馮琨

摘 要：實(shí)驗(yàn)是初中科學(xué)課程與其他課程本質(zhì)的區(qū)別。本文以一道中考實(shí)驗(yàn)題為案例，分析反思當(dāng)前科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的典型問題。結(jié)合自身課堂教學(xué)的實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)教學(xué)要“精耕細(xì)作”，為學(xué)生提供必要的支架，讓學(xué)生真正地動手、動腦做實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)

隨著新課程的推進(jìn)，教師的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式都有了明顯的改變，教師在教學(xué)中嘗試設(shè)計(jì)多種多樣的實(shí)驗(yàn)活動，開展探究性學(xué)習(xí)，并取得了良好的教學(xué)效果。然而，不少教師在追求先進(jìn)理念的大潮中走向迷茫，課堂中還存在若干典型問題：很多老師還常常將教材上的實(shí)驗(yàn)探究人為地轉(zhuǎn)化為簡單的實(shí)驗(yàn)知識傳授；還有很多老師用多媒體課件來指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究等，這些問題都在很大程度上影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的提高。

例如，（2014年·嘉興卷13）如圖所示為一傾斜的平面鏡，當(dāng)你走向平面鏡時(shí)，下列描述符合事實(shí)的是（B）

A.鏡中的像變大

B.通過平面鏡觀察到的視野變大

C.鏡中的像將遠(yuǎn)離你

D.像與你的連線與鏡面不垂直

平時(shí)這個實(shí)驗(yàn)都會做，也進(jìn)行多媒體展示，但多數(shù)學(xué)生為什么還是“一見如故”？筆者認(rèn)為，老師雖然做了實(shí)驗(yàn)，但是實(shí)驗(yàn)只有一次，生活中類似的經(jīng)歷卻有無數(shù)次。在實(shí)驗(yàn)過程中，由于學(xué)生對“視覺感覺的像的大小”與“真實(shí)的像的大小”，平面鏡成像實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的裝置和原理還是不理解，只是簡單的操作和驗(yàn)證。本文就如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)“精耕細(xì)作”，與同行共同商榷。

一、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生既動手又動腦

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師必須積極引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑、探究、實(shí)踐，讓他們既動手又動腦；對教材中的實(shí)驗(yàn)，“擇其善者而從之，其不善者而改之”，從整體上考慮其預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果，有針對性地選擇實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化的教學(xué)方式和策略，促成學(xué)生主動有效地學(xué)習(xí)。

1.“定”——做好教材規(guī)定的演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)

學(xué)生總習(xí)慣于用自己的一套想法去解釋所發(fā)生的事件，盡管有些解釋是錯誤的，但在他們看來卻是合理的。所以在科學(xué)教學(xué)中，我們應(yīng)該意識到學(xué)生的大腦并不是一張白紙，可以在上面隨意地畫寫，我們不能簡單地將自己的觀點(diǎn)強(qiáng)加給學(xué)生，而應(yīng)當(dāng)努力幫助學(xué)生轉(zhuǎn)化對事物的認(rèn)識，重構(gòu)科學(xué)的概念。每做一個實(shí)驗(yàn)，要充分發(fā)揮它的功能。

例如，“大氣壓強(qiáng)”一課中的覆杯實(shí)驗(yàn)，教師指出：是大氣的壓強(qiáng)通過紙片托住杯中的水。這個實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明，大氣存在著壓強(qiáng)。但是學(xué)生認(rèn)為：紙片是因?yàn)樗阉匙×耍挪粫粝聛淼?。為此，我們在杯底鉆一個小孔，開始用食指捂住小孔，發(fā)現(xiàn)紙片沒有被推開，然后再把捂小孔的食指放開，此時(shí)可見杯中的水沖開紙片掉下。

2.“改”——改進(jìn)成功率低、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯、耗時(shí)長的演示實(shí)驗(yàn)

對一些重要的、抽象的，學(xué)生難以理解的基本概念和規(guī)律，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，從教學(xué)目的出發(fā)，順應(yīng)學(xué)生的興趣，適當(dāng)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置或操作方法，減少對實(shí)驗(yàn)不利的因素，使實(shí)驗(yàn)時(shí)間較為短暫，現(xiàn)象明顯更易于觀察，結(jié)論也更能記憶深刻。

例如，磁感線的概念是相當(dāng)抽象的，對初中生來說是難以想象也難以理解的。在磁感線的探究實(shí)驗(yàn)中，將適量的鐵屑均勻地灑在玻璃板上，并置于磁鐵上，通過連續(xù)輕微的敲擊玻璃板，使磁鐵在磁場中逐漸有序排列。這樣實(shí)驗(yàn)雖然完成了，但是由于重力的原因只能進(jìn)行平面展示，雖然可以多媒體投影，但只能少數(shù)看清。筆者在教學(xué)中，在玻璃板上鋪一張蠟紙，鐵屑均勻撒在蠟紙上，整個裝置放在條形磁鐵上，輕敲玻璃板使鐵屑重新分布，然后用酒精燈給玻璃板緩慢加熱，使蠟熔化，之后移開酒精燈，等蠟?zāi)?，鐵屑被固定在蠟紙上了，這樣一副“立體的磁感線”就形成了，再向全體學(xué)生展示。

3.“增”——增設(shè)能夠突破難點(diǎn)、啟發(fā)思維、激發(fā)興趣的演示實(shí)驗(yàn)

不管重點(diǎn)、難點(diǎn)，只要學(xué)生存在疑惑點(diǎn)，教師不拘泥于課本上的實(shí)驗(yàn)，順應(yīng)學(xué)生的興趣，該補(bǔ)充的則要補(bǔ)充，針對性地做一些實(shí)驗(yàn)。

例如，九年級上冊“探索堿的性質(zhì)——中和反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)。教材設(shè)計(jì)思路是：向NaOH溶液中滴加幾滴酚酞，再邊滴加稀鹽酸邊攪拌至紅色恰好變成無色，再蒸發(fā)溶液判斷生成物是否是NaCl。為了使學(xué)生充分理解指示劑在中和反應(yīng)的作用，教學(xué)時(shí)進(jìn)行如下嘗試：

先提出課題：“酸和堿之間是否發(fā)生反應(yīng)？”再出示NaOH溶液和鹽酸溶液后提問：“它們分別呈什么顏色？分別是哪類物質(zhì)？它們之間能否反應(yīng)？”然后取樣后將兩種溶液混合，學(xué)生觀察到無明顯現(xiàn)象。追問：“它們混合后無明顯現(xiàn)象，是否說明它們沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？”學(xué)生都回答說“不一定”。這時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考：“你有什么方法判斷稀鹽酸和NaOH溶液是否發(fā)生反應(yīng)？”接著讓學(xué)生分組討論，討論后學(xué)生交流設(shè)計(jì)方案。

二、重視過程，讓學(xué)生親身體驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)從“目標(biāo)、過程、起點(diǎn)”三個維度重視學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作過程，讓每一個學(xué)生真正親歷實(shí)驗(yàn)的發(fā)生過程，從而獲取或鞏固科學(xué)知識，理解和掌握運(yùn)用觀察和實(shí)驗(yàn)手段處理問題的實(shí)驗(yàn)技能，為他們的終身學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

1.定準(zhǔn)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)活動的靈魂，是教學(xué)的起點(diǎn)和歸宿，也是判斷教學(xué)是否有效的直接依據(jù)。在制定實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)時(shí)，教師要明確課標(biāo)中的總目標(biāo)、學(xué)段目標(biāo)、本冊教材的單元目標(biāo)、課時(shí)目標(biāo)，注意單元目標(biāo)是這一單元結(jié)束時(shí)學(xué)生應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)，不是這一單元每課時(shí)教學(xué)目標(biāo)的累計(jì)，教師要把握好尺度，每一節(jié)課要達(dá)成這個目標(biāo)，哪些地方需要學(xué)生探究，怎樣探究才有效，深入挖掘?qū)嶒?yàn)的功能，這樣才能使課改真正地“開花結(jié)果”。

譬如，液體會對浸入其內(nèi)的物體產(chǎn)生向上的浮力，但浮力的大小究竟跟哪些因素有關(guān)？探究時(shí)，首先要讓學(xué)生根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，將浮力的大小與物體排開水的多少之間建立關(guān)系：浮力的大小可能跟物體所排開水的多少有一定的關(guān)系。為了檢驗(yàn)這個猜想，讓學(xué)生先進(jìn)行定性檢驗(yàn)。在這個基礎(chǔ)上，讓學(xué)生進(jìn)行討論如何定量證實(shí)猜想？

最后，教師再給學(xué)生教科書的實(shí)驗(yàn)器材，但不急于讓他們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量，讓他們先討論如下問題：如何利用這些器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？怎樣安排實(shí)驗(yàn)的步驟？設(shè)計(jì)怎樣的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表？在組內(nèi)討論之后，再在班上與其他小組進(jìn)行交流。在學(xué)生交流之后，教師給出一個標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)登記表。實(shí)驗(yàn)之后，引導(dǎo)學(xué)生由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)概括出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，然后再將這個關(guān)系推廣到其他液體上，得出阿基米德原理。

在教科書中，阿基米德原理是通過實(shí)驗(yàn)獲得的。但這個實(shí)驗(yàn)最富有魅力之處是將物體受到的浮力跟它排開的水建立起聯(lián)系。本案例為保證實(shí)驗(yàn)過程合理、有序，使學(xué)生在頭腦中清楚地認(rèn)識到如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以及為什么要這樣做，力求引導(dǎo)學(xué)生以“動手、動腦、合作交流”等方式去學(xué)習(xí)科學(xué)。實(shí)驗(yàn)前留有充分的時(shí)間小組進(jìn)行設(shè)計(jì)、討論實(shí)驗(yàn)方案，在相互啟迪交流中達(dá)成共識，使學(xué)生確實(shí)明確實(shí)驗(yàn)應(yīng)如何進(jìn)行后再分組實(shí)驗(yàn)。這樣做體現(xiàn)了新課程標(biāo)準(zhǔn)的理念，學(xué)生實(shí)驗(yàn)中減少盲目性，達(dá)到事半功倍的效果。

2.經(jīng)歷過程

學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高離不開觀察、實(shí)驗(yàn)等科學(xué)體驗(yàn)，更離不開假設(shè)、建模、評估等批判性思維。探究活動的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循循序漸進(jìn)的原則，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。如果實(shí)驗(yàn)活動只是簡單的體驗(yàn)，沒有思維的洗禮，可以說是低效，甚至是無效的。

譬如，“空氣中氧氣體積的測定”實(shí)驗(yàn)教學(xué)，首先，讓學(xué)生討論如何把氧氣從空氣中趕出？學(xué)生會想到用“吸氣法”“液化法”和“燃燒法”等；然后引導(dǎo)學(xué)生集中討論如何用好“燃燒法”，讓學(xué)生在紅磷和木炭中選擇一種物質(zhì)，并說明理由；最后確定選擇紅磷（因?yàn)樯晌锸枪腆w），且量要充足；第二是解決裝置問題，教師出示測空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)裝置，采取邊呈現(xiàn)邊設(shè)問的方式，當(dāng)呈現(xiàn)裝置乙時(shí)學(xué)生有些疑惑，這時(shí)教師展示裝置甲并對乙給予進(jìn)一步啟發(fā)：“當(dāng)我從瓶內(nèi)吸出一些空氣時(shí)，你將看到什么現(xiàn)象？為什么？”學(xué)生看到的現(xiàn)象是“水面升高”，原因是吸出瓶內(nèi)氣體后，瓶內(nèi)氣壓會減小，外面的大氣壓把水壓進(jìn)瓶內(nèi)。然后追問：“你知道我究竟吸出了多少體積的氣體嗎？”學(xué)生回答：“瓶內(nèi)水面上升的體積，就是你所吸出的氣體的體積?！蓖瑯?，乙裝置瓶中的氧氣被消耗掉后，水面也會升高，而且氧氣減少多少體積，水面就上升多少體積。

在上述教學(xué)中，教師不是僅僅將測定空氣中氧氣含量作為唯一的教學(xué)目標(biāo)，而是積極引導(dǎo)學(xué)生參與到這個實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)活動中，使學(xué)生不但能知其然，而且能知其所以然，從而更深刻地理解演示實(shí)驗(yàn)。

3.找準(zhǔn)起點(diǎn)

探究的起點(diǎn)應(yīng)該在學(xué)生的“已知區(qū)”和“最近發(fā)展區(qū)”的結(jié)合點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)讓學(xué)生“跳一跳就能摘到桃子”的問題情境，盡可能貼近學(xué)生、適合學(xué)生，使學(xué)生的思維強(qiáng)度出現(xiàn)“臨界狀態(tài)”，嚼之有勁，品之有味，積極主動地探求新知識，使新舊知識發(fā)生相互作用，產(chǎn)生有機(jī)聯(lián)系的知識結(jié)構(gòu)，使學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的“最近發(fā)展區(qū)”上升為“已知區(qū)”。

譬如，在“水的浮力”教學(xué)中，筆者出示兩塊大小差別明顯的馬鈴薯，引導(dǎo)學(xué)生猜想：它們浸沒在食鹽水中是下沉還是上??？學(xué)生原有經(jīng)驗(yàn)中大的物體總是容易下沉，所以，他們都猜想大塊下沉小塊上浮。然而，當(dāng)筆者把它們分別放入兩個不同濃度鹽水中時(shí)，他們卻發(fā)現(xiàn)小塊下沉大塊上浮，完全出乎他們的意料。課堂一下子“沸騰”起來，尋求問題的答案已成為每位學(xué)生努力的目標(biāo)。有的學(xué)生跑到講臺檢查老師的馬鈴薯是否空心；有的學(xué)生用手指蘸取鹽水，放在嘴中品嘗，判斷鹽水的濃度。

學(xué)生不是空著腦袋走進(jìn)教室的。浮力比較常見，學(xué)生往往憑著自己的生活經(jīng)驗(yàn)去認(rèn)識浮力，在這些認(rèn)識中有些是不科學(xué)甚至是錯誤的。在這部分內(nèi)容教學(xué)時(shí)，有的老師總抱怨學(xué)生“這么笨”。其實(shí)，我們也應(yīng)該想一想我們應(yīng)該把主要精力放在哪兒，保底的內(nèi)容、孩子必須會的內(nèi)容是什么，以前的教材重視結(jié)論，我們現(xiàn)在的教材重視過程，但是不能因?yàn)橹匾曔^程了，我們就無畏地提高標(biāo)準(zhǔn)。我們要研究核心的東西，抓住核心的東西，讓學(xué)生探究，把課上得簡單、輕松。

三、適當(dāng)指導(dǎo)，為學(xué)生提供必要的“支架”

教師對學(xué)生的探究活動給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，指導(dǎo)與開放的程度要適合學(xué)生的能力發(fā)展水平。對教學(xué)中所涉及的基本的科學(xué)過程與方法，結(jié)合實(shí)例形象生動地加以說明，并注意橫向聯(lián)系，從而不斷增進(jìn)學(xué)生對科學(xué)探究的理解。

1.“實(shí)”——目的清晰，行動實(shí)在，指導(dǎo)到位

學(xué)生探究的過程中會遇到許多的困惑和問題，教師要給予有效的引導(dǎo)。因此，教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮到學(xué)生原有的知識，還要考慮到學(xué)生的思維水平，要站在學(xué)生的角度去思考問題，對學(xué)生可能產(chǎn)生的思維障礙進(jìn)行全面、細(xì)致的預(yù)測剖析。盡量讓學(xué)生的思想、觀點(diǎn)體現(xiàn)出來，把學(xué)生的能力、天資發(fā)揮出來。

例如，“地球的自轉(zhuǎn)”這節(jié)課中有個學(xué)生探究活動，判斷A、B、C三幅圖中，你（火柴）所處的時(shí)刻。有的教師用手電筒光代替太陽光，讓學(xué)生感受，結(jié)果學(xué)生拿著手電筒這邊照一下那邊照一下，什么感覺都沒有（可能教師事先估計(jì)這個活動很簡單）。

七年級學(xué)生的空間想象能力不強(qiáng)，做這個實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師應(yīng)讓學(xué)生分小步進(jìn)行，以降低難度。比如：第一步，用手電筒光照亮半個球，手電筒光方向固定（即代表太陽不動）；第二步，地球朝哪個方向轉(zhuǎn)，被照亮的某地的人會看到太陽東升西落現(xiàn)象；第三步，再來判斷A、B、C三幅圖中，你（火柴）所處的時(shí)刻，哪個位置處于“日落”時(shí)刻，哪個位置處于“正午”時(shí)刻。再讓全班同學(xué)完成課本的活動內(nèi)容。最后，進(jìn)一步追問：假如太陽是西升東落，地球上的人將看到太陽的位置如何變化呢？

2.“透”——小步驟逐一落實(shí)，循序漸進(jìn)，總結(jié)到位

教師在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮學(xué)生現(xiàn)有的知識水平和思維能力為基礎(chǔ)，將要解決的問題設(shè)計(jì)成一系列漸進(jìn)的問題系列，為學(xué)生提供必要的“支架”。探究任務(wù)的設(shè)計(jì)要講究階梯性原則，任務(wù)難度應(yīng)該由易到難，逐層提高。

例如，學(xué)生對在水中能上浮的物體受到浮力較容易接受，但對在水中下沉的物體也受到浮力則較難接受，對浮力的方向也似懂非懂。筆者的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下：

第一環(huán)節(jié)：感知漂浮在水面上的物體受浮力。

學(xué)生將石塊﹑鐵釘﹑木塊﹑乒乓球放入盛水的燒杯中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)木塊﹑乒乓球漂浮在水面上，而石塊﹑鐵釘卻沉入燒杯的底部。引導(dǎo)學(xué)生分析漂浮在水面的木塊的受力情況，尋找物體能漂浮在水面上的原因，嘗試運(yùn)用平衡力的知識解釋現(xiàn)象，進(jìn)而得出：漂浮在水中的物體受到豎直向上的浮力。

第二環(huán)節(jié)：感知在水中懸浮的物體受浮力。

演示實(shí)驗(yàn)：把雞蛋放入配制好的鹽水中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)雞蛋懸浮在鹽水中。引導(dǎo)學(xué)生分析懸浮在鹽水中雞蛋的受力情況，結(jié)論：懸浮在水中的物體受到向上的浮力。

第三環(huán)節(jié)：探究——在水中下沉的物體是否受浮力。

（1）先用手托一下懸掛在空氣中的物塊，使彈簧測力計(jì)的讀數(shù)變小。

師：彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為什么變??？

生：因?yàn)槲飰K受到手對它向上的托力。

（2）將物塊浸沒在水下。

師：你發(fā)現(xiàn)了什么？

生：彈簧測力計(jì)的讀數(shù)變小。

師：彈簧測力計(jì)的讀數(shù)變小，說明了什么？

生：水對物塊有一個向上托的力。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在水中下沉的物體也受到豎直向上的浮力。

第四環(huán)節(jié)：感知浮力的方向：豎直向上。

利用實(shí)物投影展示：用一段較粗的紅毛線，將其兩端分別固定在乒乓球和大燒杯的底部，將水注入大燒杯，直到將乒乓球浸沒，觀察紅毛線被拉直的方向。將大燒杯的一端墊高，觀察紅毛線被拉直的方向，并與重垂線的方向相比較。此實(shí)驗(yàn)說明浮力的方向總是豎直向上。

綜合以上四個環(huán)節(jié)：浸在（漂浮、懸浮、下沉）液體里的物體，受到液體對它施加的豎直向上的浮力。

總之，作為一線的科學(xué)教師，我們應(yīng)當(dāng)立足于科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，以培養(yǎng)學(xué)生整體素質(zhì)為目標(biāo)，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)動機(jī)，培養(yǎng)他們的學(xué)習(xí)興趣，訓(xùn)練他們的動手能力，把科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為素質(zhì)教育的核心來推進(jìn)。我們期待隨著科學(xué)課程改革的不斷深入，優(yōu)化科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的步伐也會越來越完善。

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（作者單位：浙江省海寧市斜橋中學(xué)）