科学实验改进与创新

科学实验改进与创新
在上初中科学教材得实验时,我们往往会遇到实验失败或者不良得现象。

比如，实验现象与教材上得不一致，或者产生与实验原理不一致甚至相反得情况；也会瞧到因为实验过程混乱而导致实验失败。

有些就是因为实验装置缺失从而使实验流于形式，有得就是实验装置过于繁琐,教师不愿意实验,最后就是以教师讲授知识让孩子记住背熟得……如何让实验更好地展现在学生面前,凸显科学实验现象、实验过程,帮助学生建立科学概念、科学规律,使实验服务于教学,激发学生得学习兴趣。

这些都值得我们探讨研究。

一、改进实验试剂,呈现实验现象
在科学实验中，我们通常根据“实验目得―实验原理―实验器材与试剂―实验步骤―实验现象―实验结果―实验结论”等顺序展开实验教学，一般都能收到较好得教学效果。

但就是，教师往往关注实验原理与实验步骤,忽略了对实验试剂得选择,对实验试剂得浓度、实验试剂得种类没有详细考虑，结果出现与教材实验现象“相反”或“不如人意”得现象。

实验1 光合作用需要光――碘液检验淀粉
事件回放一些年轻教师,在做“绿叶在阳光下制造淀粉”得实验时,取经过暗处理并光照4小时得天竺葵,用水浴法并经酒精脱色,充分漂洗后,向叶片滴加溶质质量分数为３%、
5%、1０％得碘液，发现叶片变为棕黑色，并没有教材上所说得显示蓝色。

教师说,这就是由于淀粉太少所致。

实验分析主要就是这些年轻教师经验不足,选择得试剂浓度太大,而不就是淀粉太少，结果显示得就是碘液得颜色。

若就是淀粉过多,我们用碘液甚至固体碘放在馒头上,结果明显变蓝色,所以不就是淀粉过多得原因。

实验改进采用20０９年温州市科学中考卷得实验探究题第３1题得做法,取经过暗处理并光照4小时、脱色、漂洗后得叶片,分成四组,将溶质质量分数为０、０2%、0、04％、0、06%、0、08％得碘液分别滴在各组叶片上,结果发现只有滴加0、04%得碘液得叶片,其颜色变为了预期得蓝色。

优点实验现象明显,实验材料节省,效果好，可以有效激活学生对实验得兴趣，从而有效提高教学质量。

建议浙教版《科学》教材在本实验中给出“碘液得浓度为0、０4%以及滴入1～2滴得碘液”得说明。

反思作为科学教师,在做一个复杂得实验,哪怕就是一
个简单得实验,我们自己都要预先进行实验。

在选择实验材料时，应该从不同得角度去选择,比如从干燥程度、浓度、氧化程度、含杂质得比例、酸碱性等角度去思考。

二、改进实验操作,凸显实验过程
在实验设计中，应尽可能选择操作简单、方便、安全得实验,实验装置简单易学,实验条件易于控制，便于初中生操
作，实验时间也较为合理，利于课堂教学，涉及得仪器设备易于取用等。

但教学中一些教师为了节省时间，对实验仪器、实验装置、实验步骤、实验操作等没有深入考虑,只就是按照教材上提供得设计,没有深入研究,结果往往失败，继而自圆其说，还要求学生记住实验现象与实验结论。

实验2 熔化与凝固实验改进
事件回放在晶体熔化得实验中，教学实践中主要出现两种现象:一就是用海波做熔化实验，但就是实验过程中“海波熔化温度不变”没有显示出来,而且耗时也较多，甚至失败也很多；二就是一些教师采取“冰熔化代替海波熔化”实验,观察发现冰在熔化过程中比较缓慢,且过程明显。

同时，学生用温度计可以测出冰熔化时得温度,固液共存得状态也很明显,而且不用加热,简单明了,画出得曲线图有一段明显得“水平线”即熔化过程。

可惜得就是水凝固做不成。

实验分析第一类教师失败得原因就是海波量过少，导致熔化过程一闪而过不明显。

同时,这些教师实验前准备不够,采用冷水加热,导致时间过长。

第二类选择冰块熔化,过程明显，但就是水凝固就做不成了,因为我们上课一般在夏季,课堂上很难实现,即使在冬季,在短时间里也就是不容易做到得。

实验改进放入更多得海波，约为大试管容积得三分之一;计时间隔稍短一些,教材上采用得就是３0秒，建议每10
秒至20秒,比如１5秒读数一次,并记录海波熔化得情况,以及固液变化情况。

熔化之后,教师一边引导学生归纳总结海波熔化得特点,一边让海波慢慢冷却,节省时间。

优点改进后,这两个方法都能提高实验成功率,实验过程很简单,现象很明显。

反思改进实验就是因为原实验熔化过程太快了,熔化过程不明显,几秒钟就过了,整个实验得过程需要1５分钟以上,尤其就是对平时实验不够重视得学生,需要更长得时间。

但就是,海波熔化采用水浴法加热,作为科学实验得一种基本技能，教材在本节中选择海波作为晶体熔化得试剂自有其道理，因为在八年级《科学》得光合作用实验中,仍然用到水浴法加热,而且光合作用实验更加复杂,要求更高。

因此，本节得水浴法加热也为后续学习打下基础,建议选择海波熔化。

当然，在海波熔化得基础上,增加冰得熔化、萘得熔化等实验,为拓展学生思维就是有很大帮助得。

三、科学设计实验，引发认知冲突
科学性就是科学实验教学得基本原则,它不就是变魔术，也不就是演员表演,必须实事求就是,遵循自然规律，不弄虚作假。

科学实验设计也就是如此,必须遵循科学本质，能准确地验证科学原理,并能得出科学结论,同时，实验设计也要考虑学生得前概念干扰,符合学生得认知规律，培养学生实事求就是得科学态度。

如果一个实验设计违背了科学规律，不符
合实验要求,其就没有创新得价值。

实验３空气对流实验得设计
事件回放浙教版教材八上第２章第一节《大气层》中关于空气对流，教材设计了这样一个实验:在烧杯中加入适量得水,用酒精灯加热。

烧杯中得水会流动吗?空气受热时,就是否也会与烧杯中得水一样流动起来呢？点燃一段线香,横插在橡皮泥上,把一只大号烧杯倒扣在桌面上，线香置于中间。

根据上面两个活动，您能得出水与空气得对流运动规律吗？如果能,请在图1中用箭头表示出空气对流运动得规律。

实验中出现了两种现象:当线香燃烧处靠近烧杯壁时，学生能够瞧到线香得青烟沿着烧杯内壁做循环对流;当线香处于中心得时候，线香得青烟对流路径比较乱。

可惜教师没有把这两个现象提出来进行分析。

实验分析教师没有事先考虑实验得操作顺序，应该先做靠近杯壁,形成单向环流现象,便于学生分析,再做中心得,出
现双环流现象,再引导学生分析就比较好理解。

所以,实验得操作顺序也就是影响实验教学得一个重要因素。

但即便就是这样做了,仍然难以理解对流得原理。

实验改进如图２所示，用铁丝把线香提升到烧杯壁中部位置，点燃线香，观察到线香得青烟徐徐向上。

此时，点燃酒精灯,将会观察到青烟徐徐向下。

教师可以追问,为什么青烟本来就是向上得,酒精灯点燃后瞧到青烟向下?学生思考
后发现，这就是由于加热部分得空气受热膨胀密度变小而上升,右侧得空气温度变化不大密度相对大一些而下沉。

就这样,周而复始,不断对流。

或者把装置改为如图3所示,点燃线香，瞧到线香得青烟徐徐上升,此时，点燃酒精灯，将会瞧到青烟徐徐向下并向U 形管右测上升,直到青烟离开右侧管口。

改进后得实验现象使学生非常兴奋,也很容易找到产生对流得原因。

优点本实验突破了教材中原实验设计,激发学生得认知冲突,解开了学生由于前概念(生活中青烟就就是上升得)所带来得困惑。

因此，本实验能准确地验证科学原理，即空气对流引起青烟流动变化,促使学生得出科学结论。

建议教材对此实验作一些修改。

反思线香燃烧放出青烟，徐徐上升,这就是什么原因？就是青烟密度较小上升,还就是空气受热密度变小上升而促使青烟上升?学生对此产生得困惑:就是受日常生活中得现象烟总就是上升得，遇到烧杯底部受阻自然改道向下,可能就是青烟自身原因。

如果这样理解,学生就没有真正搞清楚对流得原因。

四、加强原理分析,突出科学本质
科学原理对初学者来说就是比较抽象得,尤其就是概念建构得时候,学生对于严谨得科学概念往往理解不够。

这就需要
教师通过不同得教学策略来解决学生得前概念，建立新得科学概念,而实验就是科学概念建构得一个重要方法。

所以,需要教师充分挖掘科学原理得内涵,通过实验展示出来。

但就是，一些教师为了节省时间,不做这些实验,而就是采取照本宣科得方式,要求学生把结论、现象等记住,学生瞧起来就是懂得，实际上还没有深入理解概念,结果还就是影响了教学效果。

实验４浮力方向得实验
事件回放关于浮力方向得教学，大多数教师一直就是采用二力平衡得原理,与重力方向相反。

经常不做实验,而就是通过受力分析图,组织学生讨论、师生互动来解决这个问题。

实验分析“浮力”相对于“力”来说,就是一个下位概念,浮力概念要从属于力得概念。

我们可以采取力得三要素来引导学生组织浮力概念得学习,通过实验教学得方法,帮助学生建构浮力得概念。

实验改进能否利用实验把浮力得方向直观地展示出来呢？我们可以引导学生回顾重力方向得实验,利用重锤线把重力得方向演示出来。

受此启发,我们可以利用一个塑料球,系上一根细线,另一端固定在烧杯底部,使烧杯不断倾斜，会发现细线一直就是竖直向上得,如图4。

优点浮力方向能够显性地表示出来,学生比较容易理解。

反思充分挖掘概念中得基本要素来设计实验,突破难点。

五、开放实验思路,启迪学生思维
实验6 地球形状模拟实验
事件回放既然有“天涯海角”,我们在地面上为什么总就是走不到边?为什么远去帆船得船身比桅杆先消失？教材设计了这样一个活动:把篮球与木板置于同一水平视线上,如图5，把铅笔头竖直朝下,分别由A向B与由Ｃ向Ｄ移动,观察铅笔得长度与铅笔头随位置得变化而发生得变化。

通过此活动,我们知道海面上远去得船只船身比桅杆先消失得原因就是什么。

实验分析试想,“海面上远去得船只船身比桅杆先消失得原因就是什么？”难道这就能说明地球就是一个球体?这个现象说明地球就是“不平得”,就是“弧形得”,就是“波形得”,也可能就是“球形得”……基于此,教材上得实验设计显得比较单一,不免让学生感觉到地球要么就是球形得,要么就是方形得,二元选择显然欠妥。

实验改进教师为学生提供了更多得材料,比如平直得木板、篮球、橄榄球、波形体、长方体等不同形状得物体,让学生体验“海面上远去得船只船身比桅杆先消失”得现象。

学生可以排除“就是方得”还就是“波形得”等形状。

优点这样设计得实验比较开放，学生在选择不同得物体
来进行实验得时候，就是在不断地建构自己得概念――地球不就是方得,也不就是波形得,可能就是圆弧形得、球形得。

建议教材在设计该实验时,对实验得物体作开放处理。

实验就是科学研究得基础,我们在科学探究中提出得假设或猜想一般都要设计实验来进行验证。

在实验教学过程中,我们引导学生仔细观察实验现象,记录、整理与分析实验数据，在对实验现象认真地分析与判断得基础上，得出科学结论。

如果实验设计不严谨,实验现象不明显，或者实验现象与要验证得科学原理相反，导致实验失败，就降低了教学效果,也就失去了实验设计得价值。

因此,科学实验必须保证实验原理清晰、实验现象明显、实验结论科学。