提高初中科学实验教学有效的尝试.doc

提高初中科学实验教学有效性的尝试余绍建 邮编311717 杭州市淳安县枫树岭镇初级中学摘要：提高科学课程教学质量的关键一环就是确保实验教学的有效性。但是，回归到科学课堂的教学实际，我们不难发现，实验教学的处境十分尴尬：不做实验，以讲代替实验、用多媒体动画代替演示实验的现象普遍存在，实验教学的有效性被大打折扣。如何提高实验教学的有效性？是个不能回避，且值得深入探讨的问题。本文通过调查与实践，探寻当前实验教学中存在的问题，用理论和实例相结合的方法对新课程中如何提高初中科学实验教学的有效性做了探究和分析。关键词：提高； 实验教学； 有效性； 实践一、问题的提出 初中科学课程是以培养学生科学素养为宗旨的科学入门课程。发展学生的科学素养离不开科学的学习过程。科学的核心是探究，科学课程将通过科学探究的学习方式，让学生体验科学探究活动的过程和方法，发展初步的科学探究能力。进行科学探究需要一定的实验技能，如：使用基本工具和仪器进行测量和观察的技能；基本实验技术；查阅信息资料的技术等。在科学课程中，学生将通过科学探究等方式理解科学知识，学习科学技能，体验科学过程与方法，初步理解科学本质，形成科学态度、情感与价值观，培养创新意识和实践能力。实验教学是初中科学教材的重要组成部分，其类型多样、内涵丰富、操作性强。实验在培养学生创造能力方面有着不可替代的作用，它不仅可以培养学生的观察能力和实验操作能力，还可以培养学生的创新思维能力。因此，提高科学课程教学质量的关键一环就是确保实验教学的有效性。但是，回归到科学课堂的教学实际，我们不难发现，实验教学的处境十分尴尬：不做实验，以讲代替实验、用多媒体动画代替演示实验的现象普遍存在，实验教学的有效性被大打折扣。如何提高实验教学的有效性？是个不能回避，且值得深入探讨的问题。二、实验教学中存在的问题我县对毕业年级实施实验操作考查的做法已多年，虽然招生考试对实验操作考查不合格的学生做了限制，但是并没有彻底扭转实验教学不能令人乐观的现状。结合笔者初步调查，发现存在以下一些问题。1为应对升学考试，学生实验越做越少为了应付纸笔测试，采用程式化的“黑板实验”，“多媒体实验”，即以考题为中心，在配套实验册引导下，教师们以“讲实验”对实验目的、原理、器材、实验步骤、数据记录及可能出现的问题、误差分析逐一讲透，甚至于连实验数据都替学生设计好，学生实验只需按部就班就行。随着教学硬件设施的改善，教师更多地是用多媒体演示实验过程，要求学生理解并记住这些实验。从应试的结果看，这种“杀鸡取卵”式的教学方式往往也能取得不错的效果，这就给教师一种错觉，这种“功利式”教学观必然导致学生实验能力的衰退。学生失去了实践探究的机会，形成了死记硬背实验现象和结论的不良学习习惯，增加了学习负担，失去了学习兴趣，以至于在书面考试中一遇到开放式的探究题便无从下手。2随着多媒体技术的使用，演示实验大多被替代在对学生问卷调查中发现，只有三成学生认为教师演示实验效果较好，高达20%左右的学生认为教师演示实验效果还不如看课件。不可否认，多媒体课件的声光电效果对于学生感官的刺激作用，同时学生习惯于在课堂上作为“看客”角色的存在。通过对学生的调查以及教师间的交流，笔者认为，造成演示实验多被多媒体课件所代替的原因主要有三：首先，是演示实验的局限性。由于部分实验器材跟不上教材内容的变化，或者器材的老化或损坏使得部分实验无法正常演示，或者演示实验装置过于繁琐、教材知识学习与季节的不对应性等问题，或者即使演示但效果也不太明显。同时演示实验也有其自身的缺陷，例如由于演示器材刻度“微小”而影响观察的效果，演示平台的设计不够科学也造成对实验现象的观察效果不好，甚至于教师在演示实验时还有些学生乘机进行个人活动，不仅影响课堂纪律也影响了实验的总体效果。其次，科学教师自身专业技能的局限性。现阶段初中科学教师的专业组成结构不尽合理，由于对非本专业知识还存在着一定的缺陷，在实验操作技能方面的掌握明显不足，特别是一些新教师，他们对一些演示实验操作不是很规范、到位，甚至存在错误操作，导致演示实验总是“心有余而力不足”的情况发生，不能有效利用课堂即时生成的教学资源。相对于现代教育技术的使用而言，新教师宁愿更多的运用多媒体课件来代替演示实验。再次，先入为主的思维定势影响实验的效果。由于学生对实验常带有一定的危险性、实验结果的不确定性等有着思维上的自我暗示，导致学生对实验的兴趣也会降低。例如，H2 爆炸实验，学生不会关注为什么会发生爆炸，而是把注意力集中在爆炸而衍生出来的刺激性效果上。有些实验由于环境因素导致实验现象不明显，甚至于失败，会影响到与课本不相符的实验结论，也造成教师选择放弃实验。3课堂演示实验成为教师的独角戏调查显示，对于教师演示实验，将近八成学生认为对自己有帮助，而实际上只有四分之一的学生能参与到教师的演示实验过程中，而有19.7%的学生有希望参与实验的意愿，由此可见学生的参与度不够广。另外有48.9%的认为学生参与教师演示实验是偶尔的事情，对于参与进教师演示实验的学生也无非是扮演一个 “实验证明人”的角色，例如教师在课堂上让一个学生上来观察实验中是否放热，气体的颜色、气味等，而实际上学生并没有真正地参与到教师的演示实验中，由此可见学生参与度不够深。三、如何提高实验教学有效性的途径近年来，学校教学硬件软件设施的改善，实验教学的质量得到了提升；另一方面，“轻负高质”的要求，使得教师用于教学的总时间比减少了，然而升学的压力却依然有增无减。同时由于实验在科学教学中的地位非常特殊，实验教学的有效性将直接影响科学学科的教学质量。面对这种矛盾，实验教学该何去何从？要提高实验教学的有效性，笔者认为在实验教学中着力于“五变”，不失为一个有效的对策。1变演示实验为学生分组实验，提高学生体验的有效性只有体验和实践，才能有所创新。心理学家皮亚杰也说过：“要让学生动手做科学，而不是用耳朵听科学或用眼睛看科学。”把我们的感受告诉学生，不如让他们在活动中亲身体验。通过调查，有83.3%的学生喜欢学生分组实验，基于这种思考，在实验条件允许的情况下，应最大限度地把演示实验改变为学生分组实验。例如，在九年级上册“简单机械滑轮”的教学中，由于大部分学生没有亲身体验的机会，只能死记硬背定滑轮和动滑轮特点。而采用学生分组实验探究的方式：在讲清定、动滑轮的含义后，教师提供问题情境：请用桌上的一个滑轮来提升钩码（3-4个）怎样更省力？让学生自己想办法，并进行实验探究。结果有些学生把这个滑轮变成了定滑轮，利用定滑轮来提升钩码，有些学生把这个滑轮变成动滑轮，利用动滑轮来提升钩码，然后学生又用弹簧秤测出这两种情况下提起钩码所用的力，同时感受所用力的大小，观察所用力的方向。通过这样的实验探究，让学生在“玩”的过程中体验使用不同的滑轮所用的力不同和用力的方向不同。有助于激发学生的学习兴趣，形成自主学习的内驱力，帮助学生形成科学概念，培养学生实验能力。因此，他们对定滑轮和动滑轮特点理解得也更深刻，掌握得也更好。教材中很多内容是可以采用这样的教学方式，例如证明“分子之间有空隙”中的酒精和水混合实验、研究影响滑动摩擦力的因素、比较压力作用效果的实验、在水中下沉的物体是否受到浮力的作用，吸热和防热反应实验等等。2变验证性实验为探究性实验，提高创新能力的有效性传统的实验教学是把学生置于一种被动操作的地位，注重实验的结果，忽视实验的过程，大多采用验证实验结果的呈现方式。这样的过程缺乏挑战性，所以学生兴趣不大。如果由学生自己设计并操作乃至分析实验探究结果，使学生处于一种主动的学习状态，教学效果会大不相同。教材中有许多探究性实验，如“影响导体电阻大小的因素”、“探究种子萌发的条件”、“研究影响电磁铁磁性强弱的因素”、 “液体内部的压强大小的影响因素”等等，如果教师与学生一起探索、研究，引导学生对结论进行讨论、判断、整理、去伪存真，找出有效结论，无疑会最大限度提高实验教学的效果，提高学生的思维创新能力。例如，九年级上册“探索碱的性质中和反应”实验。教材设计思路是：向NaOH溶液中滴加几滴酚酞，再边滴加稀盐酸边搅拌至红色恰好变成无色，再蒸发溶液判断生成物是否是NaCl。为了使学生充分理解指示剂在中和反应的作用，教学时进行如下尝试：先提出课题“酸和碱之间会发生什么样的反应？”再出示NaOH溶液和盐酸溶液后提问：“它们分别呈什么颜色？分别是哪类物质的溶液？它们之间能否反应？”然后取样后将两种溶液混合，学生观察到无明显现象。追问：“它们混合后无明显现象，是否说明它们没有发生化学反应？”学生都回答说不一定。这时引导学生思考：“你有什么方法来判断稀盐酸和NaOH溶液是否发生了反应？”接着让学生分组讨论，讨论后学生交流设计方案，汇总如下：方案1：向盛有NaOH溶液的试管中滴加几滴无色酚酞试液，液体呈现红色，再向试管中逐滴滴加稀盐酸，如果红色褪去，说明稀盐酸和NaOH溶液能反应。方案2：向盛有NaOH溶液的试管中滴加几滴紫色石蕊试液，液体呈现蓝色，再向试管中逐滴滴加稀盐酸，如果蓝色变成紫色，说明稀盐酸和NaOH溶液能反应。方案3：向盛有稀盐酸的试管中滴加几滴紫色石蕊试液，液体呈现红色，再向试管中逐滴滴加NaOH溶液，如果红色变成紫色，说明稀盐酸和NaOH溶液能反应。方案4：向盛有稀盐酸的试管中滴加几滴无色酚酞试液，液体呈现无色，再向试管中逐滴滴加NaOH溶液，如果无色变成红色，说明稀盐酸和NaOH溶液能反应。然后请学生分组实验，实验结束各组派代表交流，并由学生对这几个方案进行比较，哪个较好？哪个不能达到目的，为什么？通过实验、交流、分析、比较，问题便迎刃而解。这时教师再顺势追问：“如何证明它们什么时候恰好完全反应？”学生能很快回答。教学时，能够抓住即时生成的资源，引导学生进行多向思维设计出实验方案并进行实验探究，通过方案的优劣交流和评价，突破教学的重难点，提高学生实验创新能力。3将课堂实验为生活实验，提高实验效果的有效性科学是一门与生活和社会紧密联系的学科。生活中无处没有科学，科学就在我们身边。朱正元教授曾说过：“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验。”家庭小实验取材方便，操作简单，又有一定的趣味性，坚持用生活中的器材做实验，不断改进课本中的演示实验的方案或装置，使学生实验均能随堂进行，学生更容易接受。但现实的情况是学生将科学知识的学习与生活剥离开来，离开生活的感性经验，学习科学知识的效果肯定会大打折扣。这就要求教师在教学时多用生活物品做实验多设计一些生活中常见的实验场景，引导学生注意观察生活。例如，在八年级上册“大气压强”的教学中，教师做一个小实验引入：取大、小两个试管，小的恰能套在大的里面，先在大试管中倒入半管水，然后把小试管插入大试管中，再把它们倒过来。当学生看到小试管不掉下来，反而不断进入大试管时，会惊讶地发出疑问：“小试管怎么不掉下来？”“是不是水把小试管吸进去了？”然后，给各合作小组发放相同的器材，这些器材都来自于生活：玻璃管、吸管、塑料杯、针筒、玻璃板、牛奶、吸盘挂钩等，要求各合作小组学生利用这些器材通过实验来证明大气压的存在，比一比哪组发现的最多。结果学生想出了很多的办法: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。科学课程以实验为基础，同时与生活实际紧密联系，它渗透在人们日常生活的各个方面。在科学实验教学中，如果能巧妙地应用学生身边的一些学习和生活用品（如书、纸、笔、牙刷、橡皮筋、饮料瓶、吸管、乒乓球等）、废弃物品（如铁钉、易拉罐、塑料袋等）和厨房化学用品（如醋、食盐、纯碱等）进行实验，则会产生意想不到的效果。让学生利用生活的器材，通过主动的探究，体验感悟、实践操作等探究性活动，获得知识、技能和态度，体现了与接受式学习本质不同的创新性学习方式特征，从而调动学生的探究积极性。同时，随时利用身边的物品进行一些简单的实验，为学生营造一个良好的科学实验空间，也体现了从生活走向科学、从科学走向社会的新课程标准理念。4.变课内实验为课外实验探究，提高实验素养的有效性 课外实验是科学实验教学的一个重要组成部分。针对寄宿制学校的特点，让学生在学校完成课外实验的设计，让学生回家由实验小组自行完成实验操作，周日返校后进行交流评价。例如，七年级上册“惯性”的教学，教师提供生活场景：校运会快到了，为了在跳远比赛中取得最佳成绩，讨论哪些方案可以提高成绩。学生讨论，共提出三个方案，如下：方案1：与跳的方向有关。理由：地球在转，由于惯性方案2：与起跳的速度有关。理由：惯性及力的作用是相互的。方案3：与起跳的角度有关。理由：几何分析（角度小了水平速度大但腾空时间短；角度太大了，水平速度小，但腾空时间长。各有利弊）场地实验：方案1排除、方案2合理。课外实验：找一根粗橡皮管，把它接在水龙头上，采用不同角度来观察哪个角度射得远？（实验后发现45角最远）方案3的结论，得到证实。实验设计是容易做的，但要将设计付诸实际，确实需要一定的热情与耐力。以科学兴趣小组的形式开展课外实验，是提高实验教学有效性的很好方式。又如，开辟“厨房中的化学”实验课题,让学生利用家庭厨房里现有的物品进行实验、观察,如观察没擦干净的铁锅、菜刀表面留下的锈斑，探究影响钢铁生锈的因素；用久的热水瓶胆和烧水壶内沉积的水垢，探究水垢的主要成分；比较食盐和白糖溶解性的大小；辨别食醋和酱油等。通过这些活动使学生感到科学就在自己身边,在一定程度上增强了他们关心自然、关心社会的情感。 回到课堂上各小组相互展示实验成果，交流、讨论、汇报等活动过程也有助于提升学生的“成就感”。课外实验能激发学生探究的欲望，也能让学生“过把探究瘾 ”，也发挥了实验教学应有的教育价值。5、变革教师理念，实现多样性实验教学的有效性科学(7-9年级)课程标准（实验稿）强调科学探究的地位和作用，要求将科学探究的思想体现在科学教学的全过程中，尽量给学生提供开展科学探究的机会；让学生通过手脑并用的探究活动，体验探究的过程，发展科学探究所需要的能力；初步养成通过科学探究进行学习和解决问题的习惯；培养创新意识和实践能力，为其终身学习和发展奠定基础。所以实验教学应成为落实探究性学习，实现学生学习方式转变的重要载体。教师应转变观念，提升自身素质，在教学中开展多样的实验探究教学。例如，在九年级上册“探究碱的性质”时，发生了意外：在配制的NaOH溶液中滴入酚酞，它变红了，可是没等到往里面滴加盐酸，红色就退去，变成无色了，这是为什么呢？这是一个意外，在无法解释的情况下，我没有搪塞，而是组织学生进行一次意外的探究：“滴有酚酞的NaOH溶液（在没有滴加酸的情况下）红色退去了，请同学们猜想可能存在的原因。”生1：可能试管不干净，里面有酸；生2：可能酚酞没用了；生3：可能NaOH溶液中溶质的质量分数太大了；生4：可能NaOH溶质的质量分数太小了；生5：可能与Na+有关，红色退去是Na+引起的；然后逐个进行探究，最后发现是NaOH溶液太浓导致的。作为科学教师，应顺应新课程理念，在平时教学中，不要惧怕课堂上的意外，要善于捕捉课堂上发生的生成性问题，这是一种宝贵的课堂资源。作为科学教师也不应仅局限于书本上的实验，更要积极开发新实验，改进一些实验装置，以实现实验教学的多样性。总之，实验教学可以激发学生学习科学的兴趣