浅议提高科学学科实验教学的有效性

上海市宛平中学   章米米

摘  要: 实验教学是科学教学的一种重要形式，初中科学实验教学正致力转变学生“照猫画虎”的教学模式，本文分析了科学实验教学的现状，针对演示实验课件化、教学模式单一化的一些问题，举例阐述了增强科学课堂实验教学有效性的几种做法，对转变学生的学习方式，激发学生的学习兴趣，培养学生的实验技能、探究能力、创新精神和科学素养方面起到积极促进作用。

关 键 字：有效性  实验教学

正 文：科学课程是一门以实验为基础的综合自然学科，通过各类实验让学生亲身体验，可以达到培养学生科学素养的目的。随着新课程改革的不断推进，初中科学教师在实验教学实践中积累了一定的经验，总结了一些规律，这对激励学生实验技能、探究能力和创新精神的形成具有至关重要的作用。可是，在初中科学实验教学中，还存在诸多问题，对于这些问题，如果不给予及时地、稳妥地解决，将对实验教学的有效性有着直接的影响，继而有可能影响到学生的科学素养的形成。

一、初中科学实验教学开设的现状

传统实验教学中存在的问题

（1）演示实验课件化

基础教育课程改革纲要指出：“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。”^[1]因此，在新课改中怎样将信息多媒体技术与科学教学有机结合起来，实现教师的教学方式、学生的学习方式的根本变革，是每一个科学教师应尽的职责。但是，一些科学教师因为认识上的原因，“放大”了信息多媒体技术的功能，多媒体技术似乎无所不能，不管教学内容和教学目标如何变化，总是使用演示课件代替实验操作来进行教学，这些演示课件给学生的知识只是表面的，现象的，在一定程度上造成了实验的“失真”。事实上，信息技术仅仅是一种辅助教学手段，多媒体课件只是对实验教学的一种补充，这种手段更多的是强调了学生的“看”，而弱化了学生的“想”和“做”，从而忽视了学生思维训和动手能力的培养。

（2）教学模式单一化

如果让老师开设科学公开课，很多教师会选择七年级《科学》第八章第6节《酸雨》、第九章第9节《电磁铁》、第十三章《金属》《塑料》的内容，探究其原因，是因为这几节内容活动多，学生操作实验的步骤也很详细，教师不用做过多的修改就可以开展学生的实验活动，学生操作简单，也不容易出错，课堂上似乎学生人人参与，给人的感觉热闹非凡。其实学生在整个教学过程中完全处于被动，消极地位的状态。这种教学模式是以教师为中心、为主体、学生被动地按照实验要求和操作步骤进行。这种教学模式下培养的学生思维狭隘，按部就班，没有大胆提问、勇于探索的精神。

上述问题的存在，使学生对实验不够重视，每次实验都应付了事，实验数据、实验报告都千遍一律，抄袭现象比较严重。甚至到课程结束时，还有部分同学实验仪器不会使用，出现问题不会排查故障。因此，学生对科学实验活动也索然无味，科学课程中实验教学效果欠佳，影响了学生的学习积极性。

二、有效的科学实验教学应达成的目标

从教育学专业角度说，有效性指通过课堂教学使学生获得发展。在这个过程中，时间（效能）、结果（取得的成绩）和体验（学生的学习感受）是衡量教师教学有效性和学生学习有效性的三个指标。^[2]课堂教学的有效性，是指课堂40分钟效率高，师生互动效果好，学生对知识的掌握和理解好。实验教学的有效性，除了要满足课堂教学有效性外，还必须带有学科特点，如实验器材利用率高，实验效果和现象明显，通过实验学生对知识的理解程度高，实验的达成度高等内容。

怎样提高科学实验课的效能呢？如何合理利用现有的科学学科教学资源，根据上面提出的三个衡量指标，教师应立足于课堂教学，在教授内容和教授方法两方面下功夫，努力提高实验教学的有效性。

下面，结合在自己的科学学科教学过程中，对提高实验教学有效性的摸索，列举自己平时在教学中采用的一些做法，希望能起到抛砖引玉的作用。

三、增强科学课堂实验教学有效性的几种做法

初中生在活泼的天性中，喜欢玩游戏，创建一个游戏或竞赛情境来进行实验，学生既觉得有趣味，又能激发他们的兴趣，使他们更容易掌握知识，同时还培养了学生的合作和竞争意识，往往能起到意想不到的效果。

案例1：在《影响溶剂溶解快慢的因素》内容的教学中，教师可以创设小组竞赛的教学情境，让学生来体验影响溶质溶解快慢的因素。

老师：同学们今天的表现都很好，作为奖励，老师会给同学们每人一块糖，大家各凭本事，看看谁能吃的最快，成为冠军，好吗？

学生：组内做游戏。

学生：汇报比赛结果，并做出小结。

归纳学生溶解糖的方法：学生把糖含在嘴里溶解，把糖块咬碎溶解，用舌翻动糖块搅拌糖块，咬碎糖块并搅拌。

案例2：在《大气压强》内容的教学中，考虑到学生的生活经验，你可以创建以下情境：准备2瓶装满牛奶玻璃瓶，一瓶密封，一瓶开放，同学们自告奋勇使用吸管来喝牛奶，选择力气小的同学喝开放瓶口的牛奶，力气大的那位同学喝密封的那瓶牛奶，比一比，看谁先喝完。

老师：猜猜看，谁先喝完？

学生：（大部分）力气大的先喝完。

学生根据自己的已有知识，认为把牛奶吸上来，是因为凭借力气的缘故，可是两人的比赛结果却出乎大多数同学的预料，力气小的同学很快喝完了牛奶，而力气大的同学使出吃奶的力气也没能把牛奶吸出来；这时学生会重新思考问题的答案，“是不是其它的原因会造成牛奶吸不上来？”，“怎样才能尽快喝完密封瓶中的牛奶？”

通过游戏的方式能帮助学生加深理解，强化记忆，是达成教学目标的很好的辅助手段。

2、借助趣味性的小故事、小魔术来设计实验活动

初中学生是生理、心理极剧变化的时期，学习兴趣不稳定，对于自己感兴趣的问题，他们会体现学习情绪很高的一面，但不感兴趣的问题往往会失去对学习的热情，因此教学中教师应尽量借助一些有较强趣味性的故事吸引学生的注意力，来激发学生的学习兴趣。

案例1：在《酸碱指示剂》一课中，设计“白狗立刻变色”这样一个小魔术：先准备一只白色小狗的毛绒玩具，事先用酚酞试液把小狗打湿，为变色做准备，接着让学生给小狗洗澡，用水向狗喷射（实际是NaOH溶液），瞬间，白狗变成了红色的狗，学生看到这个现象觉得非常惊讶，情不自禁地提出了问题，“是什么让狗变成红色的”“可能和什么原因有关？”老师接着继续变魔术：“那我再变回来好了。”接下来再给小狗喷射水（实际是稀盐酸），小狗又变回白色，学生睁大眼晴，觉得不可思议。有了这个魔术情境，学生们都急于想知道答案，老师再给学生讲解原因，学生能更加积极主动的理解，掌握科学知识。

“故事是启发学生需求的源泉”。科学教材中一些科学家的发现事例、著名实验、可以作为科学教学很好的外延。在课堂教学中，围绕授课的知识点，辅助一些有趣的名人轶事、历史故事，能够在学生的脑海里留下深刻的印象，他们会追随科学家的步伐，感受到一种创新发明的境界。例如教授《电力》的知识时，介绍爱迪生发明电灯的故事，从中感受他精益求精的科学态度；教授《密度》的知识时，介绍阿基米德从浴缸的水溢出来，顿悟怎样判断国王的皇冠是不是空心，继而发现了物体的沉浮定律的故事，这些都能激发学生探究的欲望，培养学生的发现精神。

3、利用情境教学来设计实验活动

在科学实验教学中，引导学生主动动手，探究问题、实践操作、创新思维，为学生深刻地理解科学知识，培养实践能力和探究精神奠定基础，这时可以精心创设实验情境，真正使实验教学成为一项兴趣盎然的活动。

案例1：在讲授《热胀冷缩》内容时，先在木板上钉上两排钉子，钉子的间距相同，让学生用准备好的塑料圈夹在两颗钉子中间，塑料圈的直径刚好是两颗钉子之间的距离，让塑料圈受热，学生试着再把垫圈通过两个钉子，发现不能通过，学生被有趣的实验情境所吸引，通过情境教学的模式，激发了学生的问题意识，有效地引发学生的思考。

案例2：在介绍《食物中营养成分的作用》的知识时，我设计一个“逃离鬼门关”的实验：学生角色扮演成一个探险家，假设被困在一个找不到食物的荒岛上等待救援，身边只有三个小包能够提供相同的能量的藕粉、黄油和鱼干片，问：这三包食物中哪一个对生还最有帮助？

学生有的猜测是黄油，有的猜测是鱼干片，继而展开思考“三种食物中的营养成分各是什么？”“各种营养成分的作用是什么？”从而激发了学生的学习兴趣，加强了学生的学习动机，使得学生积极参与到课堂教学中来。

良好的情境教学让学生对教学活动产生直观的兴趣，从丰富学生感知，启迪学生智慧方面起到积极作用。

4、改演示实验为学生探究实验

演示实验改成学生探究实验，能激发学生的学习动机和好奇心，在增加学生动手、动脑的机会的同时，充分发挥学生的主体性地位。在实验探究学习中同学们进一步了解并掌握科学研究的基本方法。知道如何作出假设、设计实验以验证假设、记录数据和实验现象；怎样分析实验现象；实验结果能说明什么，分析实验成败的原因。学生在不断的尝试实践中，探求学习的方法，也提高了原认知水平，并学会适时地选用不同的学习方法。

案例1：在《海洋污染》一课中教师演示实验“模拟清除水面的油污染”：要求利用木片、餐巾纸、棉布、海绵等材料清除水面的油污，比较那种材料吸收油污效果最好。其中在清除水面油污时，油污会出现扩散的现象，造成油污清除不干净的结果。我在准备上述材料时还为学生准备了吸管和棉线，让学生探究吸管和棉线的用途，学生在实验操作时边遇到问题，边解决，同时分析实验失败的原因，最后尝试使用吸管和棉线做成围栏防止油污扩散，保证了后面实验步骤的开展。学生在“做”中“想”，在“想”中学会“用”，真正对思维起到促进作用。

在科学实验教学中，教师不仅要注重课堂的直观演示，还应更加重视学生的动手操作，“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，只有让学生亲自参与探究，才能达到掌握知识、应用知识、解决问题的目的。从而实现从具体形象思维到抽象思维的过渡，真正做到“知行合一”。

   “趣则乐，乐则欲，欲则学”，合适的实验教学方法可以激发学生浓厚的学习兴趣和求知欲望，产生敢于质疑的探索精神，从而积极主动的学习，科学教师也应该学会以学生的眼光去观察、体验周围的世界，并做生活的有心人，在关注生活知识的同时，能把生活中最鲜活的素材和科学知识相联系起来。科学教师还应注重科学课程资源的开发与利用意识，充分挖掘实验室现有药品、器材的作用和功能，因地制宜地利用好各种资源，首先是做到一物多用、废物利用；另一方面要积极提倡用日常器具做实验，让学生身边的物品和器具成为重要的科学实验室资源。例如在《声音》这课里，用几个相同的碗装上不同质量的水，用筷子敲击发出不同的声调；用塑料吸盘吸附在平面上模拟马德堡半球实验；用废电池的外片代替锌粒体验金属的腐蚀，种种这些都是让学生体会到“生活中无处不是科学”。

“我们需要什么样的科学实验教学？”，以上的案例告诉我们，要根据学生的实际情况，因材施教，要不断探索，使科学实验教学的设计更加具有多样化的特点，要根据教材的不同内容灵活运用，创造出适合学生，贴近生活的实验教学。通过创设生动有趣的科学实验教学，不仅可以让学生容易掌握所学知识和技能，调动学生学习的积极性和主动性，还可以让学生体验教学中的科学态度、科学情感，最终使实验教学成为学生探究科学知识的起点和原动力，实现科学实验教学活动的有效性。

参考文献：

[1]康淑敏.信息技术背景下教学方式的有效变革研究[J].教育研究，2015,(6)

[2] 余文森.何为教学有效性，考量学生有效学习的指标