改进实验教学，彰显科学魅力

徐承国

摘 要：初中科学是一门以实验为基础的学科，其实践性和理论性都很强，很多知识需要在实验背景下自然生成。尤其是现在倡导的新课改中，实验教学在课程教学中有其独特的地位和作用。所以，教师应深入研究如何优化课堂实验教学，提高教学成效，打造高效课堂。就有关实验改进课例《熔化和凝固》的一次课前实验准备和三次借班磨课来谈谈实验改进对实验教学的重要性。

关键词：实验教学；实验改进；优化

一、研究的背景和意义

实验教学能激发学生的求知欲，培养学生浓厚的兴趣，培养学生观察和动手操作的能力，培养实事求是、严肃认真的科学态度等，以最大限度地调动学生自主学习的积极性和主动性，使学生学习科学的兴趣由最初的好奇，发展为长期的乐学。实验教学是学生进行合作学习和探究性学习的一条重要途径，但是教材中编排的一部分实验由于实验时间长、成功率低、可见度低等原因，导致课堂效率低，学生兴趣不高。在实际教学过程中处理这部分实验时，很多教师往往用“讲故事和粉笔”或多媒体播放视频来取代实验。因此，要提高实验的开设率，优化实验教学，实验改进迫在眉睫。从实验装置、实验材料、实验设计、小组合作、实验报告单等方面进行有效改进，才能使实验教学真正有效地落实到课堂教学中。

二、研究的过程和发现

（一）课前实验准备

我选择七年级科学上册《熔化和凝固》一课为载体，作为实验改进课例研究的内容。为了使实验有成效，我安排一节晚自习课来做实验尝试。发现海波和松香熔化实验在教学中存在着这些

问题：

1.实验存在很大的困难，用教材提供的实验装置进行实验用时很长。海波和松香的导热性能都差，实验中受热不均匀。

2.海波的比热容小，受热后升温快，熔化过程持续时间很短，不易观察。可能会观察到海波在熔化过程中温度一直升高的现象。

3.如图，我们水浴加热松香，温度从40℃开始计时，20分钟后，温度也达到80℃了，可它还是固态！通过上网查询获知松香要全部熔化变成液态所需要的温度较高，110℃～135℃才慢慢变稀，再变成液态。我开始怀疑教材上的实验设计是不是有疏忽，只设计了温度加热到56℃就不加热了，而此时松香只是有点变软，但没有变稀，更不要说全部变成液态。就凭这说它没有熔点还真没有一点说服力！

4.实验器材多，组装复杂。学生对各仪器的操作也不规范。

5.坐标知识学生不具备，熔化图像难以完成。

在平时本节课的课堂教学中，我们很多教师会考虑上面诸多因素而会选择不做实验，更多会直接讲授知识或播放一段仿真实验视频来代替做实验。

通过课前实验尝试，我想到一些改进的措施：

1.网上查询到石蜡在47°C～64°C熔化，熔化的温度不高，用它可以很好地代替松香，通过课前实验尝试，发现到40°C后，2～3分钟石蜡就熔化完成，可大大缩短实验时间。

2.使熔化过程持续时间较长，可改小火加热。

3.规范学生实验操作。

4.培养学生观察和实验能力，增强小组合作意识。

5.利用实验数据能得出熔化图像。

（二）第一次研究课的设计与实践

实验设计：

本节课利用海波和石蜡熔化的实验来了解晶体和非晶體熔化的特点。根据实验数据画出晶体和非晶体的熔化图像，从而得出晶体和非晶体的区别。教学的一般思路是在学生做了熔化实验后，没有进行凝固实验操作的情况下，采用推理迁移的教学手段，从凝固是熔化的逆过程出发，引领学生推出凝固的知识。改进后的石蜡熔化实验用时短，实验现象明显。因此，海波熔化实验既是教学中的重点，又是难点，确保实验的成功将成为本节课教学的关键所在。

针对研究主题，我的实验设计从这几方面入手：

1.考虑时间偏紧，药品装入试管和各仪器组装在课前完成。

2.实验开始就用40°C的水。

3.为了节省时间，两个实验同时进行。

4.对教材中海波的实验装置进行改进，用两支温度计。一支温度计测水温，一支温度计测海波的温度。一般控制水的温度比海波的温度高出4℃左右。

5.试管中有温度计，玻璃棒搅拌时空间小难以操作，将玻璃棒改为细竹针。

附学生实验任务单：

1.按照实验要求将各仪器组装好。

2.点燃酒精灯，进行水浴加热。

3.温度从40°C开始计时，每0.5分钟读一次温度，并记录温度、状态（注：在实验过程中，4个学生一个小组。温度数据要隔0.5分钟读一次，同时观察海波、石蜡的状态等。小组内明确分工，1号搅拌并读温度，2号计时，3号看状态，4号记录表格。）

4.实验结束，熄灭酒精灯。

海波熔化过程记录表

问：在什么温度下，海波开始出现液态？

在固态变成液态的过程中，海波的温度变化有何特点？

（注：另外还有一张海波熔化过程的温度随时间变化的图像描点，石蜡组同上）

课堂实录：

我简单介绍了实验器材和实验任务单，宣布实验开始。当学生开始动手做海波和石蜡熔化实验时，表现得非常乱，要做什么，怎么做，目标不是很明确。学生完成海波和石蜡熔化实验共用时16分钟，学生根据数据分析填写报告单用时6分钟。我选取了几张报告单在投影仪上展示讲解2分钟时，下课铃声已经响了。实验做完，学生求知欲望很强，很期望教师传授知识，能解答他们心中的疑惑。因为时间仓促，晶体和非晶体的区别和熔化规律知识来不及讲解。海波组学生报告单上的数据并不是教师所期望的48°C左右，所画的图像大多数组没有出现一段平台。我拿着这样的报告单，花大量时间分析晶体在熔化过程中温度保持不变很难让学生心服口服。他们认为老师在造假，因为他们实验中得到的数据并不是这样的。实验数据不理想，海波熔化图像也不理想，实验时间冗长，教师没有时间解释、分析，学生学得很迷惑。石蜡熔化时间短，熔化时温度一直在升高，效果还好。但总的来说，这节课离我们的目标还有很大距离。

课后交流：

占老师：两个实验同时做学生表现很乱，没有秩序。有很多现象、数据没有及时观察记录下来。教师也很少观察学生、关注学生实验情况。有学生把温度计当作玻璃棒进行搅拌也没有发现。为了有更好的秩序，容易观察到现象，充分获得事实证据，海波和石蜡熔化两个实验要先后分开来做。

余老师：学生报告单上的温度数据出乎教师预料是什么原因引起的呢？能不能让学生读数更方便更准确呢？使用的海波有没有变质？

刘老师：实验装置的介绍和实验操作规范讲解铺垫要充分。这节课要把晶体和非晶体的特点和图像区别讲授完整，必须缩短实验时间，从实验上进行必要的改进。如酒精灯改进，温度计改进，药品的量可否考虑再少点，加入烧杯中的温水温度可否再调高点。

张老师：组内四位学生分工不够明确，计时学生报时、读温度、观察状态和记录没有同步进行。

（三）第二次研究课的设计与实践

实验设计：

我在教学设计上听取了部分老师的建议，同时总结了第一节课的不足之处，做出了一些改进。

1.学生分工上做了更明确的指示：1号负责报时，每20秒报一次时间；2号负责温度计读数，每听到1号的报时，要立即报告海波、石蜡的温度；3号负责搅拌和观察海波、石蜡的状态变化。每听到1号的报时，要立即报告海波、石蜡的状态，当有液态出现时，用搅拌器不停地慢慢搅拌，直到海波熔化；4号负责记录，及时记录时间、海波、石蜡的状态和温度。

2.实验器材上的改进

（1）海波和石蜡纯度尽可能高。

（2）药品的量由原来的15克改为10克。

（3）当水温升至45°C时减小酒精灯的火焰。

（4）实验开始时加入到烧杯中的水温调整为42°C；石蜡还是40°C。

（5）普通的温度计改为电子温度计。

（6）三脚架代替了铁架台。

3.实验的先后进度改进

先做海波熔化，再做石蜡熔化。

4.报告单上的改进

海波、石蜡熔化过程记录表。

课堂实录：

我在实验开始前用了5分钟介绍了实验装置，4位学生的分工更加明确。实验有秩序地进行着，学生表现比较兴奋。学生报时、观察、记录，紧张而又认真地做着……

我在课堂中关注着学生，对学生的操作进行指导。

海波熔化实验时间由原来的16分钟缩短为12分钟。温度数据在48°C左右可以处理为48°C，学生报告单上的图像有部分组出现了一段平台。学生利用坐标轴画图像很生疏，不知道应该怎么画。实验时间还是较长，海波熔化时温度还是有多个组出现温度一直升高的现象。我仍然没有透彻地分析晶体和非晶体的特点和区别。本节课又没有达到我们预想的目标。

课后交流：

毛老师：教师在讲台上讲解实验装置，实验操作规范时可见度不高，坐在后排的学生看不见。根据数据在坐标轴上描点画平滑的曲线，课中要进行指导，这对七年级学生有一定的难度。

程老师：实验时间还是比较长。实验药品和水温调节上能否再改进呢？学生实验中应该给出适当的评价，有利于激励学生。

姜老师：用水浴法加热，水温升得太快，海波受热不均匀，实验效果不好。熔化过程持续时间短，导致学生不易观察。能不能用其他加热法呢？

（四）第三次研究课的设计与实践

实验设计：

1.课前准备上的改进：针对讲解实验装置和实验操作规范可见度不高，我录制了一段自己亲自讲解的视频。利用多媒体播放，让每一位学生都能清楚地看见。

2.实验器材上的改进

（1）酒精灯酒精量和灯芯也做到了最适程度。

（2）药品的量由10克改为6克。

（3）海波熔化水温调整为45°C。

（4）给每一个组分发一个钟表。

（5）实验装置由直接水浴法改为水浴法和空气浴法相结合。实验所用双层试管，内试管用一个盖子架在外试管上。

课堂实录：

实验装置介绍时，我自己录制的视频一播放，学生觉得特别新鲜，非常认真地看着视频中的老师介绍。视频有图像，有声音，可见度很高，效果不错。

学生在分工的同时，我特意提醒每位学生在自己任务不耽误的同时，还要一起观察实验现象。前几次，学生都是只顾着自己分到的任务。这次学生参与性和合作意识都提高了！

在实验中，我一直忙着每一个组的指导，并不时进行着评价。不错，学生实验时间缩短为9分钟。

在填写报告单时，我指导了温度数据的有效处理，图像描点方法。实验任务单由四位学生一起分析完成。报告单上的温度数据接近了我们的预想，图像特点基本上组画正确了。

实验成功完成，并且比第一次课足足缩短了7分钟，一节课顺利达到教学目标。本节课终于达到了我们预想的目标。

如何真正有效地实施小组合作学习呢？实验要改进，从哪些方面可以改进，如何改进，这些都是科学教师值得深思的问题。对于海波和松香熔化实验，很多教师参与了实验过程，一次次分析总结，一次次实验改进，使实验更加接近我们预期的目标。只有不断地改善，不断地总结，才能使实验改进更加完美，更凸显实验的魅力，使科学课堂更加高效。

三、课例研究达成的共识

1.很多任课教师对实验的认识不到位，片面追求高分，导致了挤课、占课，实验课时不够，使实验教学不能正常开展。因此，教师首先要改变观念，重视实验教学。通过各种途径让教师进行实验培训，增强对实验教学手段的认识，提高教师的实验技能，上好实验课。

2.优化实验教学，充分运用自制教具、先进手段和技术改进原有实验。教师在科学课堂上要积极优化有结构和典型的材料，使实验效果更明显，实验成功率更高，激发学生的思维和探究热情，取得更好的学习效果。

3.在实验教学中，常会因器材、条件或某些实验现象的可见度小，造成诸多困难，影响实验的顺利进行，直接影响实验的效果。适当借助于多媒体进行辅助教学，能克服各种实验条件的限制，提高实验现象的可见度，增强演示实验的有效性。

4.通过此课例，我们深刻认识到实验教学中实验改进的重要性。教师应结合教学活动的实际需要，进行实验改进。教师要采用多种方式提升实验现象的可观测性，强化实验效果。勤写教学日记，记录对教材中实验的想法，在实验中遇到的困难，实验过程中出現的问题，实验做过的改进，学生反映出的一些情况。全体科学教师应凝聚成一股合力，发挥集体智慧，在初中实验改进中不断地摸索、总结，优化实验教学。让实验改进能更好地服务于实验教学，让教师教得更自如，学生学得更轻松，实验教学更出彩！

参考文献：

[1]韩旭.切实加强实验教学，培养学生创新能力[J].中学教学参考，2009（11）.

[2]陈国良.优化实验教学提升有效探究[J].广西教育，2011（5）.

[3]王耀村.初中科学实验与探究[M].浙江科学技术出版社，2012-09.

编辑 孙玲娟