关于提高学生发挥实验教学有效性提高学生实验能力

【摘 要】提高学生实验能力是实验教学的重要内容。提高学生实验能力不是一蹴而就的，因此我们要从日常的实验教学活动做起，从基础入手，做到“润物细无声”。本文结合教学实践浅谈如何提高学生的实验能力。
【关键词】学生实验能力 实验教学 提高
1674-4810（2013）12-0130-03
捷克教育家夸美纽斯说：“智慧的开端当然不仅在于学习事物的名目，而在于真正知觉事物的本身。”初中生实验能力的获得主要依靠学生亲自参与实验。只要我们重视并加强了实验教学，给学生提供足够的参与机会，学生的实验能力就能够不断提高，同时使知识结构更趋完善，科学素养得以提高。

一、抓好实验基本操作的教学是提高学生实验能力的基础

科学是以实验为基础的学科，正确的实验操作是顺利完成科学实验的基本保证。这就要求学生必须掌握固体药品的取用、液体的倾倒和量取、胶头滴管的使用、物质的加热、气体的收集，电压表、电流表、滑动变阻器和简单实验仪器的使用。但由于多种条件的限制，中学生普遍存在实验基本操作和实验技能不过关的问题，学生实验时常犯这样或那样的错误。例如：测一块形状不规则小石块的密度。
实验步骤：（1）用托盘天平称出小石块的质量；（2）用排水法测出小石块的体积；（3）利用ρ=m/V求出小石块的密度。
在该实验中所涉及的基本操作：固态物质的称量、液体的量取、胶头滴管的使用。在实验过程中，出现了学生不调节天平平衡就把物体放入天平盘进行测量，用手捏砝码，手拨游码而不使用镊子，加减砝码随心所欲，量取液体时读数不准确，仰视或俯视，视线偏高或偏低，胶头滴管伸入量筒内，操作不规范，导致实验结果的准确率较低。实验技能的提高始于实验的基本操作，实验的基本操作是实验能力的基础。如果没有这个基础，实验能力就无从谈起。因此，教师要把科学实验基本操作的训练工作贯穿到中学实验教学的全过程。教学过程中每出现一种仪器，教师除了介绍仪器的规格、使用范围、正确的操作外，还应说明不规范的操作可能引起的实验误差及后果，或针对学生普遍易错的操作做正确的示范。图1是学生在“测量额定电压为2伏、电阻约5欧的小灯泡的额定功率”连接时的实物图。
在实验教学中进行严格的实验基本操作技能训练，能让学生正确、熟练地使用各种仪器进行简单实验，并随着课程的进展逐步加以巩固，这为以后正确应用实验方法获取知识，进行实验设计奠定基础。

二、培养良好的观察习惯和科学的观察方法是提高学生实验能力的前提

观察是认识事物、获取信息的最基本途径，也是最直观、最表象的学习方法。引导学生通过观察而获得感性认识，经过大脑的加工、分析，从而获得新知识的理性升华。观察是以视觉为主，融其他感觉为一体的综合感知。观察是认识的窗口，是思维的前提。对于事物，如果没有敏锐而细致的观察，就不能深入认识事物的本质。由此可见，整个观察活动乃至创造性的思维活动，在很大程度上取决于良好的观察习惯和科学的观察方法。而实验恰好能发挥学具的作用，把学生因新奇、好玩不自觉的观察活动转化为协同眼、耳、鼻、手多种感官的、有意识、有目的的观察活动，提高学生把科学知识应用于实际的能力。如：在讲二氧化碳实验室制法时，要求学生自己动手做以下实验：
让学生观察反应物的状态、反应物的类型、反应速度、反应现象等，找出反应速度适中，便于收集的一组作为实验室制取二氧化碳的药品，故选甲。
由于学生自己动手实验并进行观察、分析、归纳，得出结论，因而学习兴趣浓，信心足。有更多的机会进行操作，既便于学生观察、分析问题能力的培养，又有利于学生实验技能的提高。

三、指导学生进行实验设计是提高学生实验能力的重要手段

让学生进行独立的实验设计，是发展学生认识、提高实验能力的有效方法。指导学生设计实验前，教师要做以下准备：

1.创新问题情境，合理猜测，为设计实验打下基础

在设计实验之前，提出问题、预测这两个环节十分重要，它们是设计实验的基础。如：在“声音的发生和传播”一课中，要引导学生证实声音能通过空气传播，这就需要教师创设问题情境，引发问题，并启发学生对问题作出合理的猜测。如：老师手里生日贺卡的音乐是从哪个地方产生的？声音是怎样传到耳朵里去的？学生猜测：可能是通过空气传到我们耳朵里的？教师启发问道：你为什么认为声音是通过空气传播的？学生经过思索后回答：因为贺卡的小喇叭与我们的耳朵之间只有空气。教学到这里，启发学生设计实验的时机已经成熟，于是老师问道：小喇叭发出的音乐是不是通过空气传播到你们耳朵里的，有没有办法证明？“逼”着学生逆向思考：如果教室里没有空气，还能不能听到音乐呢？在学生设计实验的基础上，教师再演示将一只小电铃放在密封的玻璃罩内，接通电源使电铃发声，逐渐抽出玻璃罩内的空气，听听声音有什么变化？再让空气逐渐进入玻璃罩内，声音又有什么变化？使学生经历一次完整的探究学习体验。

2.适时提供材料，提高学生设计实验的能力

学生实验能力的提高与教学材料的提供时机密切相关。一开始就将全部材料放在学生桌面上，用材料启发、暗示学生设计实验的做法是不可取的。而应在学生设计实验的基础上，有需求的情况下提供材料，这样对学生思维的磨练更有益。如学了金属活动性顺序后，我设计了以下题目：现有金属锰、铁，请你设计实验来比较锰、铁的金属活动性并进行验证。学生设计了多种方法：把锰、铁分别放入盐酸中，若锰没有产生气泡则铁的活动性强，若锰也有产生气泡比较两者气泡产生的速度，速度大的活动性强；把铁放入氯化锰溶液中，若能置换出锰则铁的活动性比锰强，反之则锰的活动性比铁强；把锰放入氯化铁溶液中，若能置换出铁则锰的活动性比铁强，反之则铁的活动性比锰强等。在学生充分讨论的基础上，让学生根据自己的实验设计领取相应的实验材料加以验证。又如：市场上的黄金饰品很多，有些不法商贩以黄铜（铜、锌合金）冒充黄金进行诈骗活动。因为黄铜从颜色、外观上与黄金极为相似，所以很难区分。请设计实验方案加以鉴别。生1：取黄金样品少量放入稀硫酸中，若有气体产生，则为黄铜，无气体产生则为黄金。生2：取黄金样品少量放入硝酸银溶液中，若表面变为银白色则为黄铜，无变化则为黄金。生3：取黄金样品少量，放在酒精灯上灼烧，若变黑则为黄铜，不变色则为黄金。在学生设计好实验的基础上，再领取相应的实验器材，增强学生实践的机会。

3.树立严谨的科学态度，使实验方案更加完善

在实验教学中，教师一定要做到心中有数，全面考虑实验，如实验操作性怎样？怎样引导学生设计？当学生设计不完善时怎么办？实验时要注意什么？而学生在设计实验时，头脑中必须运用与这些问题有关的全部旧知识，并考虑使用哪些仪器，如何装配？选用哪些药品，怎样操作？以及实验中可能会出现哪些现象？能说明什么问题等。在这些方面，充分发挥学生的主体地位，让学生在质疑、互补中使方案趋于科学完善。如学习欧姆定律时，针对学生已学知识，提出问题：在一个电路中，电流、电压、电阻三个量之间有没有联系？学生议论、猜想。
生1：有关系。由于电压是形成电流的原因，电压越大，电流的动力将越大，电路中的电流也将越大。
生2：有关系。电阻越大，导体对电流的阻碍作用越大，电流将会越小。
师：你们的分析很有道理。但通过导体的电流与导体两端的电压以及导体的电阻究竟存在着怎样精确的数量关系呢？本节课将采用实验的方法来进行探究。由于探究的是电流与电压、电阻两个变量之间的关系，像这样一个量同时受到两个量影响的问题，在设计实验时应当注意什么？
生：控制变量法。
师：你能够说得更具体一些吗？
生：具体地说，就是在研究电流与电压的变化关系时，要保持导体的电阻不变，让电压发生变化，观察电流的变化；在研究电流与电阻的变化关系时，要保持导体两端的电压不变，让电阻发生变化，观察电流的变化。学生通过讨论，提出本实验必须分两步来完成。（1）保持R不变，研究I与U的关系；（2）保持U不变，研究I与R的关系。
师：要求学生设计实验方案，画出电路图。在设计时考虑：如何保持电阻或电压不变？如何测量电压或电流的大小？如何改变电阻或电压的大小？
生：我们设计的实验电路图如图2所示，研究I与U的关系，我们用一只固定的电阻进行研究来保持R不变，调节电压（用电压表测），观察电流（用电流表测），并且电压的调节可用改变干电池的节数，或者也可以利用滑动变阻器来改变导体两端的电压来实现。
生：研究I与R的关系，要改变R的值（可提供5Ω、10Ω、15Ω的电阻），要保持R两端的电压不变，同样可调节滑片的位置，这样就保证：当改变电阻R的大小时，通过调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数不变（即U不变），观察电流表示数变化。
明白实验思路后，经师生共同讨论，学生明白：要完成以上实验，还必须测量相关数据，特制定以下表3、表4。
引导学生仔细分析测量得到的数据中有什么规律，分析电压是怎样发生变化的，又是怎样影响电流变化的，同时还应考虑到实验会有误差，可能有的数据不一致，该怎么处理。根据因果关系及实验控制的条件，得出电流、电压关系的结论。从表3可知：电阻一定，电流与电压成正比；从表4可知：电压一定，电流与电阻成反比。至此，所有参与实验的学生均兴趣盎然，意犹未尽。教师不失时机地加以拓展：我们今天得出的电学基本规律，早在1827年德国物理学家欧姆通过实验研究已得出。当时欧姆在研究工作中遇到了很大的困难，如当时既没有电流计又没有电压稳定的电源，但他不是知难而退，而是勇于正视困难并解决困难，他的这项工作前后花了10年的时间。为了纪念他的伟大发现，后人把这一条重要规律命名为欧姆定律。

4.树立开放的课堂意识，使实验方案多样化

设计实验环节往往能展现学生的思维过程和创新能力。教师应善于抓住机遇，挖掘学生的创造潜质。如在指南针为什么能指方向中探究条形磁体哪里磁性最强？可以通过什么反映出来？教师应有意发散学生思维，除了刚才的方法，还有其他的方法吗？你们认为这些方法可行吗？学生会提出不同的实验方案。只要是可行的，都应给予鼓励和肯定，并让学生付诸实践。实验方案多样化，反映出学生思维活跃，教学才会精彩。
我们还要特别注重平时的“家常课”，将设计实验环节落实到每一节实验课中.只有长期坚持，学生的科学实验能力才有可能提高。

四、利用“第二课堂”开展实验是提高学生实验能力的良好途径

“第二课堂”主要是指课外活动或学科兴趣小组，大多以实验为主。这种活动形式，便于因材施教，发展学生的兴趣爱好和特长。它不受教学大纲和教材的限制，时间也较为机动。因此它是培养学生实验能力的一个重要途径。因为可以让学生自己创造条件、自己设计、自己动手、自己检验，变信息灌输为信息处理式的教育。
我们可以充分利用家庭生活用品来替代实验仪器，完成很多的课外实验。如：利用牙膏皮和脸盆做浮沉条件实验；利用纸折风车可以做成“灯泡上的风车”实验，来分析各种能的转化过程；利用可乐瓶、易拉罐、胶卷盒、塑料茶杯、注射器等可源于：论文参考文献标准格式www.618jyw.com
以做潜水艇、浮沉条件、大气压、小音箱、液化、沸点与压强关系等实验；利用鸡蛋壳、水垢、食盐、食用醋、生石灰、熟石灰、干电池中拆下来的碳棒、锌片、易拉罐、铁钉等，可以做水垢成分的鉴定、鲜蛋防腐、溶液导电等实验。这些实验既可弥补课堂演示实验中能见度低的不足之处，又能加深和巩固学生所学知识。
在开展课外实验时，要遵循“瓶瓶罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”的原则，利用生活中的“瓶、盆、杯、罐”等仪器，设计出简朴而实用的实验仪器，完成一些家庭小实验，激发学习兴趣，使学生体会到科学就在身边，使学生实验能力有所提高。如学习混合物分离后设计简易自来水净化装置及如何利用植物色素提取酸碱指示剂的装置等。当然开展课外实验活动，不能只是局限于搞一些趣味性的实验，更重要的是要增加具有探索性、研究性实验的内容，这样才能真正提高学生实验能力。
学生实验能力的提高是一项长期、细致、艰巨的过程。我们要充分发挥实验教学功效，激发学生兴趣，培养学生基本实验操作技能和全面细致的观察能力，积极地促进学生思维能力的发展，从而提高学生实验能力和科学素质。
参考文献
周彬.叩问课堂[M].上海：华东师范大学出版社，2007
王斌兴.在欢乐中成长——名师讲述最具活力的课堂愉快教学[M].重庆：西南师范大学出版社，2009
[3]高帆、李秀华.名师营造课堂氛围的经典细节[M].重庆：西南师范大学出版社，2009
〔责任编辑：李冰〕