如何提高《初中科学》实验教学有效性的研究

1、如何提高初中科学实验教学有效性的研究摘要：当前初中科学实验教学存在不少问题，严重影响了实验教学的有效性。可以从改善实验条件、提高教师实验教学能力、改革实验教学模式、改善实验教学方式、完善实验教学评价方式等方面去改善初中科学实验教学的质量，从而提高其有效性。关键词：初中科学；实验教学；有效性。随着现代社会的发展和新课程改革的进行，在教学中如何采用适宜的教学策略提高教学效率？如何大范围提升教学质量？已经成为一线教师、学校以及社会相关研究关注的焦点。科学是一门综合性的理科课程，十分重视学生的探究和实践能力，而实验教学不仅是科学知识教学的基础，也是学生探究和实践的较好平台，是科学课堂教学实施素质教育的

2、一种有效手段，对于提高学生的科学素养，培养学生的探索能力、创造能力等有着极其重要的作用。但是目前初中科学实验教学往往过于注重对科学概念、基本原理的理解和验证，多验证少探究，多是教师实验,学生很少动手参与到实验中。这使得实验教学未能发挥其作用。如果说在课改前的实验教学是低效、失败的，那么，目前的初中科学实验教学仍旧存在不少问题。所以说，提升实验教学的有效性是当前初中科学实验教学改革的关键，也是提升初中科学实验教学质量的根本。随着新课程改革、各级教育部门对实验教学的重视，促使教师素质和实验教学条件得以一定改善，使得实验教学赢得了其发展的一次春天。笔者正是在上述认识基础上，从初中科学中实验教学的现状

3、出发，结合新课程思想和自身教学经验，探究如何提高初中科学中实验教学的有效性，以唤起更多教育者对初中科学实验教学的重视和研究，以便更好推进科学实验教学的改革，进而促进学生的全面发展。一、初中科学实验教学的现状 笔者于2009年11-12月对我市部分初中科学实验室、相关科学教师、200名学生，进行了走访、调查，得出以下结论：1、接受调查的20位初中科学教师中，所有的教师都认为初中科学实验教学课非常重要，但是大多数教师认为实验课的教学目的是为了完成教学任务，在片面追求中考升学率的思想影响下，只重视理论知识而忽略了学生动手、观察能力、科学素质、和科学方法的培养，“黑板上种庄稼”、“课堂上讲实验，试前背

4、实验”的现象还普遍存在。对于通过实验教学“提高学生动手能力、培养学生分析和解决问题的能力以及培养学生科学的思维方法”的重要功能，仍有不少教师认为无所谓。可见，科学教师对实验教学目的的认识还停留在表面，稍有偏差，对实验教学育人功能的认识还有待深入。2、学生对科学实验课的态度存在偏差 接受调查的97%的学生喜欢实验课，究其原因主要是因为实验课较为轻松，还可以看看实验“热闹”，真正认识到实验教学对增强学生理解基本知识和原理以及提高学生动手能力、创造能力等有极大帮助作用的学生仅占22%。可见，学生对初中科学实验课的态度存在偏差。3、实验教学方法存在偏差 实验教学存在偏差主要体现在教学模式选用不当和教学

5、手段选择不恰当两个方面。通过对教师的调查，了解到约30%的教师认为初中科学实验应是探究性实验，40%的教师认为是以验证性为主探究性为辅，约25%的教师认为应以探究性为主验证性为辅。正是教师的这种认识，促成在教师中大多采用教师讲解实验学生验证实验的教学模式，使得实验教学缺乏探究性。此外，随着科学技术的发展，各种现代技术应用到教学中，通过对教师的调查，了解到高达80%的教师在实验教学中喜欢使用多媒体手段教学，用“看实验”代替“做实验”，促使教师以更多时间去“讲科学”而忽视了学生动手能力、创造能力和思维能力的培养，要知道科学实验对于学生各种实验技能的形成有着不可替代的作用。4、科学实验教学条件还亟待

6、提高接受调查的20位教师中，约65%的教师认为学校比较重视实验教学，但是还需要加大实验资金的投入，约45%的教师认为实验设备条件不达标是限制实验教学效果的主要因素之一，65%的学生也认为实验设备条件不达标是他们对实验教学逐步缺乏兴趣的主要原因之一，约70%的教师认为学校演示实验器材和设备基本能满足演示要求，但是探究实验仪器和设备严重不足，影响了探究性实验教学的进行。总体上讲，实验教学条件虽然有一定的改善，但距离新课程标准的要求还有不小差距。部分调查内容和结果如下：表1：实验教学存在问题的原因选号内容得票百分率a教材过简，学生不易理解1155b实验设备条件不达标945c实验准备不够，学生缺乏兴趣

7、210d其它（黑板上或多媒体讲实验）1680表2： 学生对物理实验学习的感受项目内容（采用5分制记分法）很好较好一般不好很差你对科学实验学习的感受99613055你认为学校科学实验室的条件860106197通过科学实验学习，你的能力形成7788716125、科学实验教学评价方式有待完善 接受调查的200名学生中45%的学生指出学校主要采用以实验结果为主的评价方式，24%采用以作业为主评价方式，17%采用考试为主评价方式，采用以实验过程为主评价方式的仅占14%。可见，实验教学评价方式较为单一，并且大多停留在实验结果上，很少关注到实验过程。这与新课程改革强调过程评价与结果评价兼并的评价观念相违背。

8、总之，实验教学评价方式有待完善，才能有效促进实验教学有效开展。 通过对初中科学实验教学五个方面的分析，可以看出当前初中科学实验教学还存在不少问题，正是这些问题影响了实验教学的有效开展。因此，研究和分析初中科学实验教学，探寻如何提高现行初中科学实验教学的有效性有其必要性和重要性。二、初中科学实验教学的有效性分析 心理学家皮亚杰说过:“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。”他十分重视实验教学在学生学习科学知识中的重要性。国内不少学者对初中科学实验有效性进行探索，主要是从影响实验教学有效性因素、实验教学存在的问题及原因和如何提高实验有效性的策略三个方面入手，但是较为笼统。探索如何提高

9、现行初中科学实验教学的有效性，具有重要的研究意义与价值。那么，何为初中科学实验教学的有效性？该从哪些方面去评判实验教学的有效性呢？只有充分弄清楚这些问题，才能为我们找到提高实验教学有效性的途径指明方向。 余文森教授认为:课堂教学的有效性虽然表现在不同层次上，但学生是否有进步或发展是衡量教学有效性的唯一指标。因此，就初中科学实验教学而言，其有效性也应该体现在既能促进学生当前发展又能影响学生未来发展。具体表现在，就学生当前发展而言，实验教学应使学生获得科学知识、培养学生科学思维、观察能力、动手能力、创造能力等，就学生未来发展而言，实验教学应促进学生通过实验方法、实现现象、实验过程升华对科学原理的理

10、解和思考，具备分析问题解决问题的能力，获得情感态度和价值观的发展。此外，从新课程标准对课程目标三个纬度的分析(知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观)上看，实验教学不仅要具有认识论和方法论功能，还应具有激发学生参与实验学习的兴趣、创设各种实验教学情景、转变学生学习方式等教学功能，这些功能的发挥程度，决定了实验教学有效性的高低。而这些功能的发挥，主要取决于实验教学的外在（实验教学资源和教师素质）和内在（教学方法、教学过程、教学评价）两个方面的条件。因此，应该从宏观（改善实验条件、提高教师素质等）和微观（转变教学模式、改变教学方式、改善教学手段、完善评价方式等）两个方面入手，探索提高初中科学实验

11、教学有效性的途径。三、提高初中科学实验教学有效性的途径 1、宏观方面（1）改善物理实验教学条件首先，有关部门应加大对实验教学教育经费的投入，并做好教育经费合理使用工作，及时补充实验教学所需设备，把实验教学管理纳入到学校常规管理轨道中。其次，实验器材应按照新课程标准配备，除了为配备学生分组实验所需器材外，还要多配一些与新教材相匹配的演示器材，有条件的学校可以在实验室配备多媒体，以便展示实验现象，便于观察、存储学生实验状态和数据。最后，要灵活使用实验器材，改善实验条件。学校应当开放实验室，为学生提供第二课堂；应打破一材一用的方式，挖掘一材多用的功能，比如讲解导体与绝缘体时用到的铁丝，可以用作为讲解

12、滑动变阻器时做一个简单滑动变阻器的材料；应充分使用器材，对于新教材中已删除的实验中涉及到的器材，应充分挖掘其功能，不浪费器材，对于废弃的器材也要挖掘其用处，比如可以将废旧的电压表作实验电阻使用。总之，教师应创造性规划和使用器材，为学生实验提供良好条件。 （2）提高教师实验教学能力教师是教学的引导者，知识的直接传播者，教师的素质和能力关系着教学的发展。因此，要提高初中科学实验教学有效性，必须提高教师实验教学能力。首先，教师必须意识到开展实验教学的重要性，明白实验教学对于学生思维能力、创造能力和思维能力的培养有着重要的作用，并认真学习和理解新课程思想，严格按照教材和大纲要求，积极引导学生参与到实验

13、教学中。 其次，教师应不断学习，提高自己的知识水平、实验能力和实验技能，进而提高自身实验教学能力。教师应当乐于钻研，对实验教学中的疑难实验进行研究和学习，并具备创新精神，乐于用新思想新观念去解决新问题难问题，提高实验教学水平。 此外，教育部门应根据情况有针对性组织实验教师培训或者组织教师进修；有条件的地区或学校可以组织教师参与实验技能观摩活动，请有经验和能力的实验教师进行示范讲课；学校和地区可以组织各种竞赛活动，激发教师不断提高实验教学能力。总之，相关教育部门、学校应该多为实验教学提供学习和提高能力的机会(本市教研室等部门已在去年暑假举行了科学教师非专业学科知识的培训和考试，对重点和难做的实验

14、请有丰富实践经验的老师进行了讲解和现场操作，今年暑假举行了初中科学教师的实验理论和技能考试和12月份举办了中小学实验教师的培训)，逐步提高教师的素质和实验教学能力。 2、微观方面 (1) 改革实验教学模式 通过前面调查研究，可得知以往的实验教学模式存在许多不完善之处，不适合实验教学发展的需求。因此，在新课程改革的今天，要想优化初中科学实验教学，提高其有效性，研究和探索新的实验教学模式是一个十分重要的途径。结合实验教学特点和实验教学存在的问题，笔者认为探究式实验教学模式较为适合。探究式实验教学模式强调学生学习的主体性，鼓励学生主动参与到实验中，注重对学生创新能力的培养。其大致步骤是：创设问题情境

15、引导学生发现问题探究、设计实验方案小组研究选择方案实验并记录（解决问题）总结反思。该步骤是教师和学生行为的综合，这种教学模式可以有效激发学生学习兴趣，更大程度参与到实验中。案例一:光的传播的教学： 利用多媒体呈现雾中汽车灯光、舞台灯光等情景，接着提出：这些光是如何传播的？其路径是怎么样的？ 引导学生思考问题，并猜想，提出光在空气中可能沿直线传播。 引导学生讨论如何设计实验证明其猜想。小组讨论，设计实验解决方案，比如利用激光、烟雾、墙面或白纸等完成实验（提供激光手电，白色纸板，大烧杯，蚊香等器材）。 小组实验，记录实验过程。 得出结论：光在空气中是沿直接传播。并引导学生反思：光在其他物质（如水和

16、玻璃）中传播是不是也是直线传播呢？ . . . . 案例二：大气压强的教学。 教师演示实验，创设问题情境，引导学生发现问题。 演示：空塑料瓶中倒进热水（温度不能太高，60摄氏度左右足够）再倒出水马上盖紧瓶盖，观察现象(此实验也可以用一个空的易拉罐装少量水，在酒精灯上缓慢加热至沸腾，然后迅速倒扣到装有水的水槽中，易拉罐瞬间被压瘪，并伴有“咔嚓”声)。 教师问：同学们发现了什么问题？ 学生思考，提出问题：为什么塑料瓶会变瘪？它是否受到力呢？ 教师引导学生实验验证自己的观点，学生小组讨论并实验提供(吸管、塑料杯、针筒、玻璃板、挂衣钩（带吸盘的）、集气瓶、玻璃片、有水的水槽等器材)。然后要求各合作小组

17、利用这些器材通过实验来证明大气压的存在，最后派代表上台实验展示，比一比哪组发现的最多。这样大大激发了学生的探究兴趣和潜力。结果学生想出了很多的办法:（1）塑料杯装水，盖上纸板，倒过来，纸板不会掉下来。（2）两个吸盘挂钩相互挤压后再拉开很费力。（3）吸盘挂钩能吸附在玻璃板上。（4）针筒能吸进水，并且吸进水后水不会流出来。（5）用嘴贴着塑料杯吸气，塑料杯能吸附着不掉下来。学生实验记录结果，并总结反思：如，在教师实验基础上，将盒盖打开，发现塑料瓶又还原了，得出空气加热后会膨胀，冷却后内部气压比外界小，所以塑料瓶变瘪的结论。这样让学生通过主动的探究，体验感悟、实践操作、表达与交流等探究性活动，获得知识

18、、技能，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。增强了随堂实验的有效性。在整个教学活动中，教师仅仅是一个组织者、引导者或参与者，却努力为学生营造一个主动探究的学习氛围。极大地激发了学生的学习兴趣，让学生在活动中学会科学探究的方法，在活动中体验科学家工作的方式和科学态度。同时培养学生科学探究的能力。让学生在活动中得到发展。提高了实验教学效果的有效性。 总之，探究式实验教学模式，不仅促进学生对知识的理解和掌握，还能实现知识的迁移，培养学生的实验能力，提高实验教学效果。当然，探究式实验教学模式并非适合所有的实验教学内容，教师应该结合教学内容和学生特点，选择适宜的一种

19、或几种教学模式的组合，比如演示实验与计算机辅助实验相结合、演示实验与操作性实验相结合、验证性实验与探究性实验相互补、验证性实验与非常规性实验相匹配等等。 (2) 改善实验教学方式 在实验教学中，应改善实验教学方式，采用多种方式充分发挥学生在求知过程中的主体作用，增加学生参与实验教学的程度。 笔者结合初中科学实验教学现状和自身教学经验，提出几种教学方式，为改善实验教学效果作参考。第一种是将部分演示实验变成学生分组实验。教材中有大量的实验是演示实验，有些演示实验能见度低、实验现象不明显，教师则可以将演示实验改为分组实验。案例三： “平面镜成像”实验的演示效果较差，可以将其改为分组实验。具体步骤是:

20、教师指导学生用厚白纸制作实验坐标图，标明横纵坐标和中心点；把玻璃板竖直放置在坐标图中心，并与横轴完全重合；选两支相同的小蜡烛放在纵轴上，并点燃；让学生观察和比较，认识物像的大小关系、物距和像距的关系。采用分组实验后，学生可以清楚明确坐标图的位置，物象的变化等等，进而对平面镜成像的规律有清晰的认识，大大提高了实验教学的效果。案例四：“电和磁”中的“奥斯特实验”改为学生分组实验。具体步骤是：先让学生讨论如何验证电流会产生磁场；按各自方案实验；纠正实验方案(因为有成功的也有失败的)；再次实验（要求改变电流方向观察磁针转动方向）；总结归纳得出结论。第二种是将课堂讲实验变成学生动手做实验。马克思主义哲学

21、认为:“一切理论的东西要通过实验去检验,实践是检验真理的唯一标准。”学生只有动手做实验，才能在实践中获得理论的升华，认识真理，获得真理。案例五：笔者曾经指导学生利用身边的材料动手制作实验器具或做实验，如“小孔成像”（用牙膏包装、保鲜膜内筒、教师提供半透明纸）、“潜望镜”（教师提供小平面镜）、 “弹簧测力计”、 “孔明灯”“水火箭”等小制作，完成后在班内展出，由学生评出若干名最佳制作奖。这样能让学生更好地了解实验原理，使学生从材料的选择、实验的设计到制作等过程中开动脑筋，激发学习科学的兴趣，培养科学精神和创新意识，为提高实验教学有效性做了铺垫。第三种是将课堂实验变成生活化实验教学。生活化实验教学

22、，就是将实验与生活实际结合起来，使科学实验走进生活，在实际生活中去体验科学实验，是课堂实验教学的补充。案例六：在探究浮力大小与液体密度的关系时，可以利用身边的玻璃杯、鸡蛋等作实验： 在玻璃杯a中倒入半杯多水，然后把生鸡蛋放入水中，看见鸡蛋很快沉入水中。在玻璃杯b中倒入同样半杯多水，然后在玻璃杯中不断加入食盐，然后不断搅拌直到鸡蛋可以浮到水面。通过对比实验可以使学生直观理解到液体中的物体所受浮力大小与液体密度的关系。案例七：在学习了气体的压强与流速关系以后，引导学生用电吹风做 “吹不走的乒乓球”、“用纸片制作风车”等实验。利用常见的生活用品做实验，不受实验设备的限制，还可以拉近科学与生活的距离。

23、第四种是将课堂实验变为课外实验。课内实验受器材、时间等因素的限制，而不能让每个学生都参与或改进、创新实验，也会束缚学生的思维创新能力。案例八：在上“静摩擦力”一课时，“筷子提米”的实验就可以让学生回家做，杯子的种类和米的干湿程度都由学生自己选择，事后进行“成功率”统计，让能“提起米”的学生介绍“秘诀”，这样能使学生非常有成就感。再如：在上“光的折射”一节时，观察“筷子在水中弯折”时，演示实验能见度低，效果差，让学生回家完成这个实验可以收到很好的成效（要求以不同角度、不同方向、调节水位高低、调节筷子的倾斜角进行观察）。案例九：在上探究“铁生锈的条件”时，由于所需时间较长，如果教师预先做好，现象是很明显的，但是过程学生不知道，再者又不好移动（一移动生锈铁钉的那支试管内的水就都是铁锈色了，看不出生锈的部位），这个实验让学生按实验方案回家完成效果比较好。每人发三支新的铁钉，家里取三个玻璃杯或一次性塑料杯，封口可用保鲜膜，用冷开水代替蒸馏水。要求每天放学回家和早晨来校之前观察一次，并作好记录，有数码相机的要求记录实验过程（每天拍照1-2次）并带回学校用多媒体在课堂上展示。（一周后统计38个学生只有约四分