付海洋

【摘要】初中科學教學中的疑難問題往往是因為實驗效果不佳，操作不便等原因成為教學中的“硬傷”。因此，開展實驗研究，改進實驗，提升實驗效果，使得實驗教學在解決教學疑難問題中發(fā)揮積極作用，將是一件十分有意義的事。文章結合實際教學，用大量的實例，通過改建實驗，增設創(chuàng)新實驗，很好地解決了教學中的疑難問題。

【關鍵詞】創(chuàng)新實驗;解決疑難;探究

一、疑難實驗的定義

從實驗效果和成功率來定義，疑難實驗是指成功率低的、效果不明顯的、實驗現(xiàn)象與理論不符的、現(xiàn)象呈現(xiàn)所需的時間太長的、環(huán)境不適合的實驗。如教材中“海波的熔化”實驗，海波在熔化過程中溫度保持不變是很困難的，因此屬于成功率較低的疑難實驗。

從實驗目的的達成來定義，疑難實驗是與學生認知水平不匹配、與學習內(nèi)容脫節(jié)、方法無法體現(xiàn)的實驗。如“空氣中氧氣含量的測定”實驗，從實驗開展的條件來看不存在疑難問題，但從實驗目的的達成來看，這就是一個疑難實驗了。因為這個實驗包含著諸多的科學方法，如間接的測量方法、估算方法、轉換法等。原教材中的實驗完成后，學生無從下手，與學生的認知水平脫節(jié)，更無法應用眾多的科學方法進行分析。

二、初中科學疑難實驗問題的成因

科學是一門實驗學科，科學的基本定律是在實驗的基礎上歸納出來的?？茖W離不開實驗，科學教學同樣也離不開實驗。脫離了實驗，學生對許多現(xiàn)象和概念就會難以理解。實驗是科學課程的一個重要組成部分，雖然做好實驗不是一件輕而易舉的事情，但實驗有它自身的特點和規(guī)律，只要我們認識了這些特點和規(guī)律，很多難題自然就迎刃而解了。下面就分析一下初中科學疑難實驗的成因：

三、科學實驗創(chuàng)新的總體思路

四、初中科學疑難實驗問題的有效解決

（一）精選器材，獲得良好實驗效果

“儀器本身的缺陷”是形成疑難實驗最核心的影響因子，解決的策略重在“儀器的改換”。對于“儀器不適合”這一具體因素，對策是：“利用新材料”改進實驗儀器或“用其他材料”更換實驗儀器。對于“制作不易”，具體對策是：“選用身邊的材料”自制實驗儀器，讓實驗變得簡單，容易操作，同時也能更好地揭示實驗的本質。

下面讓我們來看一個案例。

案例1：大氣壓系列創(chuàng)新實驗——覆杯實驗的改進

教材中使用的覆杯實驗是用紙片蓋住的，但時間一長紙片由于會被水潤濕而導致脫落，因此我們進行了改進。

實驗器材：塑料吸鉤、鉤碼、玻璃瓶、裝水的透明水槽、塑料水槽（四邊用鐵絲鉤住，形成一個類似于籃子的容器）。

操作方法：

1.將玻璃瓶內(nèi)裝滿水，用塑料吸鉤緊緊封住，水不落下（學生感受大氣壓的存在，好奇！）

2.在掛鉤上懸掛空水槽，水槽不脫落;

3.向塑料水槽中不斷添加鉤碼，水槽不脫落（學生感受大氣壓的大小，驚訝！）

4.繼續(xù)添加鉤碼，直至將鉤碼拉下的瞬間（學生感受大氣壓的大小，驚嘆！）

5.測出此時塑料水槽和鉤碼的總重及塑料吸鉤的直徑，大致估算出大氣壓的值（學生信服）。

（二）優(yōu)化操作，改進實驗方法

“選用的方法不妥”是形成疑難實驗的一個影響因子，解決的策略重在“方法的改變”。如通過改進操作方法，優(yōu)化實驗步驟來解決疑難問題。

案例2：“滑動摩擦力的測量”創(chuàng)新實驗

教材采用勻速拉彈簧秤測量摩擦力的方法，由于很難做到勻速拉動，示數(shù)不穩(wěn)定，而且不是勻速直線運動狀態(tài)下，摩擦力不等于拉力，說服力不強。

改進的實驗方案1。

做法：用電動玩具拉動木塊做勻速運動（圖2）。

改進后的優(yōu)點：把測力計固定不動，便于讀數(shù)。

改進的實驗方案2。

做法：在桌面上放一木板，將木塊置于木板上，彈簧測力計固定，另一端掛在木塊上。拉動木板，木塊和木板之間任存在相對滑動，彈簧測力計的示數(shù)反映出了滑動摩擦力（圖3）。

改進后的優(yōu)點：把測力計固定不動，便于讀數(shù)。拉動木板無須控制目標做勻速直線運動，無論如何拉動木板，彈簧測力計的讀數(shù)都不變。

（三）鋪設實驗情境，突破教材難點

在科學教學中，給學生創(chuàng)設體驗、尋找、再現(xiàn)科學情景，能夠激發(fā)學生學習科學的興趣和求知欲，培養(yǎng)和提高學生的思維。例：“液體壓強與流速的關系”一課，教材上采用兩船并行相撞為素材，但課堂不可能制造“撞船”的真實情境，很多教師是用flash等課件模擬的，筆者認為仍然不夠直觀。我們通過創(chuàng)新實驗彌補，并利用實驗引導分析，收到了很好的效果。

案例3：“液體壓強與流速”創(chuàng)新實驗

實驗器材：透明玻璃水槽（裝水）一個、兩個乒乓球、去除底部的塑料飲料瓶（2.5L）一個、玻璃導管一段、橡膠塞一個。

操作方法：

1.將塑料飲料瓶去除底部，再扣上塞緊打孔后的橡膠塞，在橡膠塞內(nèi)插入一個玻璃導管;

2.在水槽重裝入水，水面上放置一個乒乓球;

3.在塑料內(nèi)裝水，將玻璃導管的開口對著乒乓球的一側噴出水流，觀察此時乒乓球的運動。

4.將兩個乒乓球放置在水面上相聚一定的距離，在塑料內(nèi)裝水，將玻璃導管的開口對著兩個乒乓球的中間噴出水流，觀察此時兩個乒乓球的運動。

分析現(xiàn)象：先放一個乒乓球演示實驗，當瓶子往左移動時，乒乓球A處的水流速度比B處的大，B處水對乒乓球的壓強比A處水對球的壓強大，所以乒乓球隨著瓶子也往左移動。從而得出結論：水的壓強隨流速的增大而減小。

再放兩個乒乓球演示兩船相撞的實驗。

實驗改進后的優(yōu)點：該實驗所用器材簡單，可重復利用。實驗現(xiàn)象生動、有趣，能夠激發(fā)學生的思維，通過觀察、探究、分析得出結論。

學生探究了液體壓強與流速的關系后，我們馬上再來探究氣體壓強與流速的關系，這時利用一個創(chuàng)新實驗，可以大大地保持學生高漲的學習熱情和探究欲望。

（四）在創(chuàng)新實驗中關注學習行為，提升能力

怎樣在實驗教學中提升學生的創(chuàng)造能力？

把理解知識的過程提升為進行創(chuàng)造的過程，具體做法是：將演示實驗改為探究性實驗，讓學生充分地動腦、動手、動口，發(fā)揮學生的主體作用，從而有利于學生創(chuàng)造性思維的激發(fā)。

“問題”與“疑問”是探究式學習的起點，也是探究式學習的一個基本特征。在初中科學教學中，當一個問題解決，通過實際操作會出現(xiàn)新的問題，再思考解決問題，使學生感受到成功的喜悅，調(diào)動學生學習的積極性。同時創(chuàng)設發(fā)現(xiàn)問題情境可以把抽象的問題具體化，深奧的道理形象化，枯燥的知識趣味化，從而激發(fā)學生發(fā)現(xiàn)問題的欲望和探究問題的熱情，為學生發(fā)現(xiàn)問題和探究問題創(chuàng)造條件。通過不斷創(chuàng)設發(fā)現(xiàn)問題情境，激發(fā)學生的探求精神。

（五）挖掘生活素材，設計學生喜歡的小型探究實驗

案例4：啤酒瓶搭檔壓力鍋——蒸汽輪機創(chuàng)新實驗。

教材中雖然沒有專門介紹蒸汽輪機，但在講述核電站、燃煤電廠發(fā)電原理時，都要涉及蒸汽驅動蒸汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電等過程。為了讓學生大致了解蒸汽輪機的工作原理，可指導學生自己動手做一個簡易的蒸汽輪機模型。

器材：2個鋁制啤酒罐（或其他鋁制飲料罐）、一次性筷子、剪刀、鋼釘、壓力鍋、煤氣灶。

制作方法：

1.用剪刀在啤酒罐上剪出一個直徑約為5cm的圓片，在圓片中心用鋼釘鉆一個小孔，孔徑比一次性筷子的直徑略小。

2.用剪刀在圓形鋁片周邊每隔1.5cm的地方沿半徑方向剪一個切口，如圖5。

3.用手小心地將圓片剪出的各個葉片朝同一方向扭轉約40°，做成葉輪，如圖6，并將一次性筷子穿過葉輪中心的小孔。

4.將另一個啤酒罐的底部剪去，再剪出對稱的2片長約8cm、寬約4cm的窄長的鋁片作為支架，啤酒罐開口部位的朝向與2片鋁片平行。在鋁片的兩端用鋼釘各鉆一個小孔，孔徑比一次性筷子的直徑略大。如圖7所示，將葉輪與支架組合在一起。

5.把底座的開口套在壓力鍋的噴嘴上，不蓋限壓閥，如圖8。

使用方法：

1.壓力鍋內(nèi)裝少量的水，置于煤氣灶上加熱;

2.當鍋內(nèi)水沸騰，蒸汽從噴嘴射到葉輪上時，葉輪就會高速旋轉起來。

溫馨提示：當壓力鍋產(chǎn)生蒸汽時，實驗者應與壓力鍋保持一定的距離，防止被高溫水蒸氣燙傷。

五、結束語

最后讓我們用陶行知先生的話來一起勉勵：“做”是核心，主張在做上教，做上學。強調(diào)“從先生對學生的關系上說，做便是教;從學生對先生的關系上說，做便是學”。個人的力量雖然微薄，但是只要我們堅持，潛心研究，一定可以通過改進實驗較好地解決初中科學中的疑難問題。

【參考文獻】

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