車鎰峰

[摘要]科學實驗教學離不開實驗設計，由于科學課堂實驗設計的評價方式?jīng)]有統(tǒng)一標準，在一定程度上阻礙了實驗教學的發(fā)展。因此，初中科學課堂實驗設計應注意科學性、改進性、發(fā)展性、多維性、提高性五方面評價標準，從而在體現(xiàn)實證的科學本質(zhì)的情況下，發(fā)展學生的科學素養(yǎng)，提高學生的思維能力。

[關鍵詞]科學課堂實驗設計

[中圖分類號]G633.98[文獻標識碼]A[文章編號]16746058（2015）140120

科學是一門以實驗為基礎的學科，教師都十分注重對科學實驗的教學。科學課堂實驗設計評價的多元化影響課堂實驗設計的價值趨向。怎樣的科學課堂實驗設計更有利于新課程背景下的課堂教學呢？《初中科學課程標準》提出了“要對學生科學素養(yǎng)進行全面的評價，科學課程應在科學探究過程、方法和能力，科學知識與技能，科學態(tài)度、情感與價值觀以及對科學、技術與社會關系的理解四個方面對學生進行全面評價”。在新課程標準下，對照學生的評價體系，結合教學實踐，筆者認為科學課堂實驗設計主要應注意以下五個方面。

一、應體現(xiàn)實驗的科學性，不盲目追求成功

在聽課時，總會看到部分科學教師特別關注科學實驗的成功，本不可能做成功的實驗，非要將它做成功不可。每當在課堂上實驗失敗時，就會情緒緊張、六神無主，總認為是一節(jié)失敗的課而影響了后面的教學。原因在于將課堂演示實驗的成功作為教學成敗的唯一標準。

圖1

【案例1】有四位市級骨干教師同上了“自然界中氧和碳的循環(huán)”這一節(jié)公開課，其中有一位教師在課堂上演示實驗時，可以說是面面俱到。實驗設計如圖1所示，取用相同的蠟燭、相同的鐘罩，調(diào)節(jié)好相同的火焰，同時點燃蠟燭，用相同的光（手電筒代替陽光）照射鐘罩，且做到鐘罩密封，實驗現(xiàn)象是放有綠色植物的蠟燭后熄滅，實驗取得了成功。

當時后面聽課的教師私下里在評論，都說這個實驗設計得好，準備充分，做成功了。實驗看上去是成功了，但筆者認為這位教師在設計實驗時，沒有分清實驗成功的偶然性和必然性。實驗設計時，要做到調(diào)節(jié)好相同的火焰是十分困難的，因此很難控制蠟燭在相同時間內(nèi)消耗相同的氧氣量，因此筆者認為這個實驗的成功是偶然的，實驗成功沒有必然性，如果將兩支蠟燭對調(diào)，可能會出現(xiàn)相反的結果。因此不應該盲目地以追求實驗成功作為標準，應體現(xiàn)實驗的科學性。

二、應改變傳統(tǒng)實驗教學模式，體現(xiàn)科學探究思想和方法

現(xiàn)實中，科學實驗教學在很大程度上還停留在“應試教育”的模式里。如果一個科學教師平時不注重對科學實驗進行探索、不注重自己動手制作教具、不注重對課本實驗進行深入的研究，就很難做到對學生進行素質(zhì)教育。因此在實驗設計時，應盡可能地在實驗的過程中做文章，在實驗操作的整個過程，體現(xiàn)科學探究的思想、運用科學探究的方法。

【案例2】在“變阻器的使用”這一課中，有關滑動變阻器的引入，通常教師進行實驗設計時，都是直接拿出滑動變阻器，然后介紹滑動變阻器的構造、使用方法。這種教學模式不利于學生掌握滑動變阻器的原理，筆者認為

有關滑動變阻器的實驗教學可作如下改進。

提問1：你有什么辦法使圖2燈的亮度變亮？ 教師根據(jù)學生的設計演示實驗，得出圖3結論。

提問2：你有什么辦法使圖3燈的亮度變暗？學生可能會說拿掉一節(jié)電池、串聯(lián)一盞電燈、串聯(lián)一根電阻絲等，教師應根據(jù)學生的回答逐一演示。

提問3：你有什么辦法使圖3的亮度連續(xù)變暗？從而引出圖4實驗。讓學生體會到圖4實驗的缺陷（電阻線太長，操作起來不方便），讓學生重新設計實驗引出圖5。再讓學生上臺演示圖5變阻器，但是操作起來還不夠方便，引出圖6實驗（安裝上滑片），想辦法將滑片固定住，從而引出圖7實驗中的滑動變阻器。這樣，實驗探究的全過程都是由學生來完成，教師只作適當?shù)囊龑?，使學生的探究能力得到了提升。

圖2圖3

圖4圖5

圖6圖7

三、應不超越學生已有的認知，促進學生的思維發(fā)展

教師在設計相關實驗時，應該考慮到學生已有的知識結構，從反應物的選擇、儀器的組裝到實驗方法的選用都應該在學生現(xiàn)有知識的基礎上展開詳細的分析與討論，以促進學生思維的發(fā)展。

圖8

【案例3】在八年級下冊“空氣”的教學中，學生已經(jīng)對空氣中的成分有了初步的了解，并且已經(jīng)知道用實驗的方法證明空氣中有氧氣。如何用實驗的方法探究出空氣中氧氣的體積分數(shù)是本節(jié)的重點，也是難點。

許多教師都怕做這個實驗，原因是實驗很難做成功，即使裝置已經(jīng)密封（如圖8），有時還是連一滴水都進不到集氣瓶內(nèi)，測定的氧氣體積分數(shù)總小于1/5。造成以上結果的原因是教師沒有深入分析實驗失敗的原因。

為此，教師可以結合學生已有知識，從大氣壓強、液體壓強展開全面分析，引導學生尋找失敗的原因（其實很大程度上與在實驗前導管內(nèi)是否充滿水有直接關系），待學生尋找到失敗原因后，重新再做實驗，這樣更有利于對學生實驗技能的培養(yǎng)，促進學生的思維發(fā)展。

四、應利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和實踐能力

新課標指出，學生創(chuàng)新精神和實踐能力是科學精神和科學素養(yǎng)的精華，因此要求課堂實驗設計能激發(fā)學生提出新想法、新觀點的勇氣和欲望，使學生有問題意識和合理的質(zhì)疑精神，進而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。

【案例4】在“平面鏡”一課的課堂引入實驗中，點燃演示燒杯中的蠟燭，然后用風吹蠟燭火焰，火焰不滅;再將水倒入燒杯，直到慢慢淹沒火焰，火焰仍然不滅，將整個裝置水平旋轉90°，學生發(fā)現(xiàn)燒杯里根本沒有蠟燭，更沒有火焰，原來剛才看到的蠟燭和火焰只不過是在玻璃板前面的蠟燭和火焰的虛像。在學生的嘖嘖稱奇中，平面鏡相關內(nèi)容的探究，就這樣開始了……

魔術般的小實驗勾起了學生的“懸念”，在有悖常理的強烈的情境矛盾中，學生科學探究的問題自然引發(fā)和產(chǎn)生，這種強烈的好奇心，促使學生積極地思考，使學生產(chǎn)生了問題意識和質(zhì)疑精神，進而促進學生創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)。

五、應注重學生態(tài)度、情感與價值觀的培養(yǎng)

對每一位學生來說，科學態(tài)度、情感與價值觀的表現(xiàn)是復雜多樣的，是有一個長期的形成過程的。對于學生科學態(tài)度、情感與價值觀的評價，新課標要求學生具有熱愛自然的情感和對自然界的好奇心，有學習科學課程的興趣;能積極參與科學探究，能熱情關注科學技術的發(fā)展，能勇敢地、實事求是地提出或修正自己的見解，能和同學合作交流;形成用科學知識為祖國和人民服務的意識。因此，筆者認為教師在課堂實驗設計時應做到以下幾個方面。

1.課堂實驗設計要有趣味性，力求現(xiàn)象驚奇、明顯，富有魅力

圖9

【案例5】在“大氣的壓強”教學引入時，為了使創(chuàng)設的情境更具有趣味性，在引課時，筆者做了如圖9的實驗：在一只可樂罐內(nèi)裝少量水，先放在酒精燈上加熱到沸騰，并快速將其倒扣在水中。本實驗的設計有兩個明顯的特點：可見度大，可樂罐瞬間被壓癟，同時能聽到響聲;現(xiàn)象驚奇、明顯，出乎學生的意料之外，從而激發(fā)起學生的學習興趣和求知欲。

2.課堂實驗設計應能激發(fā)學生積極參與科學探究的熱情

【案例6】在探究“滑動摩擦力大小與哪些因素有關”時，提供給學生一臺電動皮帶輪、一塊木塊、一盒砝碼、一個彈簧秤。如圖10所示，讓學生根據(jù)教師提供的教學儀器，通過討論交流制訂計劃、設計實驗。筆者讓學生以小組為單位自行探究，并將比賽競爭的意識貫穿其中。很快的，每個小組的小組長進行了有效的分工：有的研究滑動摩擦力與壓力的關系，有的研究滑動摩擦力與接觸面大小的關系，有的研究滑動摩擦力與接觸面粗糙程度的關系，有的研究滑動摩擦力與物體運動速度大小的關系，有的負責記錄結果，……整個實驗過程井井有條，分工合作使得活動效率得到了提高。

圖10

由學生自己探索出實驗方案、設計實驗，雖然學生的實驗方案可能很粗糙、不完善，但通過學生間的相互交流補充，教師點撥，最終每一組學生都找到問題的方法，使學生體會到通過自己的努力獲取成功后的滿足感，從而激發(fā)學生積極參與科學探究的熱情。

總之，筆者提到的科學課堂實驗設計應該考慮的五方面問題，并不全面，還需要在今后的教學實踐中加以完善。當然，教師的每一個實驗設計都不能全部體現(xiàn)這五個方面，應根據(jù)實驗本身的特點盡可能地發(fā)揮這五個方面的功效，演繹出精彩的科學課堂。

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（責任編輯黃春香）