改进教材实验 提升实验教学有效性

改进教材实验提升实验教学有效性徐承翔【摘要】实验是科学的灵魂，有效的科学实验教学，不仅可以使学生获得科学知识，而且有利于训练学生的科学方法，培养其实验能力和创新精神，使其养成严谨求实的态度、追求真理的科学精神，形成科学的价值观。

因此，实验教学的有效性在科学课堂教学有效性中显得尤为重要。

深入研究教材中的实验，有些可以挖掘实验的探究点，培养学生探究意识和能力；由于器材、实验条件等原因无法在课堂上进行的实验，可以改进实验器材，让学生亲眼目睹，加深学生对科学事实的理解，启发学生思维；有些可以改变实验教学方法，以生为本，让学生自己主动习得，实践过程中能更加深学生对实验原理的理解。

【关键词】改进实验提升实验教学有效性初中科学课程，作为综合理科课程，是以实验教学为基石的学科。

实验教学在科学教学中有着重要的作用：启发学生思维、调动学生积极性、建立概念、揭示规律、解决疑难问题、培养以实验为基础的思想方法和科学修养。

初中科学教材中科学实验类型多样、内涵丰富。

有效的科学实验教学，不仅可以使学生获得科学知识，而且有利于训练学生的科学方法，培养其实验能力和创新精神，使其养成严谨求实的态度、追求真理的科学精神，形成科学的价值观。

但也教材中也有一些实验由于器材、实验条件等原因，实验的可操作性或实验效果会受影响。

如果教师能根据实际创造性地运用教材中的实验，或者加以改进，使其更好发挥培养学生的科学素养的作用，就更加能体现新课程理念。

因此，科学实验教学中“创新”、“有效”是提高实验教学有效性的一个切入点，如何利用好教材中的演示实验，多角度的挖掘实验教学，促使学生能力发展，是教师要思考的重要问题。

一、挖掘演示实验的探究点，从“演示”到“探究”，培养学生探究意识和能力。

科学探究是一种重要的学习方式，实验探究是培养学生探究能力的一个有效途径。

教师在教学过程中如果可以挖掘实验中的探究点，以实验为载体，留给学生足够的时间和空间，提出问题，检验想法，交流和讨论，那么演示实验不会简单地停留在教师的表演，学生实验也不会简单地停留在技能的模仿，学生通过亲身经历和实验，证明自己的假设或观点，可以培养学生科学素养，这才符合学生发展的要求。

【案例1】《探索碱的性质》（浙教版《科学》第五册第一章第三节），教材安排的活动：1、在2支盛有NaOH溶液的试管里分别滴入几滴紫色石蕊试液、无色酚酞试液，观察试管里的溶液发生了什么变化。

用pH试纸试验，NaOH溶液能使pH试纸呈什么颜色？2、用Ca(OH)2溶液重复上述实验，观察产生的现象是否相同，并记录。

上述活动通过观察NaOH溶液和Ca(OH)2溶液使酚酞试液、石蕊试液变色情况的共同点，得出碱溶液使指示剂颜色变化的规律。

为了使学生进一步明确碱溶液使指示剂颜色变化规律的本质原因，即指示剂颜色变化和OH-离子有关，也为了启发学生思维，让学生体验探究的过程和方法，注重对学生科学素养的培养，对教材的这一实验活动做了如下变动：（一）用pH试纸测定NaOH溶液的pH值，结果pH>7。

让学生观察NaOH溶液能使石蕊试液变蓝、使酚酞变红。

（二）提出“你认为是NaOH溶液中的什么粒子（H2O、Na+、OH-）使石蕊试液变蓝？并设计实验来证明”。

（学生要提出猜想、设计控制实验条件的对照实验、对实验现象和结论做出解释。

学生在这个探究实验的设计过程中，因为实验带有明确的目的性，实验的结果要反过来验证先前的假设，所以实验的设计、实际操作过程不能干扰对这种假设的检验，要求学生仔细分析实验设计的步骤、原理、方法，明确哪些不当的操作可能会引起对实验的干扰，因此这样的探究过程加深学生对实验目的、实验原理、实验方法的认识，同时初步学会了怎样设计对比实验，怎样控制相关变量。

）（三）用pH试纸测定Ca(OH)2溶液的pH值，结果pH>7。

学生根据（二）的探究结果，推测Ca(OH)2溶液使酚酞试液、石蕊试液的变色情况，并进行实验验证。

在这样的探究实验的基础上，学生除了可以推论得出碱溶液使指示剂颜色变化的规律，同时也明白是碱溶液中的OH-，使指示剂变色，则不溶性碱就不能使指示剂变色，且只要有OH-的碱性溶液也能使指示剂发生同样的变化。

比起教材中直接观察NaOH溶液和Ca(OH)2溶液使指示剂的颜色变化来总结规律，改变后的教学活动，对学生体验科学过程，掌握科学方法，形成控制实验条件的意识和科学探究能力，形成正确的观念，具有非常重要的意义。

【案例2】《探索碱的性质》教材中还有一个活动：1、在2支分别盛有3毫升氢氧化钠稀溶液的试管里，各滴加1滴酚酞试液，再分别向2支试管里逐滴加入稀盐酸和稀硫酸，边滴边振荡，直到红色刚好褪去。

2、用滴管吸取反应后的溶液滴在蒸发皿中，在小火上烘干，蒸发皿上留下了什么？上述活动的内容1，通过酚酞颜色变化，为了向学生说明碱能和酸反应；内容2，通过观察蒸发皿上留下的物质，说明碱和酸反应生成盐。

基于碱能和酸反应，在教材上一节内容《探索酸的性质》中已经讲过；内容2中，蒸发皿烘干后留下的白色物质一方面现象不是预期的那样明显，另一方面也不能马上确定其为何物质。

因此对此实验再做修改。

（一）试管中加少量Cu(OH)2（蓝色固体），加入稀HCl，学生观察到蓝色固体消失，溶液变蓝色。

说明碱和酸发生反应了。

（二）试管中加入2毫升NaOH溶液，再加入稀HCl，此时学生没有观察到明显现象。

提出问题：你有什么方法来证明NaOH溶液（碱）和稀HCl（酸），确实发生反应了？（学生可以利用上一个活动中指示剂颜色变化来设计实验，但是要考虑选用哪种指示剂，以及该指示剂先滴加入酸溶液，再加碱溶液反应，还是先滴加入碱溶液，再加酸溶液反应的先后顺序。

比较几种方法的优缺点。

）（三）解决上述问题后，选用大家认为比较好的方法——“选用酚酞做指示剂，滴加到碱溶液中，在变红的溶液中滴加稀盐酸，当溶液的颜色变为无色，就可以说明碱和酸发生反应了（如下图所示过程）”，继续设置问题引导学生探究。

问题：1、当溶液变为无色时，氢氧化钠反应完了吗？2、这时盐酸是否和氢氧化钠恰好完全反应，也没有剩余了？3、怎么证明盐酸是否有剩余？（学生要借助酸的性质来设计实验，达到温故知新的效果，也得到方法上的收获。

）用指示剂的颜色变化来反映化学反应是否恰好完成，这是一种方法，教材是通过演示实验，其中隐含这种方法，但对学生来说不一定理解很深刻。

将这个演示实验变为探究性实验，学生通过讨论、设计实验、比较实验的优缺点，最后确定一种较好的方法，对学生来说，经过这样多样化的思维，多种观点的碰撞，争论，比较，而获得正确经验的过程，是学生主动、独立、独特的学习过程的经历，可以培养学生思维能力和创新精神。

《科学》教材中还有很多类似的表面上看属于验证性的实验，但我们都可以挖掘其中适合学生去探究的内容，培养学生探究的习惯，不是为探究而探究，而是让探究的过程和方法成为学生思考和解决问题的一种手段和方法。

二、改进实验器材，从“讲”到“做”，加深学生对科学事实的理解，启发学生思维。

科学实验可以让学生观察，可以让学生亲自动手做实验，这对学生来说是一种享受，也是对科学知识的理解和体验的过程。

《科学》教材中大多数实验可操作性强，实验效果也明显，对学生的学习也起到重要的引领的作用。

但是也有一些实验，受客观条件限制，在课堂上不能直接进行，导致一些教师对教材实验“以讲代做”，而且认为，教师把实验给学生讲懂了，一样可以达到做实验的效果，还可以省去很多麻烦。

也许很多实验只讲不做，学生也能懂，其原因在于利用了学生的想象。

学生对实验的想象能力也是基于学生的实验经验，学生的实验经验越丰富，对实验的想象能力也越强。

但是学生科学实验的直接经验是非常不足的，他们对实验的想象很容易走样、变形，严重的甚至导致形成迷思概念。

因此我们要创造条件，变“讲”为“做”，更好的是创造条件，由老师做演示实验变为学生独立实验，在动手实践过程中习得新知。

让学生通过亲自操作、观察，获得更丰富的直接经验，使学生的实验能力、观察能力、思维能力等多种能力得到进一步发展。

【案例】第四册第三章第5节“植物蒸腾作用快慢的影响因素”实验，教材给出的方案如图所示。

通过实验中水银柱的上升及上升的快慢比较，让学生感受蒸腾拉力的存在（水银柱上升），以及探究蒸腾快慢的影响因素（不同条件下水银柱上升快慢比较）。

在实际教学中，用水银等材料来完成该实验比较难实现，只能用教材的图示来“讲”实验。

但这样“讲”实验只能让学生凭想象去理解这个实验，而实验现象是否就是按照教师所说，实验过程中会出现什么样异常现象，整个实验是否就这样顺理成章等，没有实践的过程可能就失去了很多生成的精彩。

学生没有亲自操作和观察，不利于激发学生思维，不利于学生理解科学知识的内涵和外延。

因此，经过多次次试验，对教材的实验做了如下改进，让它成为课堂上可操作、可展示的实验，收到了良好的效果。

改进后装置如图。

广口瓶带双孔胶塞，实验时瓶内内装满水，塞上双孔胶塞，桉树枝条通过一个孔伸入水中，另一个孔中的长颈漏斗内能保持一段水柱，且液面滴加一滴食用油（防止水分从长颈漏斗蒸发）。

每次实验，调节长颈漏斗内水面在同一高度，分别在室内阴凉处、室内吹风机吹冷风情况下、将桉树枝条用塑料袋扎住、室外阳光下，相同时间内（2分钟）学生观察液面下降的高度，实验效果非常明显。

利用改进后的装置，能将教材中以往只讲不做的实验做给学生看，学生能亲眼目睹几分钟内管内液面下降有那么多，水分的散失，除了通过植物的叶，不可能再从其他地方以水蒸气的形式散失到空气中去。

学生对植物叶的蒸腾作用、蒸腾作用快慢与环境条件的关系有了更直观的更真实的感受。

并且在这个改进实验的启发下，学生还设计了证明蒸腾作用其他方法，比如，比较一段时间前后装置的质量变化可以说明植物在散失水分，或用直径更小的玻璃管可以使实验效果更佳等。

像这样我们能让植物蒸腾作用这种自然界真实存在，但不易直接观察到的现象在课堂上通过实验给学生直观展现，让学生对科学的认识从感性到理性，科学实验提供了可靠的源泉和推动力。

三、改变实验的教学方法，从“教会”到“习得”，加深学生对实验原理的理解。

一些重要仪器或稍复杂的仪器，对仪器自身结构原理的理解，是学生掌握仪器使用方法的前提，也影响学生对相关实验过程的理解和掌握。

根据现代学生认知能力的变化和特点，我们要改变以往对仪器的菜单式教学方式，教师自己以为对仪器结构原理非常了解和熟悉，上课时只要把全部要点都教给学生，就能很好地把学生教会。

可曾想，教师滔滔不绝地讲授，学生只是干巴巴坐那里听，并没有真正参与到学习中来，所以才会出现所谓的“难点”，即教师教了还有很多学生不会。

现代教育强调生本教育，我们要让学生真正成为课堂的主人。

如果能根据各类仪器的特点采用多种方式，让教师少教，而学生多学，让学生自己习得，通过自己的实践获得真知，学生的收获会更多。