试述科学实验革新科学实验凸现科学本质

论文导读：
科学是一门以实验为基础的学科，实验对激发学习兴趣、理解科学知识、体验过程与方法、培养能力、提升科学素养有十分重要的教育、教学功能.科学课程标准指出科学课程的基本理念是体现科学本质.科学本质包括四个纬度：科学是一个知识体系，科学是一套研究的方法，科学是一系列的思维方式，科学是一种价值取向.因此，实验对体现科学本质有重要的作用，教学中通过对实验的改进、创新能更好地凸现科学本质.

一、科学是一个知识体系，创新实验有利于建构科学知识

实验对建构知识、理解知识有很重要的作用.很多科学概念或规律都是建立在实验基础上的，直观、形象的实验更有利于知识的建构.
教材中讲到声音是具有能量的，往往以教师讲授为主，即使教师例举生活实例：很大的声音甚至能把玻璃窗震破，但是因为学生缺乏感性认识，可能还是感觉比较抽象.我们可以通过创新实验让学生眼见为实，不但确信声音具有能量，而且能量是比较大的.如图1，实验中，在音箱喇叭前合适位置放置酒杯，酒杯内放吸管，喇叭发出的低频的声音引起酒杯及其中的吸管振动，随后产生共振，直至使酒杯破裂.从而让学生根据实验现象得出科学的结论：声音具有能量.
真空不能传声是本节课的重点之一.华师大教材中的实验名称是“真空不能传声”，实验是把一个发声的音乐芯片放在密封的广口瓶内，比较抽气前后听到的音乐声，然后在实验的基础上结合推理得出“真空不能传声”的结论. 因为广口瓶完全密封难以保证，抽气过程耗时费力，难以使瓶内形成真空或接近真空的状态，所以得到的实验现象只是声音变小了.因为音乐芯片在空气中的声音原本就比较轻，所以声音变小的现象也不明显.
改进实验一：如图2，在钟罩内放入电铃，电铃用交流电供电，使电铃在空气中有比较响亮的声音；钟罩用橡皮泥等进行严格的密闭；用大功率的抽气机抽气，使钟罩内形成真空或接近真空；为了能直观显示出钟罩内在抽气，钟罩内放入小风扇和红色飘带，连接气压计.抽气前，小风扇使红色飘带飘动，气压计显示大气压.随着抽气的进行，空气被抽走，飘带逐渐停止飘动，气压计示数变小，铃声越来越小直至听不到声音.
改进实验二：利用生活中的废弃物改进实验.实验器材包括一支连接有一小段带输液阀门的输液管的注射器甲，一支用于抽气的注射器乙，小闹钟发生器，细漆包线等.将细漆包线连接闹钟电路和发生器，把发生器置于注射器甲内，用502胶及凡士林使注射器密封.如图3，接通电路，使发声器发声，把注射器甲的活塞推到底，用注射器乙抽取剩下的空气，再将注射器甲的活塞拉至顶端，使里面的密闭空间形成接近真空的状态，让发生器悬空放置，就听不到声音.
通过实验的改进，都较好地达到了“真空不能传声”的效果，实验现象直观，更有说服力，学生印象深刻，不容易忘记，实验结论不言而喻，有利于直接建构科学概念.

二、 科学是一套研究的方法，创新实验有利于授予科学方法

科学实验教学中往往蕴涵着科学方法，科学方法能使实验更直观、更科学.从科学实验中学习科学方法，是理解科学内涵，领会科学精神，提高科学素养的重要途径.因此在创新实验中更要体现科学方法，让学生在实验中学习科学方法.
“物体振动发出声音”是本节课的重点，教材中通过音叉实验得出这个结论.尤其是用乒乓球来显示音叉的振动，但是本实验往往会出现球的振动与音叉振动不合拍的现象，实验效果不理想.为了使实验现象更明显，我们对实验进行了改进.
改进实验一：“跳舞的乒乓球”实验.我们用电源、喇叭、乒乓球等实验.如图4，喇叭上放乒乓球，接通喇叭电源，喇叭发声，喇叭上的乒乓球不断跳动；切断电源，发声停止，乒乓球的跳动戛然而止.
改进实验二：“跳动的光斑”实验.我们用电源、喇叭、小平面镜、激光笔等实验.如图5，把喇叭用支架固定，在喇叭上粘上一块小的平面镜，固定的激光笔射出的光经平面镜反射到对面的墙上，形成光点.接通喇叭的电源，喇叭发出声音，墙上的光点不停跳动形成美丽的图形；切断电源，发声停止，光点跳动也随即停止.
通过实验改进，实验趣味性强，实验现象明显，实验成功率高.实验中不但渗透了“微小放大法”，乒乓球和光点起到了微小放大的作用，能够把微小的振动进行放大；而且实验中运用了“对比法”，发声和不发声是为了对比，通过对比的方法，使实验结论更科学.

三、科学是一系列的思维方式，创新实验有利于培养科学思维

物理学家劳厄曾说：“重要的不是获得知识，而是发展思维.”课堂教学不能仅仅注重活动形式，更要重视实验中学生思维方式和能力的培养.
“物体振动产生声音”可以采用实验探究的教学方法.教师提供给学生钢尺，橡皮筋，三角铁，鼓，锣，小提琴等器材，让学生利用这些器材发出声音创设生活情境，学生猜想：声音可能是敲打、碰撞、摩擦、弹拨产生的，从而暴露学生在生活经验中的前概念或浅表的认识.此时教师提出矛盾的情境、激发认知冲突：为什么锣鼓敲打停止以后，声音不是马上消失呢？并引导学生：这些发声物体的共同特征是什么呢？从而启发学生摒弃事物的非本质特征，抽象出事物的本质特征：产生声音的物体都在振动.接着，教师引导学生设计实验证明物体产生声音与不产生声音时的区别，从而得出科学的结论：物体产生声音的原因是物体振动.实验探究教学中，教师遵循学生的思维规律，引导学生透过事物的表面现象寻找事物的本质，培养学生抽象、概括的能力，促进学生思维的深刻性.
在实验探究中教师引导学生设计实验方案，更有利于培养学生的思维.“真空不能传声”“声音在固体、液体中传播”教学中教师都可以让学生设计实验方案.实验方案的设计是一个开放的问题，方案有很多种，并非唯一的答案，有利于培养学生的发散思维.学生的方案往往是不完善，教师要组织学生进一步探讨并共同完善实验设计方案.这些方案中，哪些方案需要改进，如何改进，有没有最优化的实验方案，这就需要学生的批判性思维和聚合思维了.在课堂活动中，学生的思维一张一弛，发散思维和聚合思维交替运用，思维能力得到有效的培养.

四、科学是一种价值取向，创新实验有利于培养科学精神

创新实验不但有利于建构知识，体现过程和方法，还能激发学生论文导读：实验能培养学生严谨细致的态度.教师对实验细节进行了创新，教师往往用打土电话实验说明固体能传声，我们对实验细节进行改进：在控制其他条件不改变的情况下，比较连接土电话的绳子剪断前后听到声音的清晰程度，说明固体能传声.在听“机械秒表的声音”实验中，两次听要求同一张桌子，保持耳朵与秒表的距离相同，在较好地控制一些变量
的学习兴趣、求知欲和探索精神，培养学生实事求是、严谨细致的科学精神和态度.
创新实验能激发学生学习兴趣和探索精神.在学习源于：论文摘要范文www.7ctime.com
“声音是由声波形式传播”时，教师增加演示实验，如图6，在喇叭前排列一些点燃的蜡烛，随着喇叭的发声，烛焰会有规律地跳舞，学生被这个现象吸引，学习积极性很高，从而产生强烈的探索：声音在空气中是怎么样传播的呢？
创新实验能培养学生严谨细致的态度.教师对实验细节进行了创新，教师往往用打土电话实验说明固体能传声，我们对实验细节进行改进：在控制其他条件不改变的情况下，比较连接土电话的绳子剪断前后听到声音的清晰程度，说明固体能传声.在听“机械秒表的声音”实验中，两次听要求同一张桌子，保持耳朵与秒表的距离相同，在较好地控制一些变量的前提下得出科学结论，培养了学生在科学研究中严谨、细致的科学态度.
总之，在教学中，教师坚持以学生发展为本的理念，精心设计教学，灵活实施课堂教学.特别是对科学实验进行创新，依托创新的实验，引导学生思考、探究、讨论，建构知识.学生在创新实验的探索中兴趣盎然，充分地动脑、动手、动口，经历知识的形成过程，掌握了科学的方法，培养了各种能力，提升了科学素养，真正地凸现了学科特性和科学本质.
参考文献：
.全国制义务教育科学（7～9年级）课程标准实验稿[M]. 北京：北京师范大学出版社，2001：7
张红霞.科学究竟是什么[M]. 北京：教育科学出版社，2003：12