淺談初中科學學生實驗的有效設計

徐燕燕

溫州市甌海區瞿溪華僑中學 浙江溫州 325000

一、初中科學學生實驗教學的背景和現狀

新課標中，要求學生做實驗時，學生要“明確實驗目的，理解實驗原理、方法，學會正確使用儀器進行觀察和測量”，“能分析處理數據并得出正確結論”，并進一步要求“能控制實驗條件，找出實驗故障”，“個別實驗要求會合理選擇儀器”。但通過調查統計發現，教師對學生課堂實驗的立場是：盡量開展實驗的占70.8%，能視頻替代而不做的占13.2%，板書加口頭講解的占16%。而學生實驗時，照教材按部就班開展的占85%，學生自行設計實驗的占15%，在實驗過程中遇到困難能自行解決的占20%。這樣的實驗安排大大限制了學生的活動，無法有效發揮學生實驗對學生科學素質培養的積極作用。

二、有效設計初中科學學生實驗的必要性

科學是一門以實驗為基礎的學科，學生實驗是由學生主動參與動手操作，積極觀察現象，熟練使用儀器進行測量及正確處理數據，準確分析結果的過程。初中科學教學中，學生實驗是在教師的指導下，學生動手、動腦、學科學的重要環節；是培養和鍛煉學生學以致用的過程；也是完成初中科學教學基本任務的需要。

三、有效設計初中科學學生實驗的理論依據

認知心理學認為思維產生于動作，不僅僅是感知運動層次的智慧與動作密不可分，就是較高層次的智慧也與動作有一定的聯系，所以學習的根本途徑是學生自己的活動。據于該原則，科學教學過程應放手讓學生動手，動腦，通過活動構建與豐富自己的認識結構，有助于學生科學素質的逐步形成。

四、有效設計初中科學學生實驗的實踐探索

以我在教學實踐中一節關于研究杠桿平衡條件的實驗課為例。本節課突出的特點是實驗過程程序化。具體可歸納為：了解性實驗、初探性實驗、探索性實驗、驗證性實驗、深化性實驗等五個階段。在研究物理規律方面使學生按下列步驟深化：復習概念；引入新課；發現規律；理解規律；應用規律等。本節課具體實施過程如下：

（一）了解性實驗，復習概念，為實驗作好準備

老師首先指導學生了解杠桿實驗儀器的構造，并結合儀器讓學生回顧杠桿的定義及五要素。要求學生在杠桿處于水平位置平衡時會找出五要素。當然老師首先要向學生統一規定支點左方鉤碼產生的拉力當作阻力，支點右方鉤碼產生的拉力當作動力，最后老師要提出本節實驗要求。

（二）初探性實驗，設疑引入新課

摸索階段，左方鉤碼產生的拉力當阻力，手的拉力當動力，自行體驗。假如動力臂變小時，用手體驗自身手的肌肉緊張度。接著老師向學生提出質疑：動力臂越小越費力，那動力，動力臂，阻力，阻力臂之間究竟有怎樣的定量關系呢？這樣就激發學生的探究欲望，水到渠成地引入新課。

（三）探索性實驗，發現物理規律

安排學生完成下列三組實驗，第一組給定阻力、阻力臂、動力，測出動力臂。第二組給定阻力、阻力臂、動力臂，測出動力。第三組學生自己給定三個量，測定第4個量（具體數值見附表1）。實驗結束后，讓學生計算阻力與阻力臂、動力與動力臂的乘積。并把實驗有關數據填入實驗表格內，最后讓學生根據實驗數據得出正確的規律，這樣大部分學生都能總結出杠桿的平衡條件。

（四）驗證性實驗，改變方法，理解物理規律

學生由探索性實驗得出杠桿平衡的條件，為了加深理解物理規律的本質，增設三組實驗。第一組采用“驗證法”。動力鉤碼換成彈簧秤的拉力，杠桿的平衡條件F1*L1=F2*L2是否還成立呢？第二組是深化規律。學生先前實驗是動力與阻力異側實驗，而當動力與阻力同側時杠桿的平衡條件還成立嗎？通過驗證性實驗讓學生明白科學實驗規律具有普適性。第三組實驗由學生自己設置的。（見附表2）學生有序完成以上三組實驗后，再讓學生利用數據驗證杠桿平衡條件規律。

（五）深化性實驗，開拓思路，應用物理規律

教師提問：當阻力鉤碼一個，動力鉤碼兩個，調節力臂杠桿處于平衡狀態時，那左右兩邊再各加一個鉤碼杠桿還能平衡嗎？這時學生異常興奮，有說平衡，有說不平衡，此時教師要求學生應用剛得出的規律計算驗證，學生計算 F1*L1和F2*L2，發現二者乘積不相等，杠桿是不能平衡。如何達到新的平衡呢？學生各抒己見，然后根據理論計算出的數據進一步用實驗實證，學生興奮地體驗理論與實踐的一致，這樣就加深了對物理規律本質的理解。

表1 探索性實驗表

表2 驗證性實驗表

五、有效設計初中科學學生實驗需注意的事項

對于初中科學學生實驗課要保證教學過程很好地實施很重要的問題是解決“亂”字，對于這一點，我感受頗深，我做了如下幾方面工作：

（一）教師引路，要求明確

如本節課教學過程是由五個階段來完成的，每個階段教師應有明確要求可使學生做到實驗目的、步驟明確，心中有數，積極主動。

（二）圖表協助，形象具體，提高效率

每個階段的實驗都有相應的圖表展現在前面黑板上。學生在實驗中有不清楚的地方可借助圖表。

（三）合理安排，人人動手激發興趣

如本節實驗課上，教師應明確要求每小組實驗的兩個學生，一個作探索性實驗一個人協助，再作驗證性實驗時兩個人交換。這樣可以鍛煉每個人的動手能力。

由于以上措施，使老師對整節學生實驗課做到循序漸進、層層深入，效果較好，師生滿意。

總之，有效設計初中科學學生實驗是培養學生科學素養的重要途徑。我們要積極倡導和探索初中科學學生實驗的最優化問題，力求在最短的時間里找出最佳途徑。