優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

周水子

摘要：科學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，科學(xué)實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生能力、提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)等方面具有其他任何手段不可替代的作用。因此，科學(xué)教師在平時(shí)教學(xué)中應(yīng)優(yōu)化科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，盡可能地創(chuàng)造條件開設(shè)演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，盡可能多地為學(xué)生提供動(dòng)手、動(dòng)腦的機(jī)會(huì)，從而真正突出科學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)；培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，全面推進(jìn)素質(zhì)教育。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；優(yōu)化；科學(xué)素養(yǎng)；學(xué)生素質(zhì)

中圖分類號(hào)：G632.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2017）02-0101

科學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，科學(xué)實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生能力、提高學(xué)生素質(zhì)方面具有其他任何手段不可替代的作用。尤其是進(jìn)入21世紀(jì)后，為了適應(yīng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)需要，培養(yǎng)具有良好科學(xué)素質(zhì)的一代新人，實(shí)驗(yàn)教學(xué)更是提到了前所未有的高度。但從我國(guó)的總體教學(xué)現(xiàn)狀看，我國(guó)在重視“學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)”方面遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家；教師重理論輕實(shí)驗(yàn)，這勢(shì)必對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神、提高學(xué)生理解能力和科學(xué)素養(yǎng)等方面都會(huì)帶來(lái)很大的負(fù)面效應(yīng)。

因此，科學(xué)教師在平時(shí)教學(xué)中應(yīng)優(yōu)化科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，要盡可能創(chuàng)造條件開設(shè)演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，盡可能多地給學(xué)生提供動(dòng)手、動(dòng)腦的機(jī)會(huì)，從而真正突出科學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)；培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，全面推進(jìn)素質(zhì)教育。

一、當(dāng)前科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題

1. 在應(yīng)試教育的環(huán)境下，實(shí)驗(yàn)越做越少

在實(shí)際教學(xué)工作中，一些教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不重視，對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的處理隨意性很大。很多教師對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容想做就做，課時(shí)來(lái)得及就做，課時(shí)來(lái)不及就不做。這與實(shí)驗(yàn)做與不做基本上不會(huì)影響中考的考試成績(jī)有關(guān)，因?yàn)橹锌贾械膶?shí)驗(yàn)考試是通過(guò)紙筆進(jìn)行的，是通過(guò)試題進(jìn)行的。在黑板上講解和復(fù)習(xí)更容易梳理知識(shí)和記憶知識(shí)，考試成績(jī)可能會(huì)比進(jìn)行實(shí)際操作更優(yōu)異。近年來(lái)，中考試題雖有較大的改革，但考查實(shí)驗(yàn)的方式還很有限，學(xué)業(yè)考試引入的實(shí)驗(yàn)題大多不能考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能方面的內(nèi)容，更難以考查到學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和運(yùn)用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究的學(xué)習(xí)方法，因而應(yīng)付考試式的實(shí)驗(yàn)大量存在。

2. 科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的誤區(qū)

以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)于注重學(xué)生對(duì)科學(xué)基本概念、基本規(guī)律和基本原理的理解與驗(yàn)證；多驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)少探究性實(shí)驗(yàn)，多教師演示實(shí)驗(yàn)少學(xué)生實(shí)驗(yàn)。學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)都能積極參與，觀察到現(xiàn)象只覺得有趣，而沒有深入去思考“為什么要這樣做？”“為什么會(huì)出現(xiàn)這些現(xiàn)象？”“有無(wú)其他方法改進(jìn)？”等這些問(wèn)題。而且在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，人們通常認(rèn)為教師在課堂上只需設(shè)法把實(shí)驗(yàn)做成功，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，并引導(dǎo)學(xué)生由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象概括出科學(xué)結(jié)論，而學(xué)生不需要主動(dòng)地參與實(shí)驗(yàn)。這是對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)膚淺的認(rèn)識(shí)和狹義的理解，造成實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏一定的有效性，達(dá)不到培養(yǎng)發(fā)展學(xué)生的探究能力、創(chuàng)新精神、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。一些學(xué)校為了片面追求升學(xué)率，科學(xué)教育客觀上只為少數(shù)升學(xué)的學(xué)生服務(wù)，大多數(shù)學(xué)生實(shí)際上成了“陪讀生”，以至于許多學(xué)生害怕和討厭科學(xué)課程，全面提高科學(xué)素養(yǎng)的思想和理念得不到很好的貫徹。

二、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要性

科學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅是學(xué)生獲取科學(xué)知識(shí)、認(rèn)識(shí)科學(xué)規(guī)律、形成科學(xué)概念、提高各種能力的重要途徑，而且此過(guò)程對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是其他教學(xué)手段所不能替代的。楊振寧教授曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“中國(guó)的小孩在動(dòng)手的興趣和能力方面明顯不如歐洲和美國(guó)的小孩，主要是沒有動(dòng)手的機(jī)會(huì)?！比绻覀兛茖W(xué)教師在教學(xué)中，經(jīng)常不自覺地用講解和演示代替學(xué)生實(shí)驗(yàn)，學(xué)生就沒有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、發(fā)展能力的機(jī)會(huì)，更談不上創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。所以，筆者認(rèn)為必須加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，這是轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，推進(jìn)實(shí)施科學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)的重要手段。

三、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的措施

1. 引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)成功的樂趣，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)的興趣

例如：在“空氣中氧氣體積的測(cè)定”一節(jié)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，筆者進(jìn)行了如下教學(xué)設(shè)計(jì)：

首先，讓學(xué)生討論如何把氧氣從空氣中趕出。學(xué)生會(huì)想到用“吸氣法”“液化法”和“燃燒法”等；然后引導(dǎo)學(xué)生集中討論如何用好“燃燒法”，讓學(xué)生在紅磷和木炭中選擇一種物質(zhì)，并說(shuō)明理由；最后確定選擇紅磷（因?yàn)樯晌锸枪腆w），且量要充足。第二是解決裝置問(wèn)題，教師分別出示測(cè)空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)裝置，如下圖中的A、B、C，上述裝置采取邊改進(jìn)邊呈現(xiàn)的方式。呈現(xiàn)裝置C時(shí)學(xué)生有些疑惑，這時(shí)教師展示裝置D并對(duì)C給予進(jìn)一步啟發(fā)：“當(dāng)我從瓶?jī)?nèi)吸出一些空氣時(shí)，你將看到什么現(xiàn)象？為什么？”學(xué)生回答：看到的現(xiàn)象是“水面升高”，原因是吸出瓶?jī)?nèi)氣體后，瓶?jī)?nèi)氣壓會(huì)減小，外面的大氣壓就把水壓進(jìn)瓶?jī)?nèi)。然后教師追問(wèn)：“你能知道我究竟吸出了多少體積的氣體嗎？”學(xué)生回答：瓶?jī)?nèi)水面上升的體積，就是你所吸出的氣體的體積。同樣，C裝置瓶中的氧氣被消耗掉后，水面也會(huì)升高，而且氧氣減少多少體積，水面就上升多少體積。

在上述教學(xué)中，筆者不是僅僅將測(cè)定空氣中氧氣含量作為唯一的教學(xué)目標(biāo)，而是積極地引導(dǎo)學(xué)生參與到這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)和實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)活動(dòng)中。使學(xué)生不但能知其然，而且能知其所以然，從而更深刻地理解演示實(shí)驗(yàn)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也提高了教學(xué)有效性。

2. 想方設(shè)法，變演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)為探索性實(shí)驗(yàn)，在探索中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神

不論演示實(shí)驗(yàn)或?qū)W生實(shí)驗(yàn)，如果只是嚴(yán)格、認(rèn)真、簡(jiǎn)單地照著課本重復(fù)一遍，那么不要說(shuō)學(xué)生，就連教師也變成了不會(huì)思考的機(jī)械。所以，教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)前，要多下一番苦工夫，想方設(shè)法將演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)變?yōu)樘剿餍詫?shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們要有意識(shí)地創(chuàng)設(shè)探索的氛圍，使它帶上一定的研究色彩，促使學(xué)生很好地領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)思想的精髓。探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)較傳統(tǒng)的課堂教學(xué)有更廣闊的活動(dòng)空間和思維空間，可以激發(fā)滿足不同層次學(xué)生的探索與創(chuàng)新欲望。學(xué)生在自己“探索”科學(xué)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可以把動(dòng)手、動(dòng)口和動(dòng)腦結(jié)合起來(lái)，鍛煉和培養(yǎng)自己的探索精神與創(chuàng)新能力。

3. 因陋就簡(jiǎn)，充分利用簡(jiǎn)單的材料改進(jìn)部分演示實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力

著名物理學(xué)家朱正元有句名言：“壇壇罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)?！蔽覀冏鰧?shí)驗(yàn)時(shí)盡量做到就地取材、廢物利用。如：在講分子間作用力時(shí)，筆者拿一支粉筆從中間掰開，然后把兩塊粉筆同時(shí)蘸一下水，再用力擠壓在一起，就可看到兩塊粉筆牢牢粘在一起。因?yàn)榉酃P變軟后通過(guò)擠壓很容易使分子間達(dá)到有引力的程度。雞蛋在物理實(shí)驗(yàn)中也是很好用的器材，如：講解慣性、摩擦阻力現(xiàn)象時(shí)：選用外形相似的生雞蛋、熟雞蛋各一只，放在水平桌面上。用相同的力使它們?cè)谠幮D(zhuǎn)。能迅速旋轉(zhuǎn)的是熟雞蛋，緩慢旋轉(zhuǎn)幾圈就停止的是生雞蛋。在教學(xué)中，有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活實(shí)際，分析物理現(xiàn)象；利用身邊物品，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，都能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生體會(huì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)大有好處的。并且能更好地使學(xué)生感受到科學(xué)知識(shí)在生產(chǎn)、生活乃至生命中的價(jià)值。能有效地縮短學(xué)生與書本知識(shí)的心理距離，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望。

4. 引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和開創(chuàng)家庭實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生樂于探究的科學(xué)精神

在七、八年級(jí)，我們科學(xué)備課組每周末都不布置科學(xué)書面作業(yè)，而改為布置一至兩個(gè)家庭小實(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，并把實(shí)驗(yàn)過(guò)程用手機(jī)拍成視頻上傳至班級(jí)微信群，教師及時(shí)點(diǎn)評(píng)、表?yè)P(yáng)；同學(xué)之間也可以相互借鑒、交流，家長(zhǎng)也樂于參與。這極大地提高了學(xué)生的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)科學(xué)濃厚的興趣。

5. 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生大膽提問(wèn)、勇于質(zhì)疑的科學(xué)精神

愛因斯坦說(shuō)：“提出問(wèn)題往往比發(fā)現(xiàn)問(wèn)題更重要?！币虼耍诳茖W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要注重學(xué)生獨(dú)立性、自主性的培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑、調(diào)查、探究。質(zhì)疑就是質(zhì)問(wèn)、懷疑之意，不僅能提出問(wèn)題，更要有批判精神。例如：在《探索堿的性質(zhì)》這一節(jié)的教學(xué)過(guò)程中，在演示酸堿中和反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，有同學(xué)發(fā)現(xiàn)：在氫氧化鈉溶液中滴入無(wú)色酚酞試液時(shí)，溶液顏色先變紅，過(guò)一段時(shí)間后又馬上褪色；也有學(xué)生發(fā)現(xiàn)在滴有無(wú)色酚酞的氫氧化鈉溶液中滴入稀鹽酸溶液時(shí)，開始幾滴稀鹽酸溶液滴入以后，溶液顏色不僅沒有變淡，反而變的更濃。有學(xué)生當(dāng)時(shí)就提出了疑問(wèn)。筆者對(duì)提出問(wèn)題的學(xué)生進(jìn)行肯定、表?yè)P(yáng)，并引導(dǎo)其他學(xué)生深入思考。一時(shí)沒有答案，筆者又引導(dǎo)他們課后與教師一起探究，尋找答案。學(xué)生說(shuō)：“科學(xué)課和實(shí)驗(yàn)課好像總有許多問(wèn)題想問(wèn)?！?/p>

因此，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中要?jiǎng)?chuàng)設(shè)情景，鼓勵(lì)學(xué)生突破現(xiàn)成答案，大膽提問(wèn)，大膽質(zhì)疑。對(duì)學(xué)生的質(zhì)疑，我們不要任意加以指責(zé)和批評(píng)，而要循循善誘，逐步教會(huì)他們提出問(wèn)題和思考問(wèn)題的方法，這樣久而久之，學(xué)生就會(huì)由“敢于提問(wèn)”向“善于提問(wèn)”發(fā)展，其創(chuàng)造性思維能力也就逐步增強(qiáng)了。同時(shí)，也培養(yǎng)了學(xué)生敢于懷疑、不輕信、不盲從的優(yōu)良品質(zhì)，而這正是科學(xué)精神的主要內(nèi)涵。

以上是筆者對(duì)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)一些不成熟的看法，在今后的教學(xué)實(shí)踐中，筆者將繼續(xù)探索。通過(guò)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐表明：把自主、合作、探究這些對(duì)人的成長(zhǎng)很重要，但曾經(jīng)被忽略的東西凸顯出來(lái)，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，學(xué)生思維的深刻性、嚴(yán)密性、創(chuàng)造性等得到行之有效的開拓和訓(xùn)練，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生勇于探索、追求真理的科學(xué)精神和創(chuàng)新能力；從而真正突出科學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，全面推進(jìn)素質(zhì)教育。