把握認(rèn)知規(guī)律、巧設(shè)有效實(shí)驗(yàn)

蔡惠琴

摘要：在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中有些實(shí)驗(yàn)因?yàn)樽陨碓O(shè)計(jì)或?qū)嶋H教學(xué)條件的局限，效果不夠理想，使我們的科學(xué)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中缺失了一種最關(guān)鍵的作用——“有效”，對于這些不夠完善的實(shí)驗(yàn)，教學(xué)時(shí)需要師生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，予以創(chuàng)新或改進(jìn)，改善實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生獲得相關(guān)知識(shí)，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，本文是筆者結(jié)合現(xiàn)實(shí)課堂體會(huì)所做的思考和改進(jìn)，在實(shí)際教學(xué)中取得了不錯(cuò)的效果。

關(guān)鍵詞：科學(xué)實(shí)驗(yàn)；有效性；改進(jìn)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1672-1578（2019）21-0185-02

“冰凍三尺，非一日之寒”，科學(xué)實(shí)驗(yàn)要真正實(shí)現(xiàn)它的有效性，一方面要盡量改善客觀條件，多備實(shí)驗(yàn)器材，改善實(shí)驗(yàn)場地。另一方面要在態(tài)度上有所轉(zhuǎn)變。首先老師對實(shí)驗(yàn)的態(tài)度要有所轉(zhuǎn)變。為了提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和學(xué)生的長遠(yuǎn)發(fā)展，明確“口授”是無法代替動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)的，必需克服困難堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)，教師和學(xué)生都應(yīng)該做科學(xué)實(shí)驗(yàn)的有心人。

1.巧用材料、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

教材實(shí)驗(yàn)有些演示材料都是學(xué)生比較陌生的，在生活中不太會(huì)遇見。如果能夠把學(xué)生不熟悉的實(shí)驗(yàn)變成一個(gè)人人都可以做或人人都能做的普通實(shí)驗(yàn)，這樣他們就會(huì)覺得科學(xué)更貼近我們的生活。比如筆者在授課凸透鏡對光線的作用時(shí)，書上的原實(shí)驗(yàn)是讓凸透鏡對著陽光，拿一張白紙?jiān)谒那懊鎭砘匾苿?dòng)，直到找一個(gè)最強(qiáng)的亮點(diǎn)。此演示實(shí)驗(yàn)等待時(shí)間長，效果不夠明顯。在授課時(shí)將白紙換成復(fù)寫紙，只須幾秒，復(fù)寫紙上的亮點(diǎn)就會(huì)燒焦而且冒煙，效果十分明顯。

2.提高實(shí)驗(yàn)演示的可見度

教師在演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯或者只有部分學(xué)生能觀察到教師演示的實(shí)驗(yàn)，這種實(shí)驗(yàn)演示的作用就會(huì)大打折扣，甚至不起作用，浪費(fèi)寶貴的課堂45分鐘時(shí)間。所以教師在設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，要充分考慮實(shí)驗(yàn)的可見度。關(guān)于這一點(diǎn)我們可以從以下幾個(gè)方面來考慮：

2.1 充分利用媒體技術(shù)。

對一些實(shí)驗(yàn)器材小的實(shí)驗(yàn)可以把演示的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行投影提高實(shí)驗(yàn)的可見度，如在演示磁體間的相互作用規(guī)律時(shí)，用兩個(gè)小磁體放在玻璃板上演示，實(shí)驗(yàn)器材小，可見度差，這時(shí)我們可以把它進(jìn)行投影，提高實(shí)驗(yàn)的可見度。

2.2 設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)應(yīng)主題突出、現(xiàn)象明顯、容易操作。

浙教版《科學(xué)》教科書在設(shè)計(jì)力的作用是相互的實(shí)驗(yàn)，采用的是紅氣球壓綠氣球的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，易操作，不用當(dāng)心實(shí)驗(yàn)會(huì)失敗，實(shí)驗(yàn)器材也很容易準(zhǔn)備，并且現(xiàn)象明顯。其實(shí)驗(yàn)原理是：在用紅氣球壓綠氣球時(shí)，兩個(gè)氣球都發(fā)生變形，說明兩個(gè)氣球都受到了力，這說明用紅氣球壓綠氣球時(shí)，紅氣球?qū)G氣球施力，綠氣球也對紅氣球施力，學(xué)生很容易從現(xiàn)象中得出結(jié)論。

2.3 要考慮實(shí)驗(yàn)的展示方式。

有些實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)本質(zhì)問題，所產(chǎn)生的現(xiàn)象本身就不明顯，所以在實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)考慮把實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象放大。如酒精和水混合總體積變小的實(shí)驗(yàn)，我們可以把書本上的實(shí)驗(yàn)改正一下，把長的玻璃管可以改成“下面大上面成細(xì)管”的容器，這樣做可以通過細(xì)管把酒精和水混合后總體積變小的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象放大。我們用試管演示物質(zhì)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了提高實(shí)驗(yàn)的可見度可以在后面放上一張白紙。

3.要注意引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析

在演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出什么結(jié)論，發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？這通常是教學(xué)的難點(diǎn)。在教學(xué)中要考慮如何引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析。如在研究液體的沸點(diǎn)與氣壓的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，學(xué)生看到當(dāng)給燒瓶里沸騰的水充氣時(shí)，水就不沸騰了。教師應(yīng)如何引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析？我在教學(xué)時(shí)是這樣引導(dǎo)學(xué)生的：充氣，說明水面上的氣壓增大，這時(shí)教師說明，水的溫度沒變。水沸騰說明水的溫度達(dá)到水的沸點(diǎn)，水不沸騰，說明水的溫度比水的沸點(diǎn)低，但水的溫度沒變，為什么會(huì)出現(xiàn)兩種不同的情況？學(xué)生經(jīng)過思考得出水的沸點(diǎn)升高了，從而得出了氣壓增大，沸點(diǎn)升高的結(jié)論。

4.完善實(shí)驗(yàn)方案，提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性

浙江教育出版社《科學(xué)》七年級(jí)下冊第三章《運(yùn)動(dòng)和力》第六節(jié)《摩擦力》中，關(guān)于探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素實(shí)驗(yàn)。教材方案如下：

（1）在水平放置的長木板上放一塊木塊，用彈簧測力計(jì)勻速拉動(dòng)木塊，使它在長木板上滑動(dòng)，測出木塊與長木板之間的摩擦力，如下圖甲所示。

（2）在木塊上放砝碼，從而改變木塊與木板之間的壓力，測出木塊與長木板之間的摩擦力，如下圖乙所示。

（3）在長木板上分別鋪棉布、毛巾等，從而改變接觸面的粗糙程度，測出木塊與長木板之間的摩擦力，如下圖丙所示。

用該實(shí)驗(yàn)來測量木塊與木板間的滑動(dòng)摩擦力存在著明顯的不足：實(shí)驗(yàn)過程中很難保證木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)和保持測力計(jì)示數(shù)的穩(wěn)定，容易導(dǎo)致讀數(shù)不準(zhǔn)確。

因?yàn)槟緣K與木板間的摩擦力不能直接用彈簧測力計(jì)測量出，只有將測摩擦力的大小轉(zhuǎn)化為測拉力的大小（即彈簧測力計(jì)讀數(shù)），因此必須保證摩擦力與拉力的大小相等，即維持二力平衡。根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的關(guān)系，當(dāng)木塊處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，它所受的摩擦力與拉力是一對平衡力，即摩擦力等于拉力。

為解決上述問題，我在原實(shí)驗(yàn)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行了如下的改進(jìn)和完善。

（1）在水平放置的長木板上放一塊小木塊，使彈簧測力計(jì)一端固定，掛鉤拉住小木塊，用力拉動(dòng)長木板，使小木塊在長木板上保持靜止，測出小木塊與長木板之間的摩擦力，如下圖甲所示。

（2）在小木塊上放砝碼，從而改變小木塊與長木板之間的壓力，測出小木塊與長木板之間的摩擦力，如下圖乙所示。

（3）在長木板上分別鋪棉布、毛巾等，從而改變接觸面的粗糙程度，測出小木塊與長木板之間的摩擦力，如下圖丙所示。

通過以上演示和解釋不難發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)后的方案的優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)拉動(dòng)長木板時(shí)，無論木板是否做勻速直線運(yùn)動(dòng)，木塊都能處于靜止?fàn)顟B(tài)。根據(jù)二力平衡的條件，彈簧測力計(jì)的示數(shù)等于摩擦力的大小。這樣容易做到提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

總之，在初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中，我們不僅要做實(shí)驗(yàn)，而且要因地制宜，利用各種優(yōu)勢，采取一些實(shí)驗(yàn)策略來改進(jìn)，完善實(shí)驗(yàn)，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者李政道曾說：“實(shí)驗(yàn)無論怎樣強(qiáng)調(diào)都不過分”。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的目的是讓學(xué)生更好的感知實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)自我體會(huì)，自我感悟，獲得啟迪，通過優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)與探究學(xué)習(xí)融合起來，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的探究功能，不但讓學(xué)生獲得知識(shí)，學(xué)到技能，而且重視讓學(xué)生受到科學(xué)方法、科學(xué)思維的訓(xùn)練、養(yǎng)成科學(xué)精神。使學(xué)生對實(shí)驗(yàn)保持持久的探究興趣和創(chuàng)新興趣。

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