浅议小实验在科学学科调节教学中应用

论文导读：、电流的测量，我在给学生提供实验器材时，通常采用富足供给的方式，让学生首先结合实验的目的进行测量工具的选择，这一过程看似耗时间，但是学生为了正确选择器材，就一定会去了解实验器材的量程、最小刻度值，熟悉实验仪器的功能，实验素养和实验能力得到发展。借助实验激发学生学习兴趣，然后引导学生对实验现象进行分析，经历
摘 要：初中科学学科的知识和规律较为抽象，必须注重实验教学，才能推动学生对科学学科知识的理解。实验对于初中科学学科教学而言有哪些作用呢？本文就小实验在激发学生科学学科学习兴趣、组织概念教学、内化知识、复习课教学等几个方面的具体作用结合实践谈几点笔者的看法，望能有助于教学实践。

一、实验有助于提升学生的科学素养

学生是教学的主体，学习科学的目的不仅是给学生灌输程式化的知识和规律，而且更应注重学生在科学探究中的过程，应从学生的具体实际出发，通过实验的过程，将学生的听觉、视觉、触觉等多元感官均充分地调动起来，最大程度地丰富学生的感性认识，将实验现象所包含的各种科学属性及含义都刻入大脑形成表象，并由此牵连和发散出更为丰富的科学感觉，学会科学观察和深思。
在教学实践中，教师们都能感受到学生对实验课的喜爱，学生一听到要去实验室做实验都分外激动，见到教师上课前提着实验器材进入教室也都围到讲台不愿离开。从这些方面可以看出学生喜欢生动、真实、情境化的学习模式，照本宣科式的“填鸭教学”无法吸引学生的注意力。而缺失了注意力的集中和学习兴趣的参与，科学学习的效果势必低下。当然，在运用小实验组织科学教学时，首先借助于实验器材和实验现象将学生的注意力集中到科学课堂中来，接着引导学生要观察什么现象、如何观察、这些现象与哪些科学规律相联系，通过这样的提示和引导，学生的眼、耳、手、脑并用，观察和思维变得有序，课堂学习变为有意性、目的性的活动，科学素养在科学实验的过程中得到发展和提升。
例如，在实验时，无论是力学中的长度测量，还是电学实验中电压、电流的测量，我在给学生提供实验器材时，通常采用富足供给的方式，让学生首先结合实验的目的进行测量工具的选择，这一过程看似耗时间，但是学生为了正确选择器材，就一定会去了解实验器材的量程、最小刻度值，熟悉实验仪器的功能，实验素养和实验能力得到发展。
借助实验激发学生学习兴趣，然后引导学生对实验现象进行分析，经历“观察—分析—推广—得到结论”一系列科学思维过程，提升学生的科学素养。
例如，笔者在和学生一起学习“摩擦力”这节课，摩擦力的方向是教学的难点，因为学生看不到，为此，我设计了如图1所示的小实验，从刷子毛弯曲的方向学生能够清楚地“看”到了摩擦力的方向，继而在头脑中形成稳定的科学表象，对摩擦力概念的理解就更为全面了。

二、用实验创设概念教学环境

学习不可离开教学情境的引导，小实验能够起到创设情境的作用，我们在平时的新课教学或是复习教学都应该多做实验，引导学生从生活中容易找到的器材出发自主设计并完成实验，这一做法对于知识复习效果更佳，有效消除灌输教学的生硬感，推动教学趋于有效，教学更具条理性，效果自然更佳。
例如，笔者在和学生一起学习“压强”这一个概念前我要求学生拿起手边最为常见的铅笔（一端削尖），用两个食指夹住这支铅笔，接着用力。让学生说出自己的切身感受，然后就感受出发进行讨论和分析：“两端施加同样大小的力，与削尖了的一端相压的食指会感觉比钝的一端要痛，说明了力的作用效果存在着差异，是什么理由呢？”是不是力不相等？进一步分析可以发现：力是相同，那么根源在哪里？一个尖、一个不尖，即根源在接触面积不同。一个小小的实验构建了轻松、愉快的概念学习环境，为了比较力的作用效果，“压强”这一概念也应运而生了：“单位面积上所受到的压力”。
再例如，笔者在和学生一起学习“惯性”这一概念时，“惯性”是一个很抽象的概念，教材中有演示实验，为了进一步提高学生的感性认识并深化学生的印象，除了教材中的演示实验建立“惯性”的概念外，我还补充了一个生活中最为常见的小实验“挑鸡蛋”：我展示了生、熟鸡蛋各一个，提出理由：“在不敲坏鸡蛋的前提下，如何将熟鸡蛋挑出来？”让学生想办法，然后我再演示，其实很简单就是放在桌上一起旋转，其实验原理是什么呢？与什么科学概念相联系呢？很自然地与刚刚得到的“惯性”的概念相联系，给学生留下了深刻的印象。

三、真实的实验现象有助于突破难点

“科学难，难在哪里呢？”笔者在实践中发现，之所以我们同学觉得科学难学，主要理由有如下两个方面：（1）概念容易混淆；（2）学习前科学概念的负迁移。要解决这两个因素导致的科学难学的理由，应该对症下药，从实验现象出发，突破难点。

1.解决容易混淆的认识

在科学学习中有很多相近的概念和描述，这些往往是学生容易出错和混淆的地方，如果空洞地说教，学生处于被动接受状态，疑虑还是存在的，时不时地还会出错，如果用生活化的小实验，让学生能够看到真实的现象，尤其是对比度、可见度比较高的小实验，透过实验现象，既培养了学生的观察能力，学生的思维能力也在这个过程中得以提升。
例如，和学生一起学习“浮力的方向是竖直向上”这一概念时，从文字角度学生理解上总觉得疙疙瘩瘩的，灌输式教授只能在学生大脑里留下浅浅的痕迹，有时容易出现“竖直”与“垂直”相混淆，如果我们给学生创设实验，让学生通过实验现象的观察，真实地看到浮力的方向，那么概念就会在学生的大脑里深深地刻上一笔，笔者在教学中设计对比性实验，实验结果如图2所示，可以清晰观察到两个烧杯中的绳子处于平行状态，与水平面垂直， “浮力的方向是竖直向上”概念自然形成，与此同时再引导学生运用平衡原理，还能进一步加深重力方向竖直向下的认识。

2.有效消除学习前概念的负迁移

在初中科学概念教学中，对于学生科学前概念中的相异构想一定要及时地予以纠正，实验演示的策略可以建立概念间的联系，推动思维条理化、系统化。
例如，在和学生探究滑动摩擦力与哪些因素有关时，学生从日常生活经验出发：“同一个物体速度大滑行距离长，速度小滑行距离短。”于是有“滑动摩擦力大小与运动速度有关”的相异构想。针对这一错误的物理前概念，直接讲解学生难以理解，为此笔者设计了如图3所示的实验：A物体叠放在B物体上，竖直墙壁与A之间用一弹簧测力计相连，现用力拉物体B使其以不同的速度运动，观察弹簧测力计示数。学生会惊奇地发现，无论B的速度多大，弹簧测力计示数都是相同的，运用二力平衡条件，论文导读：
得到A、B之间的滑动摩擦力大小不变。通过多次实验，“滑动摩擦力大小与运动速度有关”这一前概念多次被事实所否定，正确的概念和结论逐步建立。

四、借助于实验实现知识的自我归纳

实验是科学学习重要的思想策略，由实验出发最终得到规律本身就有“归纳”，除此之外，我们在教学中还应引导学生横向联系。初中的科学实验有很多，却涉及相同的思想策略，例如，“制约变量法”在初中科学实验中是最为常见的思想策略：先固定一些因素不变，只转变其中的一个因素，进行观察实验，如此多次反复，将一个物理量与多个因素之间的关系一一找到，再经过综合得到一对多的物理关系。如阿基米德定律、液体内部压强规律、欧姆定律、光的反射和折射定律等。除了不同的实验涉及相同的思想策略外，相同的实验器材还可以完成多个科学实验，尤其是借助生活中的常见物品，让学生自主设计实验进行开放式探究，不仅仅能够联系实验策略，还能够起到知识复习的作用。
例如，在初三总复习阶段，我要求学生在课后用生活中最为常见的用品：矿泉水瓶（1个）、海绵（1块）、白纸（若干张）、铁钉（1枚），还有适量的水，自主设计两个科学小实验，并确定具体的实验方案，预计实验可以观察到什么现象，对于实验的注意点给予必要的说明，通过教学实践发现，有很多学生结合课堂所学的科学知识，能够联系到的实验很多，这样的联系都是有根的，能够有效聚集并提升学生的知识、策略和技能，学生根据情境的创设牢记在大脑中。如：
实验方案1：将矿泉水瓶装满水，用手推动其在桌面上滚动一会，和竖放着用手推动其在桌面滑动，来感受同一物体和相同的接触面，滚动摩擦和滑动摩擦的大小差异；
实验方案2：将瓶装满水，在瓶一侧的不同高度上钻大小相同的小孔，观察水的射程，探究液体压强的特点；
实验方案3：用刻度尺测瓶子的高度、体积、周长，学会刻度尺的使用、巩固特殊测量法。
学生在自主设计实验的过程中，充分调动了原有的科学知识和实验策略，每设计出一个实验必定与一定的科学规律和科学思想相联系，这样的教学和复习形式开放度大，思维能够得到有效的提升。
总之，科学中运用归纳法的基础主要是实验，因为实验不但能够重复进行，更重要的是它可以准确地反映事物各个部分或科学过程各个阶段的相互联系，而且运用实验最容易引起学生的兴趣，我们在教学中应充分开发实验的教学功能，无论是演示实验、分组实验或是课外自主实验，都应该引导学生积极思维，或定性、定量地去分析、理解、归纳科学知识。