科学实验改进与创新

1、科学试验改进与创新 在上学校科学教材的试验时，我们往往会遇到试验失败或者不良的现象。比如，试验现象与教材上的不全都，或者产生与试验原理不全都甚至相反的状况；也会看到由于试验过程混乱而导致试验失败。有些是由于试验装置缺失从而使试验流于形式，有的是试验装置过于繁琐，老师不情愿试验，最终是以老师讲授学问让孩子记住背熟的如何让试验更好地呈现在同学面前，凸显科学试验现象、试验过程，挂念同学建立科学概念、科学规律，使试验服务于教学，激发同学的学习爱好。这些都值得我们探讨争辩。 一、改进试验试剂，呈现试验现象 在科学试验中，我们通常依据“试验目的试验原理试验器材与试剂试验步骤试验现象试验结果试验结论”等挨次

2、开放试验教学，一般都能收到较好的教学效果。但是，老师往往关注试验原理和试验步骤，忽视了对试验试剂的选择，对试验试剂的浓度、试验试剂的种类没有具体考虑，结果消灭与教材试验现象“相反”或“不如人意”的现象。 试验1 光合作用需要光碘液检验淀粉 大事回放 一些年轻老师，在做“绿叶在阳光下制造淀粉”的试验时，取经过暗处理并光照4小时的天竺葵，用水浴法并经酒精脱色，充分漂洗后，向叶片滴加溶质质量分数为3%、5%、10%的碘液，发觉叶片变为棕黑色，并没有教材上所说的显示蓝色。老师说，这是由于淀粉太少所致。 试验分析 主要是这些年轻老师阅历不足，选择的试剂浓度太大，而不是淀粉太少，结果显示的是碘液的颜色。若

3、是淀粉过多，我们用碘液甚至固体碘放在馒头上，结果明显变蓝色，所以不是淀粉过多的缘由。 试验改进 接受2009年温州市科学中考卷的试验探究题第31题的做法，取经过暗处理并光照4小时、脱色、漂洗后的叶片，分成四组，将溶质质量分数为0.02%、0.04%、0.06%、0.08%的碘液分别滴在各组叶片上，结果发觉只有滴加0.04%的碘液的叶片，其颜色变为了预期的蓝色。 优点 试验现象明显，试验材料节省，效果好，可以有效激活同学对试验的爱好，从而有效提高教学质量。 建议浙教版科学教材在本试验中给出“碘液的浓度为0.04%以及滴入12滴的碘液”的说明。 反思 作为科学老师，在做一个简单的试验，哪怕是一个简

4、洁的试验，我们自己都要预先进行试验。在选择试验材料时，应当从不同的角度去选择，比如从干燥程度、浓度、氧化程度、含杂质的比例、酸碱性等角度去思考。 二、改进试验操作，凸显试验过程 在试验设计中，应尽可能选择操作简洁、便利、平安的试验，试验装置简洁易学，试验条件易于把握，便于学校生操作，试验时间也较为合理，利于课堂教学，涉及的仪器设备易于取用等。但教学中一些老师为了节省时间，对试验仪器、试验装置、试验步骤、试验操作等没有深化考虑，只是依据教材上供应的设计，没有深化争辩，结果往往失败，继而自圆其说，还要求同学记住试验现象和试验结论。 试验2 熔化与凝固试验改进 大事回放 在晶体熔化的试验中，教学实践

5、中主要消灭两种现象：一是用海波做熔化试验，但是试验过程中“海波熔化温度不变”没有显示出来，而且耗时也较多，甚至失败也很多；二是一些老师实行“冰熔化代替海波熔化”试验，观看发觉冰在熔化过程中比较缓慢，且过程明显。同时，同学用温度计可以测出冰熔化时的温度，固液共存的状态也很明显，而且不用加热，简洁明白，画出的曲线图有一段明显的“水平线”即熔化过程。惋惜的是水凝固做不成。 试验分析 第一类老师失败的缘由是海波量过少，导致熔化过程一闪而过不明显。同时，这些老师试验前预备不够，接受冷水加热，导致时间过长。其次类选择冰块熔化，过程明显，但是水凝固就做不成了，由于我们上课一般在夏季，课堂上很难实现，即使在冬

6、季，在短时间里也是不简洁做到的。 试验改进 放入更多的海波，约为大试管容积的三分之一；计时间隔稍短一些，教材上接受的是30秒，建议每10秒至20秒，比如15秒读数一次，并记录海波熔化的状况，以及固液变化状况。熔化之后，老师一边引导同学归纳总结海波熔化的特点，一边让海波渐渐冷却，节省时间。 优点 改进后，这两个方法都能提高试验成功率，试验过程很简洁，现象很明显。 反思 改进试验是由于原试验熔化过程太快了，熔化过程不明显，几秒钟就过了，整个试验的过程需要15分钟以上，尤其是对平常试验不够重视的同学，需要更长的时间。但是，海波熔化接受水浴法加热，作为科学试验的一种基本技能，教材在本节中选择海波作为晶

7、体熔化的试剂自有其道理，由于在八班级科学的光合作用试验中，仍旧用到水浴法加热，而且光合作用试验更加简单，要求更高。 因此，本节的水浴法加热也为后续学习打下基础，建议选择海波熔化。当然，在海波熔化的基础上，增加冰的熔化、萘的熔化等试验，为拓展同学思维是有很大挂念的。 三、科学设计试验，引发认知冲突 科学性是科学试验教学的基本原则，它不是变魔术，也不是演员表演，必需实事求是，遵循自然规律，不弄虚作假。科学试验设计也是如此，必需遵循科学本质，能精确地验证科学原理，并能得出科学结论，同时，试验设计也要考虑同学的前概念干扰，符合同学的认知规律，培育同学实事求是的科学态度。假如一个试验设计违反了科学规律，

8、不符合试验要求，其就没有创新的价值。 试验3 空气对流试验的设计 大事回放 浙教版教材八上第2章第一节大气层中关于空气对流，教材设计了这样一个试验：在烧杯中加入适量的水，用酒精灯加热。烧杯中的水会流淌吗？空气受热时，是否也会和烧杯中的水一样流淌起来呢？点燃一段线香，横插在橡皮泥上，把一只大号烧杯倒扣在桌面上，线香置于中间。依据上面两个活动，你能得出水和空气的对流运动规律吗？假如能，请在图1中用箭头表示出空气对流运动的规律。 试验中消灭了两种现象：当线香燃烧处靠近烧杯壁时，同学能够看到线香的青烟沿着烧杯内壁做循环对流；当线香处于中心的时候，线香的青烟对流路径比较乱。惋惜老师没有把这两个现象提出来

9、进行分析。 试验分析 老师没有事先考虑试验的操作挨次，应当先做靠近杯壁，形成单向环流现象，便于同学分析，再做中心的，消灭双环流现象，再引导同学分析就比较好理解。所以，试验的操作挨次也是影响试验教学的一个重要因素。但即便是这样做了，仍旧难以理解对流的原理。 试验改进 如图2所示，用铁丝把线香提升到烧杯壁中部位置，点燃线香，观看到线香的青烟缓缓向上。此时，点燃酒精灯，将会观看到青烟缓缓向下。老师可以追问，为什么青烟原来是向上的，酒精灯点燃后看到青烟向下？同学思考后发觉，这是由于加热部分的空气受热膨胀密度变小而上升，右侧的空气温度变化不大密度相对大一些而下沉。就这样，周而复始，不断对流。 或者把装置

10、改为如图3所示，点燃线香，看到线香的青烟缓缓上升，此时，点燃酒精灯，将会看到青烟缓缓向下并向U形管右测上升，直到青烟离开右侧管口。 改进后的试验现象使同学格外兴奋，也很简洁找到产生对流的缘由。 优点 本试验突破了教材中原试验设计，激发同学的认知冲突，解开了同学由于前概念（生活中青烟就是上升的）所带来的困惑。因此，本试验能精确地验证科学原理，即空气对流引起青烟流淌变化，促使同学得出科学结论。建议教材对此试验作一些修改。 反思 线香燃烧放出青烟，缓缓上升，这是什么缘由？是青烟密度较小上升，还是空气受热密度变小上升而促使青烟上升？同学对此产生的困惑：是受日常生活中的现象烟总是上升的，遇到烧杯底部受阻

11、自然改道向下，可能是青烟自身缘由。假如这样理解，同学就没有真正搞清楚对流的缘由。 四、加强原理分析，突出科学本质 科学原理对初学者来说是比较抽象的，尤其是概念建构的时候，同学对于严谨的科学概念往往理解不够。这就需要老师通过不同的教学策略来解决同学的前概念，建立新的科学概念，而试验是科学概念建构的一个重要方法。所以，需要老师充分挖掘科学原理的内涵，通过试验呈现出来。但是，一些老师为了节省时间，不做这些试验，而是实行照本宣科的方式，要求同学把结论、现象等记住，同学看起来是懂的，实际上还没有深化理解概念，结果还是影响了教学效果。 试验4 浮力方向的试验 大事回放 关于浮力方向的教学，大多数老师始终是

12、接受二力平衡的原理，与重力方向相反。经常不做试验，而是通过受力分析图，组织同学争辩、师生互动来解决这个问题。 试验分析 “浮力”相对于“力”来说，是一个下位概念，浮力概念要从属于力的概念。我们可以实行力的三要素来引导同学组织浮力概念的学习，通过试验教学的方法，挂念同学建构浮力的概念。 试验改进 能否利用试验把浮力的方向直观地呈现出来呢？我们可以引导同学回顾重力方向的试验，利用重锤线把重力的方向演示出来。受此启发，我们可以利用一个塑料球，系上一根细线，另一端固定在烧杯底部，使烧杯不断倾斜，会发觉细线始终是竖直向上的，如图4。 优点 浮力方向能够显性地表示出来，同学比较简洁理解。 反思 充分挖掘概

13、念中的基本要素来设计试验，突破难点。 五、开放试验思路，启迪同学思维 试验6 地球外形模拟试验 大事回放 既然有“天际海角”，我们在地面上为什么总是走不到边？为什么远去帆船的船身比桅杆先消逝？教材设计了这样一个活动：把篮球和木板置于同一水平视线上，如图5，把铅笔头竖直朝下，分别由A向B和由C向D移动，观看铅笔的长度和铅笔头随位置的变化而发生的变化。通过此活动，我们知道海面上远去的船只船身比桅杆先消逝的缘由是什么。 试验分析 试想，“海面上远去的船只船身比桅杆先消逝的缘由是什么？”莫非这就能说明地球是一个球体？这个现象说明地球是“不平的”，是“弧形的”，是“波形的”，也可能是“球形的”基于此，教材上的试验设计显得比较单一，不免让同学感觉到地球要么是球形的，要么是方形的，二元选择明显欠妥。 试验改进 老师为同学供应了更多的材料，比如平直的木板、篮球、橄榄球、波形体、长方体等不同外形的物体，让同学体验“海面上远去的船只船身比桅杆先消逝”的现象。同学可以排解“是方的”还是“波形的”等外形。 优点 这样设计的试验比较开放，同学在选择不同的物体来进行试验的时候，是在不断地建构自己的概念地球不是方的，也不是波形的，可能是圆弧形的、球形的。 建议教材在设计该试验时，对试验