湖北省松滋市南海中學(xué)(434201) 黃修繼

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生進(jìn)行理化生探究學(xué)習(xí)、獲取知識(shí)的主渠道，是課堂教學(xué)中的一個(gè)重要組成部分，如何優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)、創(chuàng)設(shè)“智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境”、培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)是擺在我們面前的一件大事。初中人教版教材中物理實(shí)驗(yàn)59個(gè)，其中演示實(shí)驗(yàn)47個(gè)，分組實(shí)驗(yàn)12個(gè)；化學(xué)實(shí)驗(yàn)78個(gè)，其中演示實(shí)驗(yàn)50個(gè)，分組實(shí)驗(yàn)28個(gè)；生物實(shí)驗(yàn)49個(gè)，其中演示實(shí)驗(yàn)16個(gè)，分組實(shí)驗(yàn)33個(gè)。我們要充分利用這些有效的實(shí)驗(yàn)資源，借助互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)提供的虛擬實(shí)驗(yàn)、傳感技術(shù)等來優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程。

1 務(wù)實(shí)做好常規(guī)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)能力

很多學(xué)生喜愛理科，就是從喜愛實(shí)驗(yàn)開始的，因?yàn)樗麄儚囊恍┯腥び杏玫膶?shí)驗(yàn)中產(chǎn)生了好奇心和求知欲。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對于公式、定律、規(guī)律的導(dǎo)出起著重要作用，因此我們要認(rèn)真研究教材，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，精準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在做凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)時(shí)，如何確定像的位置、找到清晰的像尤為重要，位置不準(zhǔn)成像規(guī)律就有偏差。在中和反應(yīng)中，pH值的變化一目了然，學(xué)生通過分組實(shí)驗(yàn)加深了對概念的理解，能更加深刻地認(rèn)識(shí)規(guī)律。在做測定小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)中，通過測定在高于、低于或者等于額定電壓下小燈泡的功率，學(xué)生很快明白，實(shí)際電功率與實(shí)驗(yàn)電壓的關(guān)系，燈泡的亮度是由實(shí)際功率決定的。在做電路中電流過大的原因?qū)嶒?yàn)中，如果發(fā)生短路或接入用電器的總功率過大，就會(huì)產(chǎn)生保險(xiǎn)絲熔斷或絕緣皮層燒壞的現(xiàn)象。

2 自主設(shè)計(jì)“小實(shí)驗(yàn)”，拓展學(xué)生思維

教材中除基本的實(shí)驗(yàn)外，還有一些小實(shí)驗(yàn)。通過這些小實(shí)驗(yàn)，可以開發(fā)學(xué)生智力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和動(dòng)手操作能力。學(xué)生在預(yù)習(xí)和自學(xué)過程中常會(huì)遇到一些疑難問題，對某些物理概念似懂非懂，對某些物理規(guī)律將信將疑，有時(shí)想不通就會(huì)產(chǎn)生畏難情緒，影響學(xué)習(xí)效果。怎樣幫助學(xué)生呢？指導(dǎo)學(xué)生做個(gè)小實(shí)驗(yàn)就是最佳辦法。例如“筷子提米”小實(shí)驗(yàn)，通過自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，學(xué)生確信了摩擦力的存在，認(rèn)識(shí)了摩擦力與壓力的關(guān)系。在紙鍋燒水實(shí)驗(yàn)中，通過觀察水沸騰時(shí)的溫度變化，對沸點(diǎn)的理解上了一個(gè)臺(tái)階。在學(xué)完機(jī)械運(yùn)動(dòng)后，學(xué)生在操場跑道上測自行車行駛的平均速度，對該知識(shí)點(diǎn)有了更深層次的理解。

充分發(fā)揮小實(shí)驗(yàn)的作用，抓住反饋及時(shí)矯正，學(xué)生更容易接受，如幫助學(xué)生區(qū)分熔化和溶解這兩個(gè)概念時(shí)，讓同學(xué)們親自動(dòng)手做兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)：①把一勺白糖放入盛水的試管中，觀察白糖有什么變化,思考試管里有幾種物質(zhì)；②把一勺海波放入空試管中，用酒精燈均勻加熱，觀察海波有什么變化、由幾種物質(zhì)組成。然后引導(dǎo)學(xué)生比較兩個(gè)實(shí)驗(yàn)有什么區(qū)別。再用熔化概念去對照分析，最后讓學(xué)生討論，形象、具體、直觀地闡釋了概念。

3 借助虛擬實(shí)驗(yàn)，規(guī)律公式更易呈現(xiàn)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)是教育信息化建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容，是教育教學(xué)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物。目前武漢的NB虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對我們免費(fèi)開放，有實(shí)驗(yàn)教務(wù)管理、實(shí)驗(yàn)前理論學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)過程智能指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果自動(dòng)批改，數(shù)字化資源管理、實(shí)驗(yàn)室開放預(yù)約管理、師生互動(dòng)交流等模塊。虛擬實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，方便分析現(xiàn)象，導(dǎo)出規(guī)律。虛擬實(shí)驗(yàn)特別適用于有害、有毒、存在危險(xiǎn)的某些實(shí)驗(yàn)。如CO還原CuO時(shí)，先通入CO再加熱，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯；反之，先進(jìn)行加熱，再通入CO，則容易引起爆炸。學(xué)生通過比較，明白了進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)要嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)步驟操作。再如，濃硫酸稀釋實(shí)驗(yàn)中，將濃硫酸緩慢加入水中，可以正確完成稀釋操作；而將水直接倒入濃硫酸中，會(huì)造成硫酸飛濺，非常危險(xiǎn)。借助虛擬實(shí)驗(yàn)既可以避免危險(xiǎn)操作，又能使學(xué)生清楚了解錯(cuò)誤操作的危害。在復(fù)習(xí)中，課堂容量大，涉及實(shí)驗(yàn)多，學(xué)生都做過，但要在短時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)出來，虛擬實(shí)驗(yàn)就有了明顯的優(yōu)勢。借助虛擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以清晰地觀察實(shí)驗(yàn)過程，對規(guī)律公式的導(dǎo)出起到了事半功倍的作用。

4 引入數(shù)字實(shí)驗(yàn)，提升實(shí)驗(yàn)效果

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是指在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用傳感器技術(shù)，將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中得出的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)，由專用軟件處理后通過圖像、表格、視頻等多種形式動(dòng)態(tài)地顯示出來，能使學(xué)生觀察到實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過程，能對變化過程進(jìn)行直觀形象處理的一種實(shí)驗(yàn)方法。整個(gè)系統(tǒng)由傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)器材、傳感器及分析軟件組成，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，提高了實(shí)驗(yàn)效果和效率，解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)解決不了的問題。如傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)對于對物體做功、內(nèi)能增加等問題很難解決，甚至解決不了，而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)依據(jù)實(shí)時(shí)采集技術(shù)，通過將采集頭伸入物體內(nèi)部，可以實(shí)現(xiàn)用采集到的溫度數(shù)值的變化曲線來反映內(nèi)能的增加。又如介紹了地磁場和電磁感應(yīng)后，閉合電路的部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，但地磁場特別微弱，效果不明顯。若采用數(shù)字實(shí)驗(yàn)，閉合電路的部分導(dǎo)體在地磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的電流雖然十分微弱，但采集的信號(hào)通過傳感器在屏幕上呈現(xiàn)，效果十分明顯。

隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，可以說我們已進(jìn)入到了一個(gè)全新的時(shí)代，創(chuàng)建“智能實(shí)驗(yàn)環(huán)境”是大勢所趨。構(gòu)建與互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能時(shí)代相適應(yīng)的中小學(xué)智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)與管理體系并開展應(yīng)用實(shí)踐研究，是響應(yīng)和落實(shí)國家教育改革、發(fā)展戰(zhàn)略與考試招生制度改革要求的具體舉措，是推進(jìn)教育現(xiàn)代化不可或缺的重要內(nèi)容。