首页 -> 2008年第7期
改进实验教学 提高科学素养
作者：李其新
[关键词]实验教学 科学素养
新课程标准对科学课程有了明确的定位，并提出全新的教学理念：“全面提高每一个学生的科学素养，是科学的核心理念”，“科学课程是以培养科学素养为宗旨的科学入门课程”。而初中自然科学是一门以观察实验为基础的学科，实验基础和研究方法在学生的智能发展中占有重要地位。所以，实验教学是提高学生科学素养的一条重要途径。
传统的实验教学，学生在教师的控制和监督下进行实验，教学以知识的传授为宗旨，而忽略技能的培养，忽略学生过程中科学态度、情感、价值观的培养；注重实验现象的描述、实验结果的运用，而忽略实验过程的探究和方法指导。所以，教师教学理念的差异，将直接影响到学生科学素养的培养。笔者结合自己的教学经验，对如何改进实验教学，全面提高学生的科学素养进行了初步的探索和思考。
（一）开放演示实验的时间和空间
目前的演示实验，都是教师在课堂中创设问题情境，激发学生兴趣，然后教师做演示实验，学生观察实验现象，教师启发提问，分析实验现象，师生共同讨论，得出实验结论。虽然在一定程度上锻炼了学生的观察能力、分析能力、归纳能力，但学生对实验原理、控制的变量、实验的步骤一无所知或知之甚少，还是没有走出重结果、轻过程的怪圈，抹杀了学生的创造性，剥夺了学生的主体地位。
笔者认为实验教学应打破时间和空间的限制，应当把演示实验作一个课题来研究，给学生足够的时间和空间，让他们自行设计实验方案，自主选制实验器材，自由结合探索研究，使课堂教学与课外探究相结合、教师引导与学生自主学习相结合，使课程教学在课外得到延伸。如对决定电功大小因素的演示实验，笔者做了如下处理：在上一节课末，以思考题的形式向学生出示研究课题“决定电功大小的因素与哪些因素有关？”思考这个实验方案。第二次上课前，请同学们交流自己的实验方案。全班同学说出的方案达到十余种，有的方案比教材上的方案还直观：有的用小型电动机转动对钩码做功；有的利用夏天遮阳帽上的小型电风扇通上电流，比较它们转速的快慢；有的利用电阻丝加热烧瓶内的空气，用“U”型管显示高度差等。老师对学生的劳动成果进行积极评价或作一些修改，然后让方案相近或相同的同学自主组合得出结论。在整个过程中，老师只充当技术顾问，变限制性的演示实验为开放性的演示实验，变纯观察性实验为创造性实验。这样不仅锻炼了他们的动手操作能力，也培养了团结协作的精神。
（二）拓展学生实验的深度和广度
传统的学生实验常常是在掌握了实验结论的前提下安排学生实验，来验证课本上的结论，其目的无非是让学生知道知识的来历和巩固课本上的结论。教学安排一般是教师介绍实验目的、实验原理和实验步骤，学生按照实验步骤进行实验操作，然后把实验现象和数据记录在实验册上，再分析、讨论，然后得出课后调查结论。大部分学生做了实验之后，都会对实验的结论非常清晰，但是当问及“本实验为何要选择这些器材，如果把实验步骤顺序交换会怎样，如果仪器损坏对实验有何影响，该如何处理”等相关问题，则大部分学生都回答不上来。可见传统实验教学只注重知识的结果，忽略了学习过程的探究性，忽略了学习能力的培养。
新课程改革的主要思想之一就是注重学习过程的探究性，注重培养学生的实践运用能力和创造能力，使学生学会学习、学会探究，体验科学的研究方法。要体现这一思想，就必须深化学生实验，拓展学生实验，使学生掌握实验探究思路，并把实验的结论与生活、生产中的实际问题相结合，鼓励学生动手、动脑，去思考、去发现，激发学生的创造勇气，培养学生的创新品质。
要培养学生思维的创造性。教师先要有创造性的思维。以《凸透镜成像》为例，笔者作了如下处理：①知识准备：学生自学凸透镜和凹透镜的概念，以及焦点、焦距、光心等相关知识。②问题准备：凸透镜有何用处？凸透镜成像特点与哪些因素有关？本次实验要选择哪些实验器材，记录哪些数据，如何设计实验素格？这个实验与我们生活中的哪些方面有联系？③器材准备：（不仅要器材齐全，更重要的是器材摆放顺序）第1组把光屏放在蜡烛和透镜的中间，第4组把蜡烛放在透镜和光屏的中间，第2、3两组摆放正确（便于学生观察、比较）。其中2、3两组中单号使光屏、透镜和蜡烛火焰的中心不在同一高度上；双号不在同一直线上，但物距故意有些大、有些小。（给出问题，让学生去发现、去思考）
上课时，老师只讲清实验的目的，简单介绍实验室提供的器材，然后鼓励学生动手尝试（第1、4两组不能成像，第2、3两组中部分同学能成像），仔细观察比较、交流、讨论，再让学生比较成像特点：有些同学得到成倒立放大的实像，有些同学得到成倒立缩小的实像，有些同学在光屏上找不到倒像（如果没有这一组，教师可鼓励学生移动烛焰），从而感受科学探究中的曲折和乐趣。学生通过观察、比较，以及小组之间的交流和讨论，逐一提出了猜想和假设，明确了问题的解决方案，再自行设计实验步骤，按照自己的实验方案进行实验观察，记录实验数据，验证自己的猜想和假设，再结合以上思考题，发散学生的思维。
课后延伸：为了保持兴趣的连续性，形成良好的思维品质，可设计课后思考题：①当烛焰在很远的地方，成像特点如何？当烛焰逐渐向透镜靠近，物距减小，像距如何变化；②是否存在一点能成等大倒立的实像，哪一点不能成像；③如果用凹透镜来代替凸透镜能否成像；④如果你把凸透镜和凹透镜合起来玩，会有什么发现。这些问题可以利用课余时间开放实验室，让学生继续研究。
通过本实验，学生不仅发现了凸透镜成像的特点，学会了拍照，还发现了望远镜的制造原理，拓展了实验的深度和广度，发展了学生的科学探究能力，让他们亲身体验科学探究的曲折和乐趣，逐步形成了科学的态度、情感和价值观。
（三）加强课外实践活动的开展与深入
受应试教育的影响，教师给学生布置的大多是书面作业，而对实验册上的“科学与探索”置之不理，这种思想若不及时加以改变，将很难适应新的教育形势。科学教学应当是开放的，培养学生的科学素养仅仅依靠课内是不够的，课外实践活动是课内教学的延伸。通过课外活动，不仅可以丰富经验、开阔视野、活化知识，还可以培养学生的创新意识，提高实践能力。
如上了《环境污染》这一章后，结合当地水污染比较严重的情况，笔者安排了相应地课外实践活动。
①准备阶段：全班分成四个小组，推选出活动组长，对学生进行安全教育、礼貌教育、纪律教育，并对每组进行技术指导。
②实施阶段：第1组到制革厂区进行实地调查，了解每天工业污水排放量、排放方式，并做好工业污水的取样工作。第2组到各居民区对各家各户进行问卷调查，了解生活污水的排放量和排放方式。第3组到污水处理中心，了解每天污水排放量、处理量、污水处理方法及污水中的主要有害成份，并采集污水处理前和处理后的水样。第4组到本镇主要河道进行水样采集，记录河流中生物的生长情况，然后将采集的样品送到实验室，在老师的帮助下进行化验分析。要求各组整理调查材料，汇总调查结果，写出调查报告。③深入阶段：老师对本次调查活动给予积极评价，并深化调查结果，提出问题：在本次活动中，你有何收获感受？对水污染你有哪些建议？学生讨论：造成本镇水污染的原因：部分制革厂的工业污水未经处理，直接排入河道；污水处理中心不能承受排放的废水量；人们的环保意识差，拉圾直接倒入河道。④形成共识：水污染严重破坏河流的生态系统，如不及时治理，将严重威胁人类健康；环境保护，人人有责；保护母亲河从我做起等。⑤提出建议：通过宣传，加强人们的环保意识；向有关领导提出建议，整顿皮革厂污水排放，尽快投资修建污水处理中心。
通过本次课外实践活动，增强了学生的环保意识和社会责任感。总之，教师要善于突破教材上的既定的实验框框，想新点子，找新路子，大胆改革和创新，为培养21世纪能力型和创造型人才服务。
参考文献：
[1]教育部：全日制义务教育科学课程标准(7-9年级)（实验稿）[S].北京:北京师范大学出版社，2001.
[2]曹宝龙.培养学生能力是教学永恒[J].人民教育，2002，(9).
[3]吴向东.自然教师的一种新型角色模式——促进者[J].中学自然教学，1998，(2).