初中科学实验有效性教学的探究.doc

余杭区第十五届中小学普教、职（成）教、幼教教学专题论文评选 科学学科初中科学实验有效性教学的探究 乔司镇中学 钟晓燕【内容提要】 在新课程改革中特别倡导科学探究的学习方法，尤其是实验探究的学习方法，因此，教师在重视实验教学的同时，应更关注实验教学的有效性，减少无效或低效的实验教学行为，充分挖掘和提升实验的教学功能。本文从实验有效教学课前准备；课堂实验有效实施；课后第二课堂有效开展；科学实验教学有效评价等环节及实施过程中的一些反思，并结合理论和实践这两个层面进行探究，力求摸索一条可以提升实验的探究意识、实验效率和效益的教学道路。【关键词】 科学实验 有效性教学 科学评价 在新课程改革中，课堂教学更加提倡教师在教学过程中实施创造性的教育，重视通过科学实验培养学生的科学态度，训练学生的科学思维，激发学生的创造潜能，而且特别重视学生的“参与”、“活动”、“操作”、“实践”、“考察”、“调查”、“探究”和“经历”等；因为科学教学中的实验教学是学生获取知识，进行知识创新的重要手段，同时提供学生参与、活动、操作、实践、探究的重要平台。由此，科学实验有效教学的地位日益显现出来。 什么是有效的科学实验教学呢？我认为它应是以实验、实践为载体，以文本、生活为依托。在教师的正确引导下，让学生完成对文本的理解、科学过程的探究，从而最终实现对文本的融合。逐步学会科学地看问题、想问题，并保持和发展对周围世界的好奇和求知欲，形成大胆想象、尊重证据、敢于创新的科学态度。那么如何结合实际，在科学教学中有效地实施实验教学呢？下面就结合我们这些年来在教学实践，谈谈新课程理念下科学实验有效性教学的一些做法及思考。 一、科学实验有效性教学的实施过程：（一） 精心准备，是开展有效科学实验教学的前提1、分层设疑，门槛效应教学过程的主体是学生，因而设计实验教学的目标首先要基于对学习主体的分析。在备课环节，我认为要立足“双基”，低起点教学，按照课程标准，分成几个层次，分步到位，让学生有一个逐级攀越的过程和攀越成功后的喜悦。如在实验设疑时首先考虑到学生层次：C层：学生能基本掌握科学课程标准所规定的内容，课后及时复习，遇到遇到疑难问题及时询问；B层：学生能掌握科学课程标准所规定的内容，能正确掌握所学内容，能力方面有所提高，善于思考，成绩较好；A层：学生能熟练的掌握知识并能归纳总结，运用所学知识联系实际解决具体问题，能力上进步明显。例如：在讲解金属与水反应时，我备课时就如下设计问题：a钠与水反应的实验，你观察到了那些现象？这个问题可以让C层学生回答。他们只要上课仔细观察实验，就能完成这个任务。b根据上面的实验现象可以得出什么结论？这个问题可以让B层学生回答。如果学生在回答中有问题，可以钠反应的实验现象加以引导，如钠浮在水面上说明什么？钠熔为小球说明什么？等等。c运用所学知识，说明钠要保存在煤油或石蜡油中的原因。这个问题可以让A层学生回答，结合实验结论并加以发散，即能解决这一问题。反思：一位德国的哲学家说过：“世界上没有两片完全一样的树叶。”学生也一样，每个学生都有不同的特点，能力也不尽相同。我想如果我们不去关注学生自身能力，而只是一味地一视同仁，不但不能达到提高能力的目的，反而挫伤了学生实验探究的兴趣。在教学实践中也证明这样设置，不仅具有层次性，还富有实际应用性，或许是因为每个学生都得到“跳一跳就能摘到桃子”的喜悦，在课堂上，每个学生都能积极参与探究过程，就连班里平时沉默寡言的雯雯也举起了小手。2、明确目的，计划周密实验效果的好坏，取决于实验目的是否明确。在备课环节，首先，教师就要明确引导学生观察什么，使知觉的选择服从观察的目的和任务。其次，在实验之前应拟定周密的实验，要求尽可能地预见被观察现象的各个方面，做到有目的，有步骤地观察。如，在观察蛋白质燃烧的实验中，在进行实验之前我就明确告诉学生：观察在燃烧过程中闻到了什么气味，看到了什么颜色的烟。为了试验效果更好，还要求学生把全部的窗户和门都关上，让烧焦的羽毛味充斥着教室的每个角落。在实践过程中，学生虽然对在教室里烧羊毛的行为异常兴奋，但是由于已明确该观察什么，在之后的描述环节，学生都没有错过稍纵即逝的重要环节，描述到位。反思：俗话说“良好的开端是成功的一半”，我想明确的目标和周密的计划也是实验成功的一半。很庆幸，由于同学们心中已有了谱，活跃的气氛下，并没有出现“场面闹哄哄，问问摇摇头”的情况。课后一位学生跟我说：“老师，那股烧焦的羽毛味可真熏鼻呀，看来我是忘不了。”这就是我所要达到的目的。这切身的体会，比我平时在课上强调百遍都印象深刻。（二） 走进课堂，是开展有效科学实验教学的基础1、重视演示实验，提升实验教学功能（1） 预设演示实验，增强体验教学课堂演示实验可以启发创设情境，激发兴趣，它是教师组织课堂教学必不可少的手段。因此，设计地演示实验要充分利用视觉、听觉吸引学生的注意，通过它获得丰富而具体的感性认识，从而启发思维。如在大气压强教学中，我就分组进行学生实验，让学生自主选择实验器材，动手设计、操作，进行实验探究。各组发放不同的器材：玻璃管、吸管、塑料杯、针筒、玻璃板、牛奶、吸盘挂钩等。然后学生代表上台实验展示：塑料杯装水，盖上纸板，倒过来，纸板不会掉下来。用吸管吸牛奶，吸完后牛奶包装盒变瘪。吸盘挂钩能吸附在玻璃板上。针筒能吸进水，并且吸进水后水不会流出来。用嘴贴着塑料杯吸气，塑料杯能吸附着不掉下来。两个吸盘挂钩相互挤压后再拉开很费力。又如在研究影响蒸发快慢的因素，我引导学生利用控制变量的方法设计三个小实验：在手背上滴两滴相等的水滴，把一滴涂开，看那个干得快？在桌子上和手背上涂上大小面积相同的水渍，看哪个干得快？在桌面上涂上大小面积相同的水渍，对其一片吹风，看哪滴干得快？反思：前苏联教育家苏霍姆林斯基说过：有许多聪明的，天赋很好的儿童和少年，只有当他们的手和指尖触到创造性劳动的时候，他们对知识的兴趣才能觉醒起来。对我们这一所农村学校而言，学生学习基础较差，学习新课的自觉性和主动性不强，但活泼好动却是我们这里学生的天性，让学生自己动手亲历实验正符合学生这一实际情况，那样他们就更乐于学。（2）改进演示实验，增强实验的趣味性“兴趣是最好的老师”，科学实验是激发和保持学生学习兴趣的重要手段。在教学过程中，若能精心设计演示实验，改变传统实验过于“严肃”面貌，创设生动活泼的学习环境，从而激发学生强烈的兴趣，达到意想不到的效果。例如：在学习“二氧化碳”一课时，为了说明二氧化碳跟水反应，传统的做法是将二氧化碳通入水中，加入紫色石蕊试液，观察颜色的变化。但在教学中我觉得这个实验效果不够好，于是进行如下的改进：先将紫色石蕊试验分别喷到两朵纸制的小白花上，然后分别喷上稀醋酸和水，通过对比试验现象，说明酸能使紫色石蕊试液变红而水不能;再将喷满水的那朵纸花放入装满二氧化碳的集气瓶中，再取一朵一样的未经处理的小百花也放入该集气瓶中，通过对比实验现象，说明二氧化碳与水反应。在整个实验过程中，我像一个神奇的魔术师，通过我一步步操作，小花变幻着它们的颜色，牢牢地吸引住学生们的眼球。更没想到，下课之后，学生们意犹未尽把我堵在了教室。反思：这节课的以后的日子里，这一幕又经常在我眼前闪现，更令我思索：实验魔术那么有魅力，那么吸引学生，那么令人投入，那么让人费尽心思，都想揭开这个谜底，那么我们完全把一些演示实验演变为可操作性，趣味性更强的“小魔术”。还可以把魔术者变成学生，让他们在快乐的氛围，培养自己的动手能力同时还能增长知识。（3）加强实验探究，激发学生创新意识新课程标准中指出科学实验室进行科学研究的主要方式；科学实验要体现学生的自主性和探究性。因此，在教学过程中教师要要精心设计各种探究性实验，促使学生主动学习，逐步学会探究。如在进行物质结构的教学时，为了说明分子之间有一定空隙，教材安排了“水与酒精混合”实验，通过水与酒精混合后体积变小了这个事实，说明分子之间是有一定空隙的。那么，如何将该实验设计成一个探究性实验，以充分调动学生学习的主动性呢？我是这么考虑的：在明确了要解决的实验问题后，首先引导学生进行预测，使学生根据已有的生活经验和知识，对可能出现的情况，大胆地进行猜想与假设。在“明确问题”、提出“猜想与假设”之后，引导学生“设计实验”，并要求学生按照“实验条件的控制方法”进行设计，即保持物质的体积不变，只改变物质的种类，如让50ML水分别与50ML水、酒精混合；让50ML酒精分别与50ML水和50ML酒精混合。对所设计的实验加以实施，“进行实验”“收集证据”，在这里应该是对混合前后物质体积进行测量、记录。对所收集的事实和证据进行整理和加工。为了帮助学生进行分析，对数据的处理应尽可能地采取图表形式。在加工事实和证据的基础上，引导学生对探究的问题进行“解释”并“得出结论”。在实验中可以将“解释和结论”设计成“想一想”“并“得出结论”。在实验中可以将“解释和结论”设计成“想一想”“议一议”的形式，鼓励学生通过思考、讨论，来获得对问题的解释，得到结论。基于上述考虑，我将该实验作了如下设计：用量筒分别进行如表1所示实验，事先预测结果并与记录值进行比较。实验操作预测结果（体积变化）测量结果（体积变化）50ML水与50ML水混合50ML酒精与50ML酒精混合50ML酒精与50ML水混合说明：想一想，为什么会出现体积差异？同时，为了增强实验的可见度，将该实验改成了学生的分组实验。由于之前的精心准备，实验效果比较明显，在分组实验过程中，几个学生互相配合，小心翼翼地操作，由于效果明显，学生兴趣很高，最后小组讨论环节每个学生都能参与对实验现象的讨论分析。在整个过程中，大家不仅经历了一个探究的过程而且学会了同学之间的“合作互助”，在动手实践，及共同探讨中，获得知识。又如，在“牛顿第一运动定律”的教学中，以往“斜面实验”都是教师在讲台上做演示实验，学生观察：小车在不同的水平面的运动情况。然后引导学生思考：为什么在表面粗糙程度不同的水平面小车运动的距离不同？再跟学生一起得出：平面越光滑，小车运动的距离越大。在这个过程中，且不说实验能否使全体学生都能观察清楚，而且操作的可靠性不够强（如小车在斜面上是否都是静止下滑等），更主要的是学生没有主动地进行实验的探究提升他们的学习能力。为了更好的理解牛顿第一定律，我引导启发学生来探究“运动的小车所受摩擦力越来越小的时候，小车的运动速度减小的更快还是更慢？”如果这个问题弄清楚了，就可以顺着这个方向推理想象，得出并理解牛顿第一定律。所以这个问题的探究过程必须是学生亲自动手，来理解体会。通过学生分组实验，根据他们的实验、观察、思考，提出了实验中要收集哪些证据来证明假设是否成立，提出了该如何控制好实验变量，如让小车从相同高度滑下，小车开始下滑时手给小车的力要相等，水平面上的粗糙程度要控制好，毛巾要注意正反面要统一好等，这些都是学生在动手过程中体会到的，如果没有让他们自己亲自做实验，就不会提出这样的真知灼见。有了前面的动手实验的基础，后面的推理过程也显得顺理成章，这要得益于学生真正理解了整个实验过程，即当摩擦力越来越小的时候，小车的速度是减小得越来越慢，则当摩擦力为零时，小车的速度就不变了。牛顿第一定律本身就是一个在理想状态下的运动定律，对学生来讲也是比较难的一个内容，但是通过这样的实验探究，学生体验了这个定律得出的过程，因此他们对这个定律理解得也越深刻，掌握得也越好。通过这样探究性实验活动，不仅激发学生学习科学的兴趣，形成自主学习的内驱力，并且帮助学生形成科学概念，获得科学知识，培养学生实验能力。增强了实验教学的有效性。2、关注实验插曲，提升教学功能实验教学注重的是客观事实的呈现，实验的实施过程不是一番风顺的，会有一些小插曲，有时还会出现失败的实验。此时，教师应从诸多因素引导和启发学生，寻找原因，而不是草草带过，息事宁人。案例：这也是八年级科学下册第二章第五节的“二氧化碳”的内容，我为学生提供了很多的实验器材和药品，让学生分组探索二氧化碳的性质。实验完成得都比较顺利。实验完成后，到了相互交流的环节，我请每一个小组派代表来报告实验结果，报告都详尽准确。报告中，也包括二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊这一性质。我对这个报告很满意，表扬了一下。然后继续问其他小组:“你们还有其他发现吗?” 这时，一位学生举起了手，这是班上有名的“小问号”，我点头示意他发言。他站起来说:“老师，我往澄清石灰水中通入二氧化碳时，现象和他说的不一样。” “哦?”我有点意外，笑了一下:“是吗?你说说看。” “我把二氧化碳通入澄清石灰水，澄清石灰水是变浑浊了，可过一会儿石灰水又变澄清了。” 有些学生开始窃窃私语，睁着一双双好奇的眼睛，盯着我。我笑着说:“同学们，在大家的实验中，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。而在这一组同学的实验中，出现了一个意外，变浑浊的石灰水又变澄清了。老师相信这一组同学实验很认真，观察也很仔细，不会出错。那么这意外又是怎么回事呢，大家想不想弄清楚?” “想!”全班学生几乎是异口同声地说。“好，那么你们先回答一个问题，通入二氧化碳澄清石灰水为什么变浑浊?” 一位学生站起来说:“二氧化碳与澄清石灰水反应了。” “嗯!”我点点头:“有补充吗?” “二氧化碳与澄清石灰水反应生成一种物质，这物质是白色的，而且不溶于水!”另一位学生补充说。 “很好，这个过程是化学变化还是物理变化?” “化学变化!”全班学生异口同声地回答。 “后来它为什么又变回澄清呢?” “是又发生了化学变化吧?”一位学生犹豫地说。 这时“小问号”又举手了，站起来说:“老师，我觉得应该还是二氧化碳让它又变澄清了。”“为什么呢?” “因为我一直就通入二氧化碳，没有加其他物质呀。” “好，很有道理。二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，为什么还能使浑浊的石灰水变澄清呢?你能再说说吗?” 我鼓励他，“小问号”侧着头思考着。教室里很安静，这可是书本上没有的，大家都在思考，不敢贸然回答。 另一位学生举手了，站起来说:“我想是这样的，二氧化碳一开始和澄清石灰水反应，生成了不溶于水的白色物质。这时，如果不停止实验，继续通二氧化碳，继续通入的二氧化碳就和生成的白色物质反应了，把它反应掉了，生成的物质应该是溶于水的。” 学生纷纷点头表示赞同，我也为这位学生精彩的分析而高兴，带头鼓起了掌。一时间，教室里掌声雷动。接下来学生的状态出奇的好，情绪高涨，发言更加热烈了，时不时出现一个小高潮，一直到下课铃声响起。反思：很庆幸在遇到实验小插曲时我并没有为了让自己赶快摆脱尴尬，拼命向学生解释清楚缘由，而“化害为利”，把它当作教育资源加以利用。把它变成了学生锻炼能力、拓展知识的机会，大大激发了学生的学习兴趣，使课堂熠熠生辉。3、巧用多媒体，增强实验教学效果的直观性运用多媒体手段，发挥多媒体教学的功能优势，提高实验教学质量。特别是自从上个学期学校实现每个教室都拥有多媒体之后，多媒体教学在实验中辅助作用日益显现出来。结合科学多媒体教学的特点，说说实施中几种具体做法：(1)如石油的分馏，由于反应的时间较长，一节课很难完成。如果运用录像将不同的沸点的分馏和蒸馏产物播放给学生看，这样联播的分镜头，就使学生对实验有了整体性的了解，有一个完整的认识。（2）了解微观世界的秘密。很多学生很想深入物质内部剖析问题，但由于实验设备和操作技术的限制，学生难以观察到微观世界的现象。而利用多媒体的FLASH虚拟演示，同学能可以看到原子内部结构，酸碱盐的电离现象，布朗运动等（3）有些实验实际操作不仅危险，且难度较大。例如，一氧化碳还原氧化铜，试验中，一氧化碳有毒，而且不纯会引起爆炸，利用多媒体手段演示，它与真实实验几乎一样。既安全也不会污染环境。这种虚拟实验还可以重复操作，节约资源、避免实验过程带来的危险。但多媒体的使用要适时适度，课件不一定要整节课都用，可以根据需要只用一部分。科学实验的动画、录像，可以作为复习巩固用，这样节省复习时间，但是不能代替新授课中的实物实验及探究。（三） 引领实践活动，是开展有效科学实验教学的平台课后兴趣小组活动是对课堂知识的有益补充，为学生提供了思考、动手实践的广阔天地，能激发学生的灵感，点燃猜想的火花。教师应起到指导辅导作用，避免学生无所适从。当然，教师不可包办代替，应让学生经历适当的挫折，从而总结教训，发挥学生的主体创造性，体验成功的喜悦。兴趣小组活动要密切联系实际，解决一些实际问题。例如，在完成“机械功和机械能”的学习之后，兴趣小组开始研究自行车的力学问题。首先，我提出了几个指导性问题：（1） 自行车由哪些部分构成？它们的作用是什么？（2） 它有哪些部件是利用杠杆来工作的？属于哪类杠杆？（3） 自行车哪些部件是对摩擦力的应用？（4） 如何利用自行车来估测一段距离?（5） 查阅有关资料了解自行车的发展史，简述杭州市实行公共自行车服务系统的意义。活动反思：心理学研究表明：“当学习内容和学生熟悉的生活背景越贴近，学生自觉接纳知识的程度就越高”。 用跟学生关系最“铁”的自行车来充当课程资源，学生都倍感亲切、兴致很高。活动中学生通过观察自行车的构造和工作过程，同时查阅一些资料，结合学过的物理知识，完成了一份实验报告。在宁宁报告的活动体会中这样写到：“我很开心，经过我们大家一起的努力我们终于揭开了自行车神秘面纱。我可以用自己所学的科学知识解决身边的实际问题，我发现原来科学是这么有趣的一门课，接下去我要更加努力，我想去研究更多身边的科学，比如家里的电茶壶（最近我对它比较兴趣，呵呵）。”我整理这组组的实验报告，虽然它们并不完美，但我却很满意，因为这都是学生们自己动手动脑，小组合作，努力的结晶。活动加深了学生对课本知识的理解和应用，使学生感到学习知识来自于生活并服务生活，同时，也学到了书本上所没有的知识，比如相互协助。利用第二课堂，还开展了小制作活动学生自制量筒，密度计，弹簧秤、潜望镜等；让学生自选实验器材，设计实验方案，如用多种方法测定液体的密度，学生利用实验器材设计出了五种方法，并动手完成了实验和实验报告。这些小制作、小实验的实施过程就是对知识的再学习过程，并由此达到升华知识，提高能力的目的。二、科学实验有效性教学评价的实施实验教学的评价是科学实验教学的重要组成部分，它既能够对科学实验教学做出整体性的分析，又能够为实验教学提供即时的反馈信息，确保科学实验教学的有效实施。正确而合理地实施实验教学评价，是引导实验教学科学有效发展，促进学生积极参与地重要保障。下面我主要谈的是评价方法：1、纸笔测试法。考试与科学实验教学中创新能力的培养，在本质上并不排斥，而问题的关键是考什么？如何考？我觉得可从以下思路对化学实验试题进行编制。科学过程和方法的掌握解决实际问题能力的评价与生产、生活相联系与其他科学相联系关注环境和健康开放性研究性学习2、档案袋评价法。档案袋评价法是为每位学生建立一个科学实验成果档案袋，然后将学生在科学实验中所体现出来的创造力，即以行为和成果的形式一一记录在案，主要包括科学实验学习策略卡、科学实验设计小论文、课外小制作、小实验，尤其是家庭实验和微型化学实验以及一个很好的实验设计思路等。3、自我评价法。让学生在经过实验创新设计、探索实验、总结评论之后，给自己一个反省、提高的机会，对自己进行评价，在自我反省之后，达到提升自我的目的。 如在化学探究性实验活动表现评价中，可以采用下表让学生对照，进行自我评价或鉴定，将自己活动的感受、体验书写出来，让他们自己感受自身的进步。 学生自我评价表活动名称 学生姓名 性别 班级评价内容质性描述1、 通过今天的这次活动，你对这种探究式实验感觉如何？你怎样看待它？2、 动手操作前，是否有自己的猜想？是否计划好了证明的方法？3、 活动过程中，你是否感到有困难之处？困难之处在哪里？你是如何解决的？4、 你们是怎样相互支持和帮助的？A、分工合作 B、1人操作，1人提供帮助 C、先独立操作，在相互讨论今后如果继续合作，你认为应该在哪些方面进行改进？5、 活动过程中你停顿下来过吗？为什么停顿？6、 对于实验中使用的仪器，你能够正确恰当地运用它们吗？你是如何用的？7、 整个活动中，你是否向老师询问一些自己把握不住的问题？问题是什么？8、 你认为这次活动怎么样？为什么？能不能再提出更多的问题？9、 如果用等级评定（优、良、中等、合格和不合格）本次活动，你的自评结果如何？三、进行科学实验有效性教学的反思和体会在科学实验有效性教学实施地过程中，虽然取得了一些成绩，但是仍有一些问题值得我们进一步去体会和反思。1、实验材料要为有效教学提供支撑新的教材必须有与之配套的实验设备。由于是农村学校，经费等各方面条件都有限，实验室的材料有的已经用了好长时间，有的残缺不全，有的已经失效。一些实验探究活动可能不能进行，有些并不能让每个学生进行，还