浅论实验改良对实验教学的促进作用

摘 要： 科学是需要人类永无止境地探究的未知，探究是贯穿科学发展始终的基本要素。在科学教学中，实验教学被认为最能体现科学教育的特征。但在不少中小学科学课堂上，用嘴“讲实验”，用粉笔在黑板上“画实验”代替学生在实验室亲手做实验的现象依然如故。主要原因有老师认为实验教学并不是很有效，或者由于教学内容和方法，使得实验教学目标不能实现，或者两者兼而有之。事实上稍加仔细研究，适当改良实验教学的方法或过程，科学实验的效果就会得到增强。

关键词： 科学教学 实验教学 改良方法

学生获得真正知识的途径，最高境界应该是自主地探究，使探究始终贯穿于学习过程。虽然不是所有的知识都必须经过学生直接探究，但学生的科学学习中若缺少足够的探究体验，则科学知识在他们头脑中很可能只是一个外来物，而没有真正融入心灵。在科学教学中，实验教学被认为最能体现科学教育的特征，科学教学没有实验活动就像教游泳没有游泳池训练一样荒唐。然而，在实际的科学教学中，实验教学的地位却十分尴尬。在不少中小学科学课堂上，用嘴“讲实验”，用粉笔在黑板上“画实验”代替学生在实验室亲手做实验的现象依然如故。出现这样的问题表面上看是源于我们通常的纸笔型考试很难区分出“讲实验”和“做实验”，其实在更深层次上反映了实验教学目标定位上的问题。

实验教学的目标，从促进科学概念理解，科学规律掌握，到学习科学方法，培养科学态度和科学研究能力等无所不可，几乎所有科学教育提到的目标都有可能成为实验教学目标，似乎实验教学在科学教育中成了无所不能的“万能钥匙”。但是，实验教学在达成目标上并不是很有效，或者由于教学内容和方法的问题，实验教学的目标没能实现好，或者两者兼有之。道理很简单，因为通过实验教学若能有效实现那么多教学目标，学生应付各种考试自然不在话下，教师又何乐而不为呢？根据笔者的研究考察，如今的大多数科学教学实验仍然是在经验主义的科学观和行为主义的学习观指导下进行的。事实上这显露出我们在实验教学指导思想上的偏激和实际教学的低效。若我们适当改良实验教学方法或过程，对实验难点适当点拨，给学生多创造表演机会，或者对实验进行精巧设计，科学实验的效果就会得到增强。

一、实验的替代与改进

探究运动物体动能大小的影响因素时，课本实验是这样设计的：将质量不同的小钢球从斜面上释放，撞击水平面上的木块，通过观察木块被推动的距离远近来推知撞击前运动钢球的动能大小。该实验的难点在于探究钢球的动能与其质量关系时，要在改变钢球质量的同时，控制钢球撞击前的速度相同。但学生对不同质量的钢球从斜面同一高度释放，到达水平面上的初速度相同这一知识没有相关感性认识，故而对此难以理解，如能用实验展现出，则该难点便迎刃而解。

改进方案：用实验室配备的盒装金属圆柱体代替小车，用长方块玻璃做斜面，将外形相同的铜、铁或铜、铝两个圆柱体（不同质量），用直尺挡在玻璃斜面的同一高度处，同时释放，发现两者同时滚到水平面上，这表明两者到达水平面的初速度相同。实验时用泡沫塑料块代替木块，这样就被推动得既远又醒目。该实验在器材选择上，利用了盒装铜、铁、铝三个圆柱体，同外形，同体积，不同质量，使变量控制更精确，进一步强化学生对铜、铁、铝密度差别的感性认识。

经过以上改进，实验现象显著，尤其实现了对实验难点的突破，实践证明学生掌握得很好。

二、实验过程的提醒与点拨

影响浮力大小因素的教学中，学生联想到浮力可能与温度、物质密度、体积、液体密度等十多种因素有关，如何证实这些假设却比较困难。如果老师这时不加任何点拨，那么看似学生思维动起来了，实际上却是为了猜想而猜想，意义不大。教师应“顺水推舟”，在猜想环节给学生指点迷津，提供猜测的依据，从而明确探究方向、降低探究难度。如称重法测浮力实验，在学生观察测力计示数变化的同时，再让学生说出除此之外实验中的其他现象。因为绝大多数学生的注意力一定放在物体或弹簧测力计示数的变化上，很少有学生会将注意力放到物体还会排开水这个现象中。所以，在学生冥思苦想的过程中，再将物体放在盛满水的容器中做同样实验，学生就会注意到在物体浸没的同时，水被物体排出来了。而且物体浸入越多，被排开的水就越多，猜想就越接近目标。

有了这样的铺垫，学生要比较排开水的重力和所受浮力的关系时，方向就明确，实验思路和方法也就明朗：先用称重法测出浮力，再将物体排开的水收集起来，称出其重力。与此同时，老师出示“溢水杯”，学生不仅觉得好玩，而且会更有效地进行探索。

三、搭建舞台，给学生提供表演的机会

学生观察实验，自然会产生动手欲望。因此教师应尽可能多地给学生提供动手做实验的机会，不仅满足学生动手操作的愿望，实现从观众到演员的转变，更重要的是可以让学生不断体会到“发现”和“克服困难解决问题获得成功”的喜悦，从而提高兴趣、增加信心、增加学习欲望，进而转化为热爱科学的素质和志向。

如从笔帽下抽纸来研究物体惯性的实验很简单，取材也方便。但为什么成功者寥寥无几？缺少相应知识的储备是一个原因，缺少实验技能是另一个原因，而创新意识的缺少又何尝不是重要因素。笔者请几位学生上台表演，恰好每位学生的背后都隐藏了一个教育因子。

第一位学生：上台后很紧张，一连几次都失败了，在老师与同学的鼓励下，定了定神，终于取得成功——凡事不可能一下子取得胜利，要学习科学家胜不骄、败不馁的精神。

第二位学生：介绍了自己实验成功的秘诀，即将纸张选得光滑些、薄一些，将笔帽选择得重一些。这自然生成的课堂资源：摩擦大小、惯性大小当然可以作为后续学习的绝佳材料。锲而不舍的精神固然重要，面对失败时，有审视自己实验方法、实验过程是否恰当、合理的勇气更为重要。

第三位学生：抽纸的动作改为沿桌边用手指迅速敲击纸条——纸条移动速度更快，这也是实验成功的重要方法。初中生固然还不能完全明白其中的物理知识，但有了创新意识，非常可贵。

实验教学中，教师给学生提供充分开放和自由的实验环境，使学生的探究活动变得丰富多彩。学生在实验中不再是简单、被动地模仿与重复教师的演示过程。长此以往，无疑将有利于调动学生学习的主动性，挖掘学生的智力和潜能，培养他们独立思考和解决问题的能力。

四、对实验深入研究，进行精巧设计

研究铜跟硝酸银溶液的反应。当硝酸银溶液的浓度很低时，实验费用虽然不高，但是当将粗铜丝插入现配的硝酸银溶液后，粗铜丝上的沉积物呈黑色，而不是银白色，须经过约10分钟，才能在粗铜丝上看到少量海绵状灰白色的银，并且易脱落，溶液颜色不明显。即使硝酸银溶液的浓度很高，也不能在短时间内看到明显的实验效果。为了既经济又快速地做好这个实验，笔者经过反复实验，发现了效果较好的实验方案，现改进实验步骤及现象如下：

（1）在试管内加入4ml现配的硝酸银浓溶液，用滴管滴入约0.5ml的稀硝酸。

（2）用砂纸将铜丝磨光，在打磨过程中，要用力捏紧砂纸，使粗铜丝发热烫手，之后趁热（为了增大反应速度）将其插入试管中。

（3）20s后在铜丝上就可看到灰白色的海绵状银出现，40s后有大量晶体银出现，银层不易自行脱落，约1.5min～2min取出粗铜丝可得到耀眼闪光，且具有相当厚的银白色晶体状银，溶液呈蓝色，随即将其插入加有蒸馏水的试管中，可保持银白色光泽长时间不变色。

我们都认为实验教学很重要，但是如何让实验教学真正走进课堂，让老师认为有用，让学生得到“实惠”，老师应该大有所为，大胆作为。从学生的需求出发，精心改良实验过程，精巧设计实验方法，充分发挥每一个实验的作用，是每一个科学老师的责任。

如何更好地发挥实验的功能，不仅仅在于获得“正确”的实验结论，更重要的是使学生经历和体验获得实验结果的探究过程。只有亲身经历了这样的过程，学生才能对什么是科学，什么是科学实验有深刻的理解。所以，在实验教学中，我们要为学生创造足够多的体验探究过程的机会，让他们在知识的形成、联系、应用过程中树立科学的态度，获得科学的方法，在“做科学”的探究实验中逐步形成终身学习的意识和能力。具体说来就是教师要不断强化学生的探究过程体验，尽可能地改良实验过程，创造条件让学生体验科学探究的一般过程，培养良好的探究品质和习惯，享受探究学习的乐趣，发挥实验教学的作用。

参考文献：

[1]物理通报，2010（5）.

[2]教学仪器与实验.第26卷.

[3]严育洪编著.教育我们还能做什么.首都师范大学出版社.