初中科学实验教学的探索

2019-03-26 16:14:40

“科学的原理起源于实验的世界”“知识应该从实验中来,实验是最好的老师”。初中科学课程标准指出:“教学中应重视观察和实验,使学生通过观察和实验来理解和掌握自然科学的概念、原理和规律”。在目前使用的教材中,仅学生实验就有六十多个,而教师演示实验有几百个之多,还有许多实习和“探索与研究”。目的是让学生在观察和实验中形成感性知识,激发学生的学习兴趣,训练学生的动手操作能力,培养学生的思维能力和创新精神。笔者在平时的教学中,努力根据学生的认知特点及心理特征,发挥学生的学习主体作用,充分挖掘教材内容,利用现有的实验器材、条件,做到精心设计、巧妙安排各类实验,真正使实验教学与传授科学知识结合,为训练学生动手操作能力服务,从而不断培养学生的创新意识和创新精神。为此,我们在实验教学的实践中作了一些尝试和探索。
  
  一、借助演示实验,设置教学悬念,激发学生学习兴趣和求知欲
  
  在初中科学教学中,实验对学生具有无穷的魅力,特别是刚接触实验的初中生这方面表现得尤为突出。凡是课堂教学中安排演示实验,学生总是十分兴奋,思维活跃,注意力高度集中。教师如果根据教材内容要求,借助演示实验,在新课教学时,通过演示实验进行导入,可以恰到好处地设置教学悬念,激发起学生求知欲望。则对培养学生的观察能力、思维能力和创造能力有极大的帮助。
  
  例如在学习“大气压强”这一内容时,教师先演示一个“瓶口吞鸡蛋”的有趣实验,以此来设置教学悬念 。我在课堂上首先提出这样一个问题:一个去壳的鸡蛋放在广口瓶上,究竟能否被瓶子吞下去呢?学生说:“不能”,并七嘴八舌地说了自己的想法,而我此时则坚定地说:“能”。接着演示,用一点燃的酒精棉花团放入广口瓶中,放在瓶口上的鸡蛋果然慢慢地被瓶子吞下去了。学生十分惊讶,带着强烈的好奇心,进入了对新知识的追求之中。
  
  又如,学习“二氧化碳性质”前,教师先设置一个悬念:把一支“空”的试管倒置放入盛水的水槽中,水能进入并盛满试管吗?学生的回答当然是否定的。但教师却说能。若要不信,请同学拭目以待。接着演示,把一支充满二氧化碳的试管倒置在澄清石灰水中,经过观察,不仅水能上升灌满试管,而且试管内的水产生了白色沉淀物。学生疑团迭起,纷纷提出疑问,教师笑而不答并指出:要解开这个迷,让我们一起来学习二氧化碳的性质。总之课堂教学中的演示实验确实能起到营造学习环境的效果,通过教师设置问题情境,然后激发起学生要想知道其结果的好奇心,最后通过教师的演示实验,有时可以让学生上讲台配合演示,真正地调动学生的求知欲望,从而引领学生兴致勃勃地投入到新知识的学习与探索中。
  
  二、重视实验过程的教学,培养学生观察、思维能力
  
  传统的实验教学,不论教师演示实验还是学生分组实验,我们关注的重点是实验的结果,至于在整个实验过程中对现象的发生、变化重视不够。这实际上与实现实验教学的目标是不相符的,因为实验教学的一个重要目标是“过程与方法”,强调通过各种实验培养学生学习科学知识、掌握科学探究的基本过程与方法,同时也有助于学生的思维发展与科学态度的形成。因而,我在平时的实验教学中特别关注实验过程,在实验全过程做到随时点拨,让学生去发现、去思考。
  
  实验重要的目标是培养学生的观察能力,要求学生在实验中观察事物的变化情况。并在此基础上进行归纳与总结。如光的折射实验,在讲台上放一只小盆(盆中无水),让学生站在适当的地方,沿着盆的上边往盆底部观看,仅能看到盆底边。问:“你见到盆底了吗?”“没有。”学生答道。这时徐徐在盆中倒清水,盆不动,学生的位置也不改变。随着水位升高,逐渐看到盆底,且面积越来越大。启发学生得出:光线从一种媒质(空气)进入另一种媒质(水)时 ,不是沿直线传播的,而是沿折线传播的。我们再倒入等量的另一种媒质(煤油或酒精),那么所见到的盆底面积是否相同?从而发现:光线从一种媒质射入另一种媒质时,入射角与折射角的大小关系与媒质的密度有关。
  
  再如在研究物体在液体中上浮的条件时,如果仅仅记住上浮条件的结论F浮>G物和阿基米德定律是不够的,这个不等式对上浮过程是成立的,但物体不会永远上浮,最后成漂浮状态时必定是F浮=G物。掌握这个变化过程,就可以掌握浮力知识的全部。我们设计了下列实验:取一长方形木块,称出其重量, 然后用钢丝按着木块浸没在盛水的量筒中,读出排水的体积并计算出排开水的重量(木块所受的浮力)。当拿开按在木块上的钢丝后木块上浮,在未露出水面时,观察量筒内的水面不因木块的上浮运动而发生变化。继而,当木块浮出水面,直到漂浮在水面上。这个过程中量筒内的水面在逐渐下降,木块所受到的浮力在逐渐减少,直到F浮=G物时木块就停止上浮运动,漂浮在水面上。从这实验全过程中可以得到启示,物体上浮运动可分三个阶段:沉在水底、上浮、漂在水面上。在这三个阶段中所受的浮力是不断变化的。如果说不观察物体上浮的全过程,那么物体在上浮过程中的浮力变化就观察不到了。“上浮条件”这个科学概念就不能真正建立起来。

  生动有趣的演示实验,学生在全过程中积极参与观察、思考,对于学生领悟科学道理,从未知到知之不断探索,不断前进,培养学生创造思维能力。
  
  三、设计探索性实验,培养学生的动手操作能力和创造性思维能力
  
  初中科学教材中设置的实验大多数为验证性实验,即通过实验的手段来验证某一科学概念和定律是否成立,这种传统的实验方法,对培养学生的创新思维能力是不够的。我们对教材中的演示实验和学生实验适当进行改造,变验证性实验为探索性实验。所谓探索性实验,是指利用已知的外加因素去干预研究对象,观察产生的结果,从中总结出规律的实验活动。教师积极引导,学生主动参与,在实验中寻找问题的答案。引导学生对新知识、新问题的探索。同时也有利于学生动手能力的训练和创造性思维的培养。
  
  如在大气压强的实验中,取一个空的矿泉水瓶子,用适当温度的热水加热瓶壳后,立即盖紧瓶盖。随后用冷水淋瓶壳,只听咯的一声,瓶壳瘪了。再做一次,当加热瓶壳后瓶子不加盖,用冷水淋后,瓶壳未变形。要求学生思考,从这两个实验中能说明什么道理?为什么一个瓶壳变形而另一个瓶壳不变形?是因为物体的热胀冷缩?还是因为……?学生用所学的知识来解释这个现象,议论纷纷,各述其理。最后得到由于“瓶内外大气压强不相等而造成的”科学道理。学生的思维得到充分的调动,从观察得到的现象中去探索科学知识、寻求真理。
  
  又如滑动变阻器,教师可指导学生进行探索性实验。要求学生通过一上一下连接的四种方式,分别进行探索实验。探索滑臂P点向左或向右移动时,串入电路中的电阻变化和电流表示数的变化。这里的P点移动为什么会引起电流变化?电流变化有什么特点?和哪些因素有关?需要学生边实验边思考。在教师的启发下,让学生在实验中不断探索变化中的新问题。
  
  四、优化设计实验过程,渗透科学思想和科学方法
  
  借助实验发现一个个自然科学规律。留给我们的不仅仅是规律本身,更包含着科学的思想和科学的方法。如果把自然科学比作丰富的宝藏,那研究自然科学的思想和方法就是开启这座宝藏的金钥匙,也是不断提高学生创新能力的内在要求。因此,教师应在实验过程中不失时机地向学生渗透研究自然科学的思想方法。