翁金武

溫州市甌海區(qū)仙巖第二中學(xué)

一、案例背景

實(shí)驗(yàn)是科學(xué)的基石，科學(xué)教學(xué)離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)，要提高科學(xué)課堂的有效性，必須提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)的有效性。學(xué)生通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)可更好理解科學(xué)知識(shí)，學(xué)習(xí)科學(xué)技能，體驗(yàn)科學(xué)過(guò)程與方法，初步理解科學(xué)本質(zhì)，形成科學(xué)態(tài)度、情感與價(jià)值觀，提高其創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。但教材中的許多實(shí)驗(yàn)，給出的器材和原材料難以在課堂教學(xué)中出現(xiàn)清晰的現(xiàn)象或由于操作要求過(guò)高導(dǎo)致成功率較低，嚴(yán)重影響到課堂教學(xué)的有效性，也不利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

二、案例描述

我校每學(xué)期總會(huì)進(jìn)行一次課例活動(dòng)，一周之內(nèi)對(duì)同一課題進(jìn)行“設(shè)計(jì)——討論——上課——討論修改——再上課——再討論修改——第三次上課——總結(jié)反思”模式的三次磨課。一次我們選定以七年級(jí)上冊(cè)第四章第一節(jié)《熔化與凝固》為課題，在三次上課中我們發(fā)現(xiàn)：對(duì)于探究松香的熔化與凝固特點(diǎn)，學(xué)生一般能順利完成，但海波的熔化實(shí)驗(yàn)，學(xué)生則很難做好，出現(xiàn)的問(wèn)題是：

1、用酒精燈加熱學(xué)生很難控制火候，如果加熱太快，溫度上升太快，保持在48℃時(shí)間太短，難以體現(xiàn)晶體熔化時(shí)溫度保持不變的特點(diǎn)，難以形成正確的概念。

2、整個(gè)升溫熔化過(guò)程花費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)，影響課堂教學(xué)進(jìn)程。

3、裝置比較復(fù)雜，有酒精燈加熱，鐵架臺(tái)的固定，溫度計(jì)的讀數(shù)，對(duì)于剛上七年級(jí)學(xué)生的操作技能要求太高，而且容易出現(xiàn)安全問(wèn)題。

因此能否做好本實(shí)驗(yàn)成為這節(jié)課成功與否的關(guān)鍵所在，于是我們?nèi)M科學(xué)進(jìn)行思考，想對(duì)本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化，以提高課堂教學(xué)的有效性。

小孩子夏天很喜歡吃碎碎冰（一種把各種配料制成溶液后放入棒狀的密封塑料管內(nèi)，放入冰箱凍成冰狀后再食用），手握住碎碎冰時(shí)，塑料管內(nèi)的冰會(huì)慢慢地熔化。在它的啟發(fā)下，我們想到能不能用液態(tài)的水和另一種非晶體液態(tài)物質(zhì)冷凍成固態(tài)后，來(lái)代替原實(shí)驗(yàn)中的海波和松香，這樣握在手中就可以觀察它們?nèi)刍倪^(guò)程，如果冷凍前先放入溫度計(jì)，熔化時(shí)還可觀察溫度變化了。

經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)并不斷進(jìn)行改進(jìn)，最后在教學(xué)中我們利用冰鹽水作為速凍劑對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)作了多方面的改進(jìn)，收到了較好的教學(xué)效果。課前實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備步驟如下：

1、制冰鹽水作速凍劑：鹽水一定要濃，1 千克水，加食鹽300克左右，放入電冰箱的冷凍室里進(jìn)行冷凍，一夜過(guò)后，在水面就會(huì)結(jié)有一層松軟的碎冰，其溫度可達(dá)到-22℃。如果濃度不夠，鹽水的溫度是可以達(dá)到零下十幾度，但冷凍的效果不好。

2、在試管中注入3ml 左右的水或植物油，塞上帶有溫度計(jì)的橡皮塞，調(diào)整溫度計(jì)的液泡在液體中的深度，使玻璃泡稍稍低于液面且不能碰到試管的底和壁。水量一定要適宜，量太多，實(shí)驗(yàn)時(shí)間太長(zhǎng)，水量太少，時(shí)間太短，溫度上升太快，保持0℃的時(shí)間太短，不能很好的體現(xiàn)冰在熔化時(shí)溫度保持不變的特點(diǎn)，從而容易讓學(xué)生造成晶體與非晶體一樣熔化時(shí)溫度都是不斷上升的錯(cuò)覺(jué)。

3、把裝有水和植物油的試管插入到冰鹽水中，5 分鐘左右水和植物油都會(huì)迅速凍結(jié)固體狀態(tài),以備上課使用。試管放在冰鹽水里冷凍時(shí)，必須注意控制好試管中的水面與水槽中冰鹽水的液面差不多相平，不能插入過(guò)深，以免出現(xiàn)冷凍時(shí)表面的水先結(jié)冰形成冰塞把里面的水給封住，最后里面的水結(jié)冰膨脹時(shí)沒(méi)有伸展空間，把試管脹破。

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后，我們的教學(xué)設(shè)計(jì)片段如下：

【片段一】課前小魔術(shù)

教師在一個(gè)試管中加入少量水（染成紅色），問(wèn)：“試管如果倒過(guò)來(lái)，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？”

生：“水流下來(lái)?！?/p>

師：“能不能讓試管把水粘住，水不流下來(lái)？”

生不相信，這時(shí)教師把試管子放入一個(gè)事先加入冰鹽水的暖杯中，故做一些假動(dòng)作，一分鐘后把試管從暖杯中取出，把試管倒過(guò)來(lái)，問(wèn)：“你們看到了什么現(xiàn)象？”

水被試管“粘”住了。

教師追問(wèn)“魔術(shù)中水的狀態(tài)發(fā)生什么變化？”從而引入課題。

【片段二】探究物質(zhì)熔化的特點(diǎn)

提出問(wèn)題：物質(zhì)熔化過(guò)程中溫度的變化有什么規(guī)律呢？

建立假設(shè)：溫度的變化規(guī)律可能是持續(xù)上升或保持不變？

教師布置實(shí)驗(yàn)分工：兩位同學(xué)分別負(fù)責(zé)報(bào)時(shí)和記錄，報(bào)時(shí)員要負(fù)責(zé)時(shí)間報(bào)時(shí)并握住試管的底部，記錄員要負(fù)責(zé)讀數(shù)并做記錄狀態(tài)。

分發(fā)實(shí)驗(yàn)儀器開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，5 分鐘后，學(xué)生把表格中的數(shù)據(jù)，描成點(diǎn)并連成光滑的曲線，交流并匯報(bào)。

冰的熔化

凝固食用油的熔化

【片段三】魔術(shù)大揭秘

出示保溫杯中的秘密，固液共存狀態(tài)下的冰鹽水。經(jīng)過(guò)師生討論得出原來(lái)是濃鹽水的熔點(diǎn)很低，保溫杯中的冰鹽水可以達(dá)到-22℃。

出示北方下雪的圖片，問(wèn)：“請(qǐng)你用物質(zhì)的熔點(diǎn)來(lái)解釋一下為什么熔雪劑可以熔雪？”

經(jīng)過(guò)討論并匯報(bào)，學(xué)生理解由于熔雪劑后，雪的熔點(diǎn)降低了，降到氣溫以下，雪就開(kāi)始熔化了。

三、評(píng)價(jià)與反思

經(jīng)過(guò)改進(jìn)后，我校老師在2009 年10 月甌海區(qū)的教改論壇中開(kāi)出的公開(kāi)課獲得巨大的成功，引起了與會(huì)老師的濃厚興趣與激烈的討論。2010 年5 月我們改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)代表溫州市在浙江省2010 年初中科學(xué)新課程新教材“疑難問(wèn)題解決”專(zhuān)題研訓(xùn)中進(jìn)行了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的展示，受到與會(huì)專(zhuān)家的好評(píng)?！白⒅靥岣邔W(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，突出科學(xué)探究，立足學(xué)生發(fā)展”是初中科學(xué)新課程的基本理念，也為我們指明了實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新的方向，即實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新要有利于知識(shí)的意義建構(gòu)、有利于與學(xué)生生活的聯(lián)系、有利于學(xué)生探究能力的培養(yǎng)、有利于學(xué)生好奇心與求知欲的培養(yǎng)。

1、要有利于知識(shí)的意義建構(gòu)

2、要有利于與學(xué)生生活的聯(lián)系

心理學(xué)研究表明，當(dāng)學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)生熟悉的生活情境越貼近時(shí)，學(xué)生自覺(jué)接納知識(shí)的程度就越高。所以，科學(xué)教學(xué)應(yīng)走進(jìn)學(xué)生的生活，關(guān)注學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，拉近教學(xué)與生活之間的距離，這是當(dāng)今世界理科教育改革的趨向，也是我國(guó)新課程的目標(biāo)之一。

本節(jié)課中我采用學(xué)生十分熟悉的水和植物油來(lái)代替了課本上原實(shí)驗(yàn)中十分陌生的海波和松香，另外在課后魔術(shù)大揭秘后出示下雪圖片，引出問(wèn)題：“請(qǐng)你用物質(zhì)的熔點(diǎn)來(lái)解釋一下為什么熔雪劑可以熔雪”。這些內(nèi)容都是學(xué)生十分熟悉的生活情境，再?gòu)闹幸隹茖W(xué)問(wèn)題，以此讓學(xué)生感悟到生活中處處都存在著科學(xué)問(wèn)題，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，從而使他們能積極主動(dòng)地投入到學(xué)習(xí)、探索之中。

所以，科學(xué)教學(xué)中的許多實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，都考慮怎樣可以與學(xué)生的生活聯(lián)系更加密切。

3、要有利于學(xué)生探究能力的培養(yǎng)

科學(xué)課程認(rèn)為“要改變課程實(shí)施過(guò)于強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)、死記硬背、機(jī)械訓(xùn)練的現(xiàn)狀，倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、樂(lè)于探究、勤于動(dòng)手，培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、分析和解決問(wèn)題的能力以及交流與合作的能力?！毙抡n程改革的一項(xiàng)重要內(nèi)容就是要求在教學(xué)中注重探究。按照課本上的方法要做好這個(gè)實(shí)驗(yàn)的難度較大，而且實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)需要25 分鐘左右，因此有些老師在課堂中干脆不做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，而改用動(dòng)畫(huà)模擬實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行教學(xué)，雖然這樣做現(xiàn)象明顯又省時(shí)又省力，但學(xué)生卻失去了一次很好的探究機(jī)會(huì)。本實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)我們改進(jìn)之后，與原實(shí)驗(yàn)方案相比其優(yōu)點(diǎn)有：

①器材簡(jiǎn)單，可以省去酒精燈、鐵架臺(tái)等一套繁雜的實(shí)驗(yàn)裝，器材還可反復(fù)使用，提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的效率，教師課前準(zhǔn)備方便。

②學(xué)生操作簡(jiǎn)單，只需握住試管就可，而且容易清楚地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

③時(shí)間短，熔化過(guò)程只需5 分鐘左右，而原實(shí)驗(yàn)需25 分鐘左右，極大地提高課堂教學(xué)效率。

④本實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的最成功之處就是提高了實(shí)驗(yàn)成功率，實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵就是溫度計(jì)的玻璃泡稍低于液面且不能碰到試管的底和壁，而且要注意實(shí)驗(yàn)時(shí)要振蕩試管，保證冰塊受熱均勻，就可獲得比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)的失敗也許在某些特殊的情況下，能給教師啟發(fā)學(xué)生思考，以尋找失敗根源的機(jī)會(huì)。但是，教學(xué)時(shí)間畢竟有限，所以教師不會(huì)常做可能失敗的實(shí)驗(yàn)，因?yàn)檫@會(huì)影響到教學(xué)的效率，甚至影響學(xué)生形成正確的科學(xué)概念、規(guī)律。因此，如何研究改進(jìn)實(shí)驗(yàn)以提高某些重要實(shí)驗(yàn)的成功率，是非常必要的，不僅有利于教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成，提高了教學(xué)效率，更重要的是，成功的實(shí)驗(yàn)有利于學(xué)生獲得深刻的體驗(yàn)，啟發(fā)學(xué)生思考現(xiàn)象背后的科學(xué)原理，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。

4、要有利于學(xué)生好奇心與求知欲的培養(yǎng)。

激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲是科學(xué)教學(xué)的重要目標(biāo)之一。愛(ài)因斯坦指出：“熱愛(ài)是最好的老師?！迸d趣是人類(lèi)認(rèn)識(shí)客觀事物的一種心理表現(xiàn)，是一個(gè)人獲得知識(shí)、開(kāi)闊視野、推動(dòng)學(xué)習(xí)的一種內(nèi)部驅(qū)動(dòng)力。在中學(xué)階段，學(xué)生若能形成熱愛(ài)科學(xué)的情感和志趣，不僅將極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)機(jī)，而且將為他們今后投身科學(xué)事業(yè)奠定堅(jiān)定的基礎(chǔ)，因此培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)興趣具有十分重要的意義。在教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)是激發(fā)學(xué)生的科學(xué)興趣不可替代的重要途徑。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)具有生動(dòng)、形象的特點(diǎn)，有利于激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，

本實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后，可利用實(shí)驗(yàn)中冰鹽水低溫的特點(diǎn)（濃鹽水放冰箱一天以上的話，冰鹽水就會(huì)變硬，放到常溫中，慢慢熔化時(shí)，可以保持很長(zhǎng)的時(shí)間的低溫），在課前設(shè)置一個(gè)小魔術(shù)，激發(fā)學(xué)生的好奇心，自然引入了本節(jié)課的課題。至于保溫杯里是什么秘密呢？學(xué)生會(huì)很想知道，課后魔術(shù)揭曉時(shí)學(xué)生發(fā)現(xiàn)是冰鹽水，為什么冰鹽水會(huì)有如此的低溫呢？通過(guò)分析，原來(lái)濃鹽水的熔點(diǎn)很低。這樣的魔術(shù)很新鮮，學(xué)生對(duì)它印象會(huì)深刻，對(duì)熔點(diǎn)的概念的理解將是永久性的。另外，改進(jìn)后由于取材方便，完全學(xué)生可以布置學(xué)生在家里做熔化的實(shí)驗(yàn)。最大的好處是學(xué)生自已在家里完成凝固實(shí)驗(yàn)，這是對(duì)課堂中的實(shí)驗(yàn)的時(shí)間、空間、內(nèi)容的拓展。

所以，科學(xué)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)要考慮，材料和器材要取材方便，學(xué)生的身邊的事物是不是可以利用起來(lái)，如果學(xué)生可以利用器材在家里自己完成，能滿(mǎn)足學(xué)生的操作欲望，又能培養(yǎng)學(xué)生的探索興趣，更重要的是激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。在初中科學(xué)教學(xué)中對(duì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的原則應(yīng)該是：一是“直觀”，讓學(xué)生能從實(shí)驗(yàn)中直接觀察到實(shí)驗(yàn)過(guò)程，認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象本質(zhì)，理解科學(xué)知識(shí) ；二是“明顯”，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，學(xué)生容易觀察到整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，；三是“簡(jiǎn)單”，實(shí)驗(yàn)器材數(shù)量要少，結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，最好能利用學(xué)生生活中常見(jiàn)到物品，實(shí)驗(yàn)操作要簡(jiǎn)便，；四是“可靠”，實(shí)驗(yàn)成功率真要高。只要在科學(xué)教學(xué)中通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的不斷探究、改進(jìn)和實(shí)踐，就能充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)在科學(xué)教學(xué)中的重要作用，并能達(dá)到了良好的教學(xué)效果。

只要在課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成，有利于幫助學(xué)生正確理解科學(xué)知識(shí)，有利于掌握科學(xué)概念和規(guī)律，有利于學(xué)生科學(xué)探究能力的提高，有利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的提高，我們都可以大膽嘗試對(duì)教材中存在問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，以便充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能。教材是死的，而教師的教是活的，我們要挖掘自身的潛能，利用一切可利用的手段和策略去提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率，提高我們的教學(xué)質(zhì)量，把學(xué)生培養(yǎng)成適合時(shí)代的人才。