优化实验教学，全面提高学生的科学素养

周水子

摘要：科学是一门以实验为基础的学科，科学实验在培养学生能力、提高学生科学素养等方面具有其他任何手段不可替代的作用。因此，科学教师在平时教学中应优化科学实验教学，尽可能地创造条件开设演示实验和学生实验，尽可能多地为学生提供动手、动脑的机会，从而真正突出科学的学科特点；培养学生的科学素养，全面推进素质教育。

关键词：实验教学；优化；科学素养；学生素质

中图分类号：G632.0 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2017）02-0101

科学是一门以实验为基础的学科，科学实验在培养学生能力、提高学生素质方面具有其他任何手段不可替代的作用。尤其是进入21世纪后，为了适应国际竞争需要，培养具有良好科学素质的一代新人，实验教学更是提到了前所未有的高度。但从我国的总体教学现状看，我国在重视“学生实验教学”方面远落后于发达国家；教师重理论轻实验，这势必对培养学生的科学态度和创新精神、提高学生理解能力和科学素养等方面都会带来很大的负面效应。

因此，科学教师在平时教学中应优化科学实验教学，要尽可能创造条件开设演示实验和学生实验，尽可能多地给学生提供动手、动脑的机会，从而真正突出科学的学科特点；培养学生的科学素养，全面推进素质教育。

一、当前科学实验教学中存在的问题

1. 在应试教育的环境下，实验越做越少

在实际教学工作中，一些教師对实验教学不重视，对教材中的实验内容的处理随意性很大。很多教师对实验内容想做就做，课时来得及就做，课时来不及就不做。这与实验做与不做基本上不会影响中考的考试成绩有关，因为中考中的实验考试是通过纸笔进行的，是通过试题进行的。在黑板上讲解和复习更容易梳理知识和记忆知识，考试成绩可能会比进行实际操作更优异。近年来，中考试题虽有较大的改革，但考查实验的方式还很有限，学业考试引入的实验题大多不能考查学生实验技能方面的内容，更难以考查到学生的科学素养和运用实验进行探究的学习方法，因而应付考试式的实验大量存在。

2. 科学实验教学中存在的误区

以往的实验教学过于注重学生对科学基本概念、基本规律和基本原理的理解与验证；多验证性实验少探究性实验，多教师演示实验少学生实验。学生做实验时都能积极参与，观察到现象只觉得有趣，而没有深入去思考“为什么要这样做？”“为什么会出现这些现象？”“有无其他方法改进？”等这些问题。而且在传统的实验教学中，人们通常认为教师在课堂上只需设法把实验做成功，实验现象明显，并引导学生由实验现象概括出科学结论，而学生不需要主动地参与实验。这是对实验教学肤浅的认识和狭义的理解，造成实验教学缺乏一定的有效性，达不到培养发展学生的探究能力、创新精神、科学态度和科学精神。一些学校为了片面追求升学率，科学教育客观上只为少数升学的学生服务，大多数学生实际上成了“陪读生”，以至于许多学生害怕和讨厌科学课程，全面提高科学素养的思想和理念得不到很好的贯彻。

二、优化实验教学的必要性

科学实验不仅是学生获取科学知识、认识科学规律、形成科学概念、提高各种能力的重要途径，而且此过程对学生的创新精神和创新能力的培养，是其他教学手段所不能替代的。杨振宁教授曾经说过：“中国的小孩在动手的兴趣和能力方面明显不如欧洲和美国的小孩，主要是没有动手的机会。”如果我们科学教师在教学中，经常不自觉地用讲解和演示代替学生实验，学生就没有发现问题、发展能力的机会，更谈不上创新精神和创新能力的培养。所以，笔者认为必须加强实验教学，全面提高学生的科学素养，这是转变教学观念，推进实施科学新课程标准的重要手段。

三、优化实验教学的措施

1. 引导学生主动参与实验，体验成功的乐趣，激发学生对科学学习的兴趣

例如：在“空气中氧气体积的测定”一节的实验教学，笔者进行了如下教学设计：

首先，让学生讨论如何把氧气从空气中赶出。学生会想到用“吸气法”“液化法”和“燃烧法”等；然后引导学生集中讨论如何用好“燃烧法”，让学生在红磷和木炭中选择一种物质，并说明理由；最后确定选择红磷（因为生成物是固体），且量要充足。第二是解决装置问题，教师分别出示测空气中氧气含量的实验装置，如下图中的A、B、C，上述装置采取边改进边呈现的方式。呈现装置C时学生有些疑惑，这时教师展示装置D并对C给予进一步启发：“当我从瓶内吸出一些空气时，你将看到什么现象？为什么？”学生回答：看到的现象是“水面升高”，原因是吸出瓶内气体后，瓶内气压会减小，外面的大气压就把水压进瓶内。然后教师追问：“你能知道我究竟吸出了多少体积的气体吗？”学生回答：瓶内水面上升的体积，就是你所吸出的气体的体积。同样，C装置瓶中的氧气被消耗掉后，水面也会升高，而且氧气减少多少体积，水面就上升多少体积。

在上述教学中，笔者不是仅仅将测定空气中氧气含量作为唯一的教学目标，而是积极地引导学生参与到这个演示实验方案的改进和实验装置的设计活动中。使学生不但能知其然，而且能知其所以然，从而更深刻地理解演示实验，提高了学生的学习积极性，也提高了教学有效性。

2. 想方设法，变演示实验、学生实验为探索性实验，在探索中培养学生的创新精神

不论演示实验或学生实验，如果只是严格、认真、简单地照着课本重复一遍，那么不要说学生，就连教师也变成了不会思考的机械。所以，教师在进行实验教学前，要多下一番苦工夫，想方设法将演示实验和学生实验变为探索性实验。在实验教学中，我们要有意识地创设探索的氛围，使它带上一定的研究色彩，促使学生很好地领会实验思想的精髓。探索性实验教学较传统的课堂教学有更广阔的活动空间和思维空间，可以激发满足不同层次学生的探索与创新欲望。学生在自己“探索”科学规律的实验过程中，可以把动手、动口和动脑结合起来，锻炼和培养自己的探索精神与创新能力。

3. 因陋就简，充分利用简单的材料改进部分演示实验，培养学生的实验设计能力

著名物理学家朱正元有句名言：“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验。”我们做实验时尽量做到就地取材、废物利用。如：在讲分子间作用力时，笔者拿一支粉笔从中间掰开，然后把两块粉笔同时蘸一下水，再用力挤压在一起，就可看到两块粉笔牢牢粘在一起。因为粉笔变软后通过挤压很容易使分子间达到有引力的程度。鸡蛋在物理实验中也是很好用的器材，如：讲解惯性、摩擦阻力现象时：选用外形相似的生鸡蛋、熟鸡蛋各一只，放在水平桌面上。用相同的力使它们在原处旋转。能迅速旋转的是熟鸡蛋，缓慢旋转几圈就停止的是生鸡蛋。在教学中，有意识地引导学生联系生活实际，分析物理现象；利用身边物品，进行实验，都能激发学生的学习兴趣，加深学生体会，对实验设计能力的培养大有好处的。并且能更好地使学生感受到科学知识在生产、生活乃至生命中的价值。能有效地缩短学生与书本知识的心理距离，激发学生的创新欲望。

4. 引导学生设计实验和开创家庭实验，培养学生乐于探究的科学精神

在七、八年级，我们科学备课组每周末都不布置科学书面作业，而改为布置一至两个家庭小实验。让学生动手实验，并把实验过程用手机拍成视频上传至班级微信群，教师及时点评、表扬；同学之间也可以相互借鉴、交流，家长也乐于参与。这极大地提高了学生的积极性，培养了学生对科学浓厚的兴趣。

5. 在实验教学过程中，培养学生大胆提问、勇于质疑的科学精神

爱因斯坦说：“提出问题往往比发现问题更重要。”因此，在科学实验教学中，要注重学生独立性、自主性的培养，引导学生质疑、调查、探究。质疑就是质问、怀疑之意，不仅能提出问题，更要有批判精神。例如：在《探索碱的性质》这一节的教学过程中，在演示酸碱中和反应的实验时，有同学发现：在氢氧化钠溶液中滴入无色酚酞试液时，溶液颜色先变红，过一段时间后又马上褪色；也有学生发现在滴有无色酚酞的氢氧化钠溶液中滴入稀盐酸溶液时，开始几滴稀盐酸溶液滴入以后，溶液颜色不仅没有变淡，反而变的更濃。有学生当时就提出了疑问。笔者对提出问题的学生进行肯定、表扬，并引导其他学生深入思考。一时没有答案，笔者又引导他们课后与教师一起探究，寻找答案。学生说：“科学课和实验课好像总有许多问题想问。”

因此，我们在实验教学中要创设情景，鼓励学生突破现成答案，大胆提问，大胆质疑。对学生的质疑，我们不要任意加以指责和批评，而要循循善诱，逐步教会他们提出问题和思考问题的方法，这样久而久之，学生就会由“敢于提问”向“善于提问”发展，其创造性思维能力也就逐步增强了。同时，也培养了学生敢于怀疑、不轻信、不盲从的优良品质，而这正是科学精神的主要内涵。

以上是笔者对优化实验教学一些不成熟的看法，在今后的教学实践中，笔者将继续探索。通过加强实验教学的实践表明：把自主、合作、探究这些对人的成长很重要，但曾经被忽略的东西凸显出来，大大提高了学生的学习积极性和主动性，学生思维的深刻性、严密性、创造性等得到行之有效的开拓和训练，同时也锻炼了学生勇于探索、追求真理的科学精神和创新能力；从而真正突出科学的学科特点，培养学生的科学素养，全面推进素质教育。