科学实验步骤和原理

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科学实验步骤和原理范文第1篇

一、趣味性化科学实验，激发学习兴趣

兴趣是学生学习的最大动力，孔子云：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”。在呼吸面罩和潜水艇里氧气来源原理化学方程式学习时，有创意地巧变吹气生火实验，来激发学生的学习兴趣，牢固掌握科学知识，引领学生的创新意识。

例一：吹气生火实验：

实验原理：Na2O2能与CO2反应，产生氧气并放出大量的热，使棉花着火燃烧。

实验步骤：

（1）把少量Na2O2粉末平铺在一薄层脱脂棉上，用玻璃棒轻压使Na2O2进入脱脂棉中。

（2）用镊子将带有Na2O2的脱脂棉轻轻卷好，放入蒸发皿中。

（3）用细长玻璃棒向脱脂棉缓缓吹气，观察现象。

注意事项：

（1）用玻璃棒轻压使Na2O2进入脱脂棉中，反应产生的热量能有效传递给导热性不量的脱脂棉，使棉花着火燃烧。

（2）脱脂棉卷得要轻，以免Na2O2从脱脂棉中脱落，实验效果不佳，导致实验失败。

（3）吹气要缓，利于CO2与Na2O2充分接触，发生反应，最终使棉花着火燃烧。

（4）实验中出现脱脂棉燃烧现象，要控制药品用量，避免出现大风，造成危险。

实验分析：实验创造性地应用了Na2O2能与CO2反应，产生氧气并放出大量的热，使棉花着火燃烧；并结合了趣味性，吹气能生火。既融合了科学实验，又有创新地使实验富有趣味性，激发了学生学习的兴趣，又在思想上烙上了创新思维，为创新能力的培养种下了种子。

二、活化学生活动科学实验，激发学习主动性

在科学课堂教学中，活化学生活动来活化科学实验，使科学实验因为学生本身的参与而富有趣味性，吸引学生参与学习。在月球始终以同一月面面对地球教学时，创造性地通过学生分别代表月球和地球模拟天体运转活动来活化科学实验，在活动当中加深对天体运转知识的理解，激发了学习积极主动性，变抽象知识为直观感受，体现了教学的直观、形象、趣味性，达到课堂的和谐协调，做到在轻松气氛中愉快地学习知识，牢固掌握科学知识。

例二：月球始终以同一月面面对地球实验

实验原理：月球绕地球公转周期和地球的自转周期相同，都是24小时，导致月球始终以同一月面面对地球。

实验步骤：

（1）提出月球为什么始终以同一月面面对地球的问题。

（2）观察活动模型，提醒特别注意观察月面面对情况。

（3）分析原理。

（4）分四小组进行模拟月球绕地球公转及各自同时进行自转的科学实验，及时进行纠正其自转和公转方向和转动的周期情况，进而进行评价、奖励。

实验分析：利用活化学生活动来设计科学实验，有利于增强科学实验的趣味性，有利于逮住课堂上走神、搞小动作等异样的学生，来参加科学实验活动，创造性地抓住他们的注意力，调整他们的学习状态。避免对学生进行直接点名批评，破坏课堂内和谐气氛，有利于课后与学生的沟通交流，达到在课堂上的和谐美，慢慢地师生达到心灵相通—“心有灵犀不点也通”的境界，挖掘师生的亲和力，愉快地进行学习科学知识。

三、巧做科学实验，提高学习效率

在科学教学过程中，要求重视落实基础知识和基本技能的同时突出重点。素质教育的全面推进、逐步深入和新课改的进一步深入，都要求通过突出教学的重点，减轻学生的学业负担，提高教学质量，提高每个学生的科学素养。活学活用，创新应用新的知识，巧做科学实验，让学生体验到我做过了，我便真正理解了，变抽象知识为直观感受，在体验环境中接受科学知识，避免暂时地死记硬背，持久牢固地理解知识并掌握知识，增强师生的创新意识，培养学生的创新思维和创新精神，提高学生的创新能力。

例三：气球升空实验

实验原理：力的作用是相互的，气体从气球口喷出，向下排气，气球对空气产生一个向下的作用力，因为力的作用是相互的，同时空气对气球产生一个向上的作用力，推动气球在教室内向空中上升，模拟火箭升空的原理。

制作方法：

（1）把气球吹胖，拧紧气球口用手抓住。

（2）把此气球用透明胶布粘在喝饮料用的一小截吸管上，气球中心与吸管方向相同。

（3）把吸管套在毛线针上。

（4）抓住毛线针，毛线针和气球指示竖直方向，松开气球口，观察现象。

注意事项：

（1）气球应尽量吹得胖一些，气体越多，向下对空气的作用力就越大，空气对气球的作用力也越大，气球升得越高，现象越明显。

（2）吸管应尽量短些，3厘米左右长的一小段，够于粘在透明胶布上即可，尽量减轻重力，使气球会升高。

（3）气球中心与吸管方向相同，否则空气对气球的作用力不是竖直向上，气球无法沿竖直方向向上升空。

（4）毛线针要笔直的，不能弯了的，选择表面光滑些，尽量减少滑动摩擦力，使气球升得高些。

科学实验步骤和原理范文第2篇

培养学生能力是现代教育的主要标志和根本任务。科学成为未来世纪的中心学科，更应重视对学生能力的培养。科学实验是科学教学的主要内容，是科学老师常用的教学手段 ，也是学生学好科学的有效方法。所以，以科学实验为突破口，探索一条培养学生能力的有效途径是必要的，也是可行的。在我国，现行中学教材中的科学实验大多是照方抓药式的验证性实验，启发性、探索性不强，影响了对学生能力的培养。有些实验成功率又不高，更抑制了学生学习科学的积极性。

传统实验与设计实验

中学生所做过的绝大多数科学实验都是教材中预先设计好的实验。学生只是通过实际操作，观察一下实验现象，得出事先已确定的结论。这各实验，我们称之为传统实验。现行科学教材中安排的实验对学生形成、理解、巩固所学的科学知识有一定的作用。但由于实验安排始终处于概念理论的领队地位，仅仅作为验证科学知识的手段，而缺乏对知识信息作纵向和横向的反馈，因此有可能阻碍学生创造思维的发展，不利于能力的培养。

与传统实验相对应的是自己设计实验，这种实验只给出实验目的，由学生自己设计实验方案、选择实验器材、药品、确定实验步骤、分析实验结果。设计性实验是传统实验的延续和发展，是克服学生普遍存在的理论高分，实验低能的有效手段。实验设计是一个动手动脑、培养学生多方面能力的过程，是寻方治病的过程。在实验设计过程中常常会有出人意料的实验现象和心理感觉，学生兴趣盎然。同时也会遇到挫折和失败，这也是对学生进行挫折教育、发展学生非智力因素的一种有效手段，这也是我们现代教育中所必须的。

实验设计的定义界定和作用

实验设计是根据实验课题所提出实验目的，让学生在已有的科学知识和实验技能技巧的基础上，选择恰当的实验方案来解决问题的过程。实验设计的课题一旦提出，学生作为认识主体必定要经历思考步骤（想法）和操作步骤（做法）两个科学认识过程。即首先需要分析课题所希望得到的科学事实是什么，再依次选取欲得到这些事实应采取的正确方法，所使用的仪器设备，应控制的外界条件，对实验结果的分析评估等等，这一系列的思考步骤为认识主体指明和制定了正确的认识方向和道路，是主体顺利达到科学认识目的的主观手段和工具。而作为操作步骤则为主体提供具体的行为方法途径，是主体顺利达到科学目的的现实手段和工具。因此，实验设计这一方法的实施恰恰就是借助于问题情境下，思考步骤和操作步骤两方面的强化实践，使学生在科学知识的学习中有效地提高解决问题的能力，从而有效地落实中学科学教学大纲中所提出的“要重视能力培养和科学方法教育”的要求。

实验设计能力的培养目标

对实验原理、方法、装置的进一步完善，会提出改进意见；

对于给出的各种方案，能分析和优选出最佳实验方案； 综合运用已学过的科学基础知识和实验基本技能，根据确定的实验目的，自行设计科学实验方案，验证结论，得出规律，探索新知识，解决新问题。

实验设计推广存在的难题

1．由于仅限于现行科学教材实验进行探讨，缺乏对国内外各种有关资料的收集、验证和筛选工作，因此从培养学生素质的高度来看，尚缺乏整体研究。

2．升学率的牵制，大面积推广受阻。

3．课时安排，老师的能力及实验室的配置也存在矛盾。

尽管如此，鉴于实验设计这一教学方法对提高学生解决问题能力的实际作用，它应该是科学实验教学方法的改革方向之一。

实验设计试验的几点说明

1．在平行班中进行试验，结果是试验班与对照班相比，学生的自学能力、思维能力、观察能力、动手能力及意志品质等方面均强于对照班。中考中试验班的同学实验题失分率明显降低。

2．实验设计给学生创造了一个良好的学习氛围和最佳的学习心境，大大提高了学习效率。尤其是设计“失败实验”，经过“失败—成功”的多次反复，对学生的震撼力深刻、持久。在这一过程中，学生获得了科学知识，培养了能力，促进了身心发展，培养了良好的意志品质和实事求是、勇于探索的精神。同时使学生受到科学研究方法的训练，对他们以后的工作和学习都打下一定的基础。

科学实验步骤和原理范文第3篇

关键词： 多媒体 科学实验教学 作用

随着中小学现代教育技术的不断推广，多媒体，如图片、实物、课件、视频等素材，通过计算机的辅助在课堂教学中的独特优势被广大教师广泛应用。科学实验教学往往是科学课堂教学的重点及关键，直接影响课堂教学质量。适时恰当地运用多媒体对实验加以改进、完善或模拟，可以克服上述方面的不足，达到突破实验重、难点，优化课堂教学结构，提高实验教学质量的目的。那么，如何才能充分发挥多媒体在科学实验教学中的作用呢？

一、利用多媒体，激发学生参与实验的兴趣

兴趣是最好的老师，是学生主动学习、积极思考、探究知识的内在动力。在科学实验教学中，运用图片、视频或多媒体课件，创设与教学内容相吻合的教学情境，使学生有身临其境之感，可以充分地激发他们的学习兴趣和探究欲望。要实现这一点，就必须在枯燥无味的传统实验中灵活运用多媒体进行实验教学。如《日食和月食》教学中，用白炽灯代表太阳，拳头代表月球，自己的头代表地球进行实验；有的选择小皮球当地球进行实验，乒乓球当月亮，电筒射出的光代表太阳光。单纯的动作示范，效果不显著。而借助多媒体演示实验，直观形象地再现客观事物，给学生以如见其景的感受。开始上课时，出示多媒体课件：各种日食和月食的图像，引起学生探究的兴趣。接着让学生进行动作示范实验，讨论地球、月球和太阳三个天体在相互运动时出现哪些特殊位置。然后用多媒体创设三个球体相互运动形成的两种特殊位置的情境，得出日食和月食的成因。图像显示模拟逼真，渲染气氛，创造意境，使学生获得直观印象，有助于激发探究欲，培养学生参与实验活动的兴趣。

二、利用多媒体，增强实验演示效果

有些演示实验往往可见度小，演示效果不佳。借助多媒体辅助教学，则可解决这个难题。如在学习秒表、安培表、伏特表等原理、使用方法及读数时，虽然学校能保证每位学生手中都有这些仪器，但由于这些仪器刻度比较小，教师讲解示范起来非常吃力。教师可以将秒表、安培表、伏特表等甚至一切方便展示的实验仪器都拿到视频展示台上进行演示、测量、读数、分析；还有些实验只能在平面上做，可见度受到极大的限制，不利于学生观察。利用视频展示台等多媒体设备的放大作用，能让全体同学都详细、全面观察到教师的具体操作过程和读数方法，从而弥补演示实验的不足，增强实验演示效果。

三、利用多媒体，优化实验操作步骤

将实验指导、规范的操作方法制成CAI课件，可把实验过程清楚地显示出来，优化实验操作步骤的讲解，使学生对操作步骤和方法及操作要领获得深刻印象，在操作的同时，对照投影内容及时调整，较好地解决了用大量时间讲解实验步骤的问题。使学生有充足的时间动手操作，同时教师也有时间深入到学生中指导，提高实验的成功率。如用多用电表测电阻的实验中，从认识表盘开始到最后使用多用电表测电阻，中间实验步骤多，难度较大，把它制成CAI课件在屏幕上显示并结合讲解，使学生较好地掌握表盘的认识和使用方法，这样学生的操作速度加快，错误减少，大大节约时间，成功率明显提高，多数同学获得成功。

四、利用多媒体，突破实验教学重、难点

科学是研究物质运动和变化的一门学科，在某些方面，用传统手段教学很难表现科学中“动”和“变”的特点。多媒体形象具体，动静结合，声色兼备，所以恰当地加以运用，可以变抽象为具体，调动学生各种感官协同作用，解决教师难以讲清，学生难以听懂的内容，从而有效地实现精讲，突出重点，突破难点，取得传统教学方法无法比拟的教学效果。如在探究茎有输导水分的作用时，用CAI课件显示茎运输水分功能的过程和直接把新鲜的植物插入红墨水中观看剪断的切面进行对比，是后者效果明显。但学生对茎运输水分的作用不能全面理解。如果把CAI课件和具体实验结合在一起，则可以使学生全方位地理解茎的作用。因此，在课堂教学中要合理、适时地运用CAI课件，使其能与实验教学过程实现最佳组合。再如演示：在三种情况下（斜面上铺毛巾、白布、玻璃）保持同一高度，同一物体从静止开始下滑，观察小球在光滑桌面上的分别运动情况。观察效果并不理想，只是从生活经验中得到结论。把它制成CAI课件，学生非常直观地看到斜面越光滑，物体在水平面上滑行得越远。在此基础上，学生很容易理解“牛顿第一定律”所说的“一切物体总保持静止或匀速直线运动状态，有外力迫使它改变这状态为止”。

五、利用多媒体，模拟实验

通过多媒体还可以扩大观察的范围，自然科学研究的物体小到微观粒子，如分子、原子、电子等，大到宏观世界天体运动的规律，用普通的办法无法向学生演示。虽然可以用挂图等来描述，原理解释上总欠细腻清楚，不能反映其动态的变化规律。虽能说清“其然”，却难以描述“其所以然”，常会造成一种教师无法准确表达、学生在模模糊糊的状态中学习的不良现象。在这方面计算机的辅助模拟实验教学可以发挥很大的作用。

总之，在科学实验教学中，充分运用多媒体这—辅助教学手段，有利于弥补实验器材本身的不足、条件的限制，有利于激发学生参与实验的兴趣、教学重难点突破、实验操作步骤优化，有利于促进学生对知识的理解和记忆，拓宽思维，培养学生的实验操作和探究能力。当然，多媒体演示并不能完全替代实验，只有恰当地和实际操作结合起来。在维护实验真实性的基础上，充分发挥多媒体的作用。

参考文献：

科学实验步骤和原理范文第4篇

[关键词]：科学实验 创新路径

一、问题的提出

如今，农村家长及社会对教育的新需求对科学实验教学提出了新的要求。人们却对当时的教学水平会不满意，因为现在的评价标准是城区学校的标准。因此，科学教学中如果还是以前应试教育的一套，对实验教学不引起重视，甚至是纸上谈兵的做法得不到家长、社会的认可。新课程改革，其核心是培养具有创新意识和实践能力的劳动者的专业人才。《科学》新教材的教学过程中，实验教学几乎贯穿于整个教学过程，直接影响着教学的效果。因此，随着课程改革的不断深入，实验教学的优劣直接影响了学生动手能力与创新能力的培养，对于实验教学提出了更高的要求。

二、科学实验教学的路径设计与策略重构

只有对科学实验教学路径创新设计和策略进行重构，才能提高学生的自主动手能力，从实验室建设到教师的培养，制度的设计，以及实验教学模式、教学内容、方法的改进，实验教学评价体系的重构，才能实现实验教学有效性。

（一）新授课中实验教学路径设计与策略重构

1.创新演示实验

演示实验是教师进行表演，并引导学生观察和思维的教学双方协调活动的实验，它具有特殊的魅力，容易激发学生的兴趣，提高教学效果。它还可以为学生提供鲜明、准确、生动的感性材料，帮助学生从宏观向微观的过渡，使概念、原理容易理解，使知识形象化，便于记忆。但是我们作为教师不应该就局限于教材中所举的实验，而应该更多的去挖掘自己设计的创新实验，使实验效果更加明显有效！

2.改进小组探究式实验教学

通过学生的探究活动，使学生加深了对实验目的、实验原理、实验方法的认识；由于探究活动带有明确的目的性，实验的结果要反过来验证先前的假设，所以实验的设计、实际操作过程不能干扰对这种假设的检验，这就要求学生在明确实验目的的前提下，要仔细分析实验设计的步骤、原理、方法，明确哪些不当的操作可能会引起对实验的干扰，同时初步学会了怎样设计对比实验，怎样控制相关因素（变量）。

通过探究式学生实验有利于培养学生的科学假设的能力。科学理论的前身就是科学假设，科学假设的提出本身就训练了学生逻辑思维能力，分析推理能力，归纳演绎能力。通过对实验结果的推测、实验结果的分析、根据实验结果对假设进行判断（正确、错误、其他），有利于培养学生的发散思维能力和科学创新能力。

3.试行学生边学边实验

边学边实验教学是指在教师指导下，让全班学生通过自己动手、动脑、动口去获取知识，培养学生用实验方法探索科学知识能力的过程。这种教学形式有利于调动学生学习的积极性。边学边实验，时间可长可短，灵活机动，与学习新课结合紧密，不一定需要正规的实验室，也不需要写正规的实验报告，很受学生欢迎，教学效果一般都很好。因此积极创造条件，试行这类教学实验，对于大面积提高教学质量，培养学生的能力无疑将起到重要的作用。

（二）复习课中实验体系的创新设计与重构

科学学科是一门以科学实验为基础的学科，但在科学复习课中由于时间紧，内容多，不可能每个实验都再做一遍，如何有效重构复习课的教学安排，显得尤为重要。本课题通过实践研究，主要通过三大路径实现这一目标。

1.利用多媒体再现实验过程，巩固基础知识。运用录像再现科学实验过程，唤起学生对旧知识的回忆，培养学生的观察能力、分析能力、思维能力。例如在复习八年级下《氧气》这节课时，利用多媒体进行物质在氧气中燃烧的实验现象的再现，可以帮助学生回忆、巩固氧气的化学性质的相关知识。

2.对主要实验进行重组，将新授课中的实验按照一定的任务驱动，使学生通过系列实验的重组，将零散的知识串成一个整体，使之系统化，带动全局，达到系统巩固、综合提高的目的。如根据仪器类别、知识体系等整合出系列实验进行模块复习。

（三）实验课教学中的创新设计与策略重构

学生实验课不存在课堂气氛不够活跃的问题，所有的学生都非常的兴奋，都很感兴趣。相反，如教师把握不好，会出现混乱的场面。如何重构课堂，使实验课活而不乱，达到预期的效果，主要采取了以下一些做法：

1.小组重构，让学生有组织有纪律的实验

科学实验教学主张学生独立地获取知识。因此，在科学课上总会出现一些不同于一般课堂教学的纪律问题，从而使实验教学不能充分发挥其作用。所以教师要很好地组织实验有序性，尽量避免纪律问题，从而有效地提高实验效率。

给学生分组，每5――6人为一组，选一名成绩好、组织能力强的同学担当组长。在每次实验中领导该组进行实验，通过小组合作、讨论后，完善了自己的看法再向教师汇报实验结果。同时还要严格执行老师制定的实验制度。从而使其养成良好的实验习惯。

2.实验活动安排的重构

科学实验中学生实验活动的安排不合理，实验材料的呈现没有及时到位，就会影响实验课效果与纪律。因此，对实验活动的安排进行重构是非常必要的。

3.实验数据的重构

实验重在“实”，而在实验过程中如何处理好实验数据，让数据更具说服力，对数据处理进行重构，会起到事半功倍的效果。在实验过程中，为了达到预设，有些“非正常”数据或“非正常”现象被有意无意“忽略”了。这样做看似达到了“预设”，但实际上是一种低效的实验教学行为，是对实验资源的一种浪费，更是一种不严谨的科学态度。教师可以抓住这些“不正常数据”或“非正常现象”，引导学生探究，从而培养学生严谨求实的科学态度。

三、成效反思

在实施过程中，充分调动了学生的学习积极性，激发学习动机，培养了学生的学习兴趣，训练了学生的动手能力，把科学实验教学作为素质教育的核心进行推进。通过科学实验教学的创新路径设计和策略重构，学生的思维和行为习惯发生了质的改变，学生能积极主动地扩大和延伸探究范围，能创造性地解决一些实际问题，学生在实验中获得了成功的体验，也取得了一定的荣誉。通过对初中阶段的科学实验进行了系统的整理归类，并通过实践研究，对许多演示实验进行创新设计，提供了一套新授课、实验课、复习课的实验教学基本模式及丰富的案例供老师参考借鉴，新教师及非本专业的教师普遍觉得帮助很大，从而整体上提高了我校科学实验教学的质量，也提升了教师自身的科学素养。

参考文献：

[1]郭昭全、何胜红 科学实验课改革的实践与思考 物理教学探讨 2000，8

[2]傅道春 《新课程中教师行为的变化》 首都师范大学出版社2001年 8-9期

[3]康良溪 学生自主实验能力的培养 《物理教师》 2000，12（12）

科学实验步骤和原理范文第5篇

关键词: 科学实验教学 发展趋势 实施对策

随着基础教育改革的逐步深入与推广,实验教学改革的主要目标是构建“以学生发展为本”,创设有利于引导学生探究性学习的课程实施环境,提高学生自主学习、合作交流、分析和解决问题的能力。科学实验教学既是实现科学教育目标的基本手段,又是培养学生操作技能,发展非智力因素的主要途径。本文拟从科学实验的内容与形式及实际教学中的问题两个方面,与同行一起探讨实验教学的趋势与实施对策。

一、科学实验的内容与形式

不同时期的科学课程中实验的主要内容与形式是分层次逐渐提高的。它们分别为学科知识+基本操作―学科知识+基本操作+生活知识―学科知识+基本操作+生活知识+生产和环境问题。实验的主要形式为演示实验+学生实验―演示实验+边讲边实验+学生实验+家庭实验+设计实验―编号实验+科学探究+实践活动+家庭实验+习题+模块。

科学实验的作用和功能需要具体的内容和形式来体现,相应于科学实验作用和功能的变化,其实验内容和形式也呈现出显著的变化。

1.科学实验的趣味化、生活化、绿色化。

不言而喻,科学实验的趣味化可进一步发挥实验的动机功能,而贴近生活、体现社会热点问题(如环保)的实验更有利于科学价值的体现、环保意识和社会责任感的培养,同时也具有激发学生学习兴趣的作用。现行浙教版科学教材体系中,实验内容的趣味化、生活化、绿色化趋势已非常明显,但这些实验还多分布在选做实验和家庭实验等课外实验中,在新课标课程中,这种趋势已成为教科书实验改革的重要方面,这类实验不仅数量上明显增多,而且内容深度上显著加大。

在实验的趣味化上表现出两个显著的特点,一是趣味实验不仅出现在家庭实验一类的课外实验中,而且类似“彩色喷泉”这样紧密配合学科教学内容的趣味课堂实验也增加了。如“通过气球体积的变化观察气球在水中的沉浮现象”、“用石蕊试液染制的花朵代替试纸检验二氧化碳与水反应生成的产物”等。这类实验在完成其呈现原理、概念等使命的同时,用更引人注意的趣味化方式展现其魅力,融学科教学目标与情感培养目标为一体。二是更多地采用了可激发学生研究趣味活动实验的创新设计,如研究静摩擦的“筷子提米实验”。随着学生年龄的增长和知识的积累,实验本身的学科价值和潜能开发功能的作用逐步增强,这正好与学生的心理、生理发展规律相符合。

实验生活化的体现,一是实验内容多采用来自平时生活中例子;二是用科学知识、技能探讨的也大多是身边的生活或社会实际问题。如“溶液酸碱度对头发的影响”、“用塑料瓶,砂石等自制简易净水器”。

实验的绿色化最初是从师生健康角度关注实验环境的清洁,后来逐步与环境保护联系起来,不仅教科书的实验设计体现了绿色化,而且要求学生就实验的绿色化进行思考、讨论,甚至研究、设计。不仅视角更大,力度更强,而且其教学功能大大扩展。

2.实验形式的多样化和探究化。

实验的教学功能不仅与其内容有关,而且与实验的形式、呈现方式,甚至与实验在教学中出现的位置均有关系。如课内实验、课外实验与家庭实验,其功能与作用就不尽相同。又如物质性质的实验,如果安排在相关性质的介绍之后,这个实验就只是在验证事实;如果安排在相关性质介绍之前,并配以相应的问题思考,就赋予了这个实验一定的探索性、启发性;如果先提出问题,并要求学生通过实验寻找答案,这个实验就具有了探究性,而探究程度的高低仍与实验的具体设计有关。

新课标教科书提倡尽可能由学生动手做实验,没有了演示实验和学生实验之分。在“科学探究”“实践活动”和习题中也安排了不少实验。这些实验分布于各章节之中,这种编排将实验由原先的附属于各章节变成了与各章节平行的独立内容,显著提升了实验在课程中的地位。新课标不仅多用探索性和探究性两类实验,而且统筹考虑安排,使实验的探究程度循序渐进,随着学习的深入和学生知识、技能积累的增多而逐步提高,使实验的探究性上了一个新的台阶。

二、实验教学中存在的问题与实施对策

随着新课标的实施,初中科学实验在课程中的地位、作用有了很大的变化和提高,但是从整体上看,“实验课教学效率不高”、“实验动手率低”、“实验纸上谈兵”、“观看课件代替真实实验”等情况还普遍存在。同时教师对新课程中实验探究的实施也存在着认识不到位、嫌麻烦等问题。究其原因,主要集中在四个方面:一是教学时间紧张,怕实验时间控制不好而影响教学进度;二是学校的实验设备跟不上;三是教师还不能摆脱传统的教学手段;四是没有相应的评价体系。

因此,新课程改革的一线教师应摒弃传统的理论讲授与实验教学分开的教学方法,注重实验与理论的有机结合。教材中的多数实验属于开放性、探究型,学生必须经过实验才能得出结论,而且结论可能不唯一。教师应引导学生用“提出问题”“设计实验”“分析与结论”和“实际应用”等关键词构建“设计实验”这个栏目的框架。在每个关键词所涉及的内容中又细化实验目的。例如,在“分析与结论”这个关键词中要常常强调“进行描述”“制作图像”“整理数据”“分析数据”“辨认关系”“计算结果”“比较结果”“进行推测”“作出解释”“检验假设”等,用具体的实验内容来培养学生在这些方面的技能。

在具体的实验教学过程中,教师可采取下列方法以供参考。

1.实验方案微型化。

所谓实验方案微型化,就是为了保持原教材的逻辑结构体系,同时又体现课程标准的重点,将实验方案简化、精炼,安置在相关的科学概念、原理、定律等内容附近,以栏目“小实验”的形式出现。虽然实验方案微型化了,但其教学功能仍定位在培养学生科学探究的基本技能和对科学探究的本质的理解之上。举例如下。

实验:听力测试

可以通过一个简单的实验测试你的听力。实验材料是一角、五角、一元的硬币。请实验合作者按照任意顺序将它们从同一高度自由落下。你闭眼仔细倾听,能辨别出不同的硬币发出的声音吗?

描述与推测:描述声音的差别,分析引起声音不同的因素是什么?

学生们通过学习声音的传播、音调、响度、音色、分贝等概念、频率和人的听觉关系等内容;通过调查研究获得证据;通过研究听觉实验的数据,完成有关的实验方案。

2.实验过程活动化。

将科学实验的教学与学生分小组进行的探究活动、调查、讨论、辨别等有机结合,使得实验过程活动化。这样设计中学科学实验可以使课程标准所强调的重点能够得到贯彻。为了让学生感受科学与技术的真实世界,实验过程应包含:活动、实验、调查、讨论、辨论、提出论点和质疑等,使它们相互交织在整个实验活动中。

活动通常分为五个循环步骤:请你思考、请你做一做、反思与挑战、科学在前进、拓展练习。在循环步骤二中,一般融入相关的学生实验或教师的演示实验。以“家庭用电”为例。

活动一:电流的形成(学生实验:电路的连接)。

活动二:电路连接(学生实验:串联与并联电路)。

活动三:火线与零线的鉴别(演示实验:测电笔的使用)。

活动四:保险丝(学生实验:保险丝的作用)。

3.实验内容生活化。

新课标认为,科学不能脱离社会,科学是社会的一部分。然而科学实验本身是非常具有学科特色的。如何将实验内容和生活世界结合是体现新课标精神的重要问题,因此实验设计要表现出“实验内容生活化”的特点。

教材中提出了许多与生活密切联系、学生感兴趣的、有意义的问题,在这些问题的导引下,学生经历科学证据的收集、整理过程;学习对科学证据的获得、解释和评价的方法;探讨科学证据的两面性,即对人们生活、健康、环境等有利和不利的两个方面,然后自己主动提出问题,并在基于科学证据而不是个人感觉的基础上作出相关的、恰当的决策。学生亲身参与各种科学探究活动有利于他们逐步理解科学的力量和局限性,理解科学是一个不断提出问题、收集与整理证据的过程,而不是掌握一系列现成答案的知识体系。从这个意义上来说,教材给予学生的经历,可以帮助他们获得如何运用科学知识解决实际问题的能力。

4.实验评价行为化。

通过实验过程中的行为表现来评价学生对科学内容的理解是否具备各种探究的技能,是实验评价的重要特点。行为化的实验评价也是真实而公平的评价的具体表现。

评价学生的学科学习分为四个方面:档案袋评价、知识评价、行为评价和技能评价。其中的行为评价主要是针对学生在“设计科学实验”和“小实验”中的表现。行为评价主要包括以下内容。

(1)是否遵守安全规则:严格遵守实验操作过程中的一系列安全规章制度。

(2)对实验技能的掌握:观察、交流、预测、测量、解释数据、使用数据、制作图表、控制变量、归纳、推理、推导公式、构建模型、操作性定义等。

(3)对概念和定理的理解:通过实验现象和实验过程使学生明确概念、定理建立的依据,掌握其建立的方法,理解概念、定理的内涵,理解相关概念之间的联系和区别。

(4)分析和总结:在遵循证据法则和运用科学知识的基础上,分析解释和总结必须具有逻辑上的内在一致性,通过批判性思考,合理地接受他人的质疑,并进行更改。

(5)情景的应用:思考、讨论与现实生活密切相关的问题并发表观点,评价学生运用科学知识进行生产、生活和对社会问题的看法的能力。

教师对学生学习的评价分为四个方面,并给出每个方面的比重,其中实验教学的比重最大,分别为实验室活动和实验记录、实验报告占40%;知识评价占30%;研究性学习成果的展示占20%;参加班级活动占10%。学生在实验活动中对图表、实验步骤、实验内容等的语言描述往往比实验结果更重要,学生参与讨论和表现的过程也是教师评价学生的一个方面。

21世纪标志着人类社会进入了一个以信息、智力资源为重要因素的社会经济文化时代。培养公民的科学素养主要并不在于增加其知识和信息的容量,重要的是培养科学思维的方法,以及获取知识和信息,并利用它们发现、分析和解决问题的能力。正如著名的科学家爱因斯坦所说:“科学不只是定理的收集和事实的罗列,它更是人类智慧伴随着各种新思想和新概念的创造和结晶。”

科学发展的趋势启示我们应该重新认识和挖掘中学科学的教学功能,并且在新课程标准的指导下,设计与课程的三维目标和科学探究内容有机结合的科学实验,从而使实验的设计和课程的实施能够更好地体现和贯彻新课标的精神。

参考文献: