巧用实验诠释初中科学概念

摘 要：科学概念教学是初中科学教学的重点之一，理解科学概念是掌握科学基础知识的前提，也是发展学生逻辑思维能力的必要元素。本文尝试通过列举几个以不同类型的实验为辅助手段的教学实例来诠释初中科学概念，将无形的科学概念转化为有形可观的实验现象，使科学概念变得灵动鲜活，从而促进学生对科学概念的理解。

关键词：科学概念；实验；理解概念

皮亚杰和布鲁纳等的建构主义理论认为：概念是由主体主动建构的，而不是从外界被动地吸收。主体在概念形成过程中，不是去发现独立于他们头脑之外的知识世界，而是通过先前个人的经验世界，重新组合且建构一个新的认知结构。所以，概念教学的主要任务就是帮助学生正确地认识概念、丰富不完整的概念、纠正已有的错误概念、建构新的概念。但科学概念中的名词术语概括性强，看得见摸不着，部分中学生无法真正理解其中的含义，笔者尝试列举几个以不同类型的实验为辅助手段的教学实例，谈谈如何将无形的科学概念转化为有形可观的实验现象，从而促进学生对科学概念的理解。

一、增加演示实验，化抽象为直观

美国心理学家加涅将科学概念分为具体概念和定义性概念两大类。具体概念是指能通过直接观察而获得的概念，如花朵、土壤、长度、体积等概念。定义性概念是指不能直接通过观察，必须通过定义才能获得的概念。初中阶段学生学习的科学概念多数为定义性概念，将抽象的概念转化为可观察的实验现象，是概念教学最有效的方式之一。如压强（包括大气压）、力、密度、溶解度、电阻、做功、分子热运动、动能、牛顿第一定律、能量守恒定律等概念可以通过实验来揭示本质特点。

八年级上册科学第二章第二节《大气的压强》中关于大气压的概念教学，虽然我们无时无刻不生活在大气压中，但是对比其他类型的压强学生对大气压的存在感很弱，课本选择了几个生活中常见的小实验来感受大气压的存在，更提出了著名的马德堡半球实验，来说明大气压的存在且值很大。马德堡半球实验效果惊人。

增加这样的演示实验，让原本学生无法直接感知的大气压变得更为形象直观，从中可以理解大气向各个方向都有压强，且大气压与大气的质量有密切关系。虽然这样操作不能做到完全真空，只是除去空气中的部分氧气，远比不上真实大气压的大小，但是能让学生知道由于氧气的减少使半球内气压降低，周围外界大气压会压向半球，导致我们很难拉开两个半球，这样就让学生理解了大气压的概念并知道大气压的值很大，同时也能举一反三，理解生活中其他与大气压有关的现象。

科学实验所展示的神奇变化与直观鲜明的现象是学生对科学产生兴趣的主要来源，虽然课堂演示实验有一定的局限性，可视范围不够广，但仍能很好地激发学生的认知冲突，使学生快速进入学习情境，并真正理解抽象的科学概念的含义。

二、适选模拟实验，化复杂为简单

在难以直接拿研究对象做实验时，有时用模型来做实验，即模仿实验对象制作模型，或者模仿实验的某些条件进行实验，即模拟实验。模拟实验可以是模型、动画、模仿实验等，有新意的模拟实验效果不亚于一般操作性实验。初中科学概念中许多无法通过直接的操作性实验来加以诠释的复杂概念，如物态变化现象的微观原理、月相等宇宙天体运动规律、气体的对流、电流、电压、生态系统等，适当地选择模拟实验可以辅助理解复杂的科学概念，让学生更为简单地理解概念的形成原理。

浙教版八年级上册第二章《天气与气候》中第五节《天气预报》的教学重点是理解几个常见天气系统的特点，如高压、低压、冷锋、暖锋、锋面等，其中难点在于理解冷暖锋的概念以及可能带来的天气特征。那如何才能形象地显示出冷暖空气相遇后的运动情况从而理解冷暖锋的形成呢？尝试将文字信息转化为实验活动来显示概念的本质，可以准备一个这样的模拟实验来帮助理解。用冷热水来模拟冷暖空气，在透明水槽中间用泡沫板做一个可移动的活隔板，由于泡沫板有一定的可压缩性，所以可以让水槽隔出两个相对比较封闭的区域。为了实验视觉效果更明显，采用两种颜色来区别冷热水，分别倒入水槽两侧至水位相近时，缓慢抽离中间泡沫板时，会发现热水上升、冷水下降，形成一个分界面。

这样的模拟实验，学生体会到气温的差异会引起气团密度的差异，因此气团的运动也会有升降的差异，正如实验中两种温度不同的液体相遇后的变化一样。这有利于让学生直观看到锋面的形态，从而进一步理解冷锋和暖锋的概念以及在锋面上可能带来的天气变化，甚至可以推测冷暖锋过境前后的天气特征。

这样的创新概念教学让我们不可视的复杂定义性概念变得简单可视的实验现象，给学生创造新鲜的视觉效果，也让学生更加生动地理解概念的本质。所以，适当地选择模拟实验来帮助科学概念教学，用实验过程展现知识的产生过程，可以让学生学会在实验过程中获得知识的学习方法和形成解决问题的良好思维习惯。

三、精选课外实验，化无形为有形

课外实验一般包括三方面内容：一是对科学教材上的活动、实验、探究等进行验证、改进或创新，如晶体的结晶；二是可以对自己感兴趣的问题设计实验、操作来验证自己的假设或疑问，如观察蚂蚁的身体结构和生活习性；三是制作一些创意模型来加深自己对事物的认识，如动植物细胞结构的模型制作、地球仪的模型制作等。

八年级上册第一章《水和水溶液》第六节《物质的分离》中有关结晶概念的教学时，理解物质从溶液中析出的过程叫结晶。教师在课堂上一般会操作演示将热的硫酸铜浓溶液冷却后析出蓝色晶体的现象，或对食盐溶液通过蒸发溶剂的方法析出白色晶体的现象，让学生感受溶质析出的过程和方法，但对结晶和物质溶解度有关的理解还不够清晰，增加课外实验就能充分调动学生探究科学的积极性，并能感受科学的魅力，也能加深对结晶概念的理解，让学生理解不同的物质选择结晶的方法不同。如让学生尝试晒盐或按照个人喜好通过冷却制作硫酸铜晶体形状各异的饰品等。

学生对科学的兴趣要源于对课外生活现象的好奇，因此融入生活才是科学教学的本质。而科学概念的形成也源于生活中的原形，科学概念教学自然也离不开对课外科学现象的探索，同时也需要对课内所学知识加以验证，体验学习科学的成功。开展课外实验，将无形的科学概念转化为有形的实验现象，促使学生对科学概念进一步理解。

初中科学概念教学是科学教学的重点，是学习科学知识规律的基础。掌握扎实的科学概念基础，代表着科学知识得以巩固，象征着科学知识的应用可以得到延伸和拓展，决定着学习科学知识的主体的思维能力得到发展。本文所列举的以不同类型的实验来辅助诠释科学概念教学的方法，可操作性强，运用的原理简单，可观察的现象明显，有演示、有探究、有改进、有创新，化抽象为具体、化复杂为简单、化无形为有形，从不同层次诠释了初中科学概念的含义。当然，教师也有很多不同的教学方法能让复杂的科学概念变得通俗易懂，从而提高科学概念的教学效率，如利用认知冲突、创设实验、模型图像、剖析分解、变式应用等，这些方法也都值得我们不断摸索和创新。

参考文献：

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