，圖像描點方法。實驗任務(wù)單由四位學(xué)生一起分析完成。報告單上的溫度數(shù)據(jù)接近了我們的預(yù)想，圖像特點基本上組畫正確了。

實驗成功完成，并且比第一次課足足縮短了7分鐘，一節(jié)課順利達到教學(xué)目標。本節(jié)課終于達到了我們預(yù)想的目標。

如何真正有效地實施小組合作學(xué)習(xí)呢？實驗要改進，從哪些方面可以改進，如何改進，這些都是科學(xué)教師值得深思的問題。對于海波和松香熔化實驗，很多教師參與了實驗過程，一次次分析總結(jié)，一次次實驗改進，使實驗更加接近我們預(yù)期的目標。只有不斷地改善，不斷地總結(jié)，才能使實驗改進更加完美，更凸顯實驗的魅力，使科學(xué)課堂更加高效。

三、課例研究達成的共識

1.很多任課教師對實驗的認識不到位，片面追求高分，導(dǎo)致了擠課、占課，實驗課時不夠，使實驗教學(xué)不能正常開展。因此，教師首先要改變觀念，重視實驗教學(xué)。通過各種途徑讓教師進行實驗培訓(xùn)，增強對實驗教學(xué)手段的認識，提高教師的實驗技能，上好實驗課。

2.優(yōu)化實驗教學(xué)，充分運用自制教具、先進手段和技術(shù)改進原有實驗。教師在科學(xué)課堂上要積極優(yōu)化有結(jié)構(gòu)和典型的材料，使實驗效果更明顯，實驗成功率更高，激發(fā)學(xué)生的思維和探究熱情，取得更好的學(xué)習(xí)效果。

3.在實驗教學(xué)中，常會因器材、條件或某些實驗現(xiàn)象的可見度小，造成諸多困難，影響實驗的順利進行，直接影響實驗的效果。適當借助于多媒體進行輔助教學(xué)，能克服各種實驗條件的限制，提高實驗現(xiàn)象的可見度，增強演示實驗的有效性。

4.通過此課例，我們深刻認識到實驗教學(xué)中實驗改進的重要性。教師應(yīng)結(jié)合教學(xué)活動的實際需要，進行實驗改進。教師要采用多種方式提升實驗現(xiàn)象的可觀測性，強化實驗效果。勤寫教學(xué)日記，記錄對教材中實驗的想法，在實驗中遇到的困難，實驗過程中出現(xiàn)的問題，實驗做過的改進，學(xué)生反映出的一些情況。全體科學(xué)教師應(yīng)凝聚成一股合力，發(fā)揮集體智慧，在初中實驗改進中不斷地摸索、總結(jié)，優(yōu)化實驗教學(xué)。讓實驗改進能更好地服務(wù)于實驗教學(xué)，讓教師教得更自如，學(xué)生學(xué)得更輕松，實驗教學(xué)更出彩！

參考文獻：

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[3]王耀村.初中科學(xué)實驗與探究[M].浙江科學(xué)技術(shù)出版社，2012-09.

編輯 孫玲娟