基于科学传统演示实验的创新实验探索

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　　【摘要】科学是一门实验学科，传统的实验有时起不到预想的效果。科学常规的传统演示实验由于实验仪器的老化、过度强调理论等缺陷，使实际操作中实验的成功率较低，有些实验可操作性不强，导致课堂效率不高。本文基于传统的初中科学演示实验存在的缺陷，以创新实验的思维进行开发、改进，重建或设计了多组创新实验方案，通过器材的来源，改进创新实验等方面的阐述，在实践中开展了创新实验的探索。
　　【关键词】传统演示实验 改进 创新实验 探索
　　【中图分类号】O4-33 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）08-0229-02
　　一、常规传统科学演示实验中的缺陷
　　常规的传统演示实验，在日常教学中经常会陷入实验演示困境，既降低了课堂教学效率，又导致学生产生厌学情绪，究其原因，主要有以下几方面：
　　1.传统的课堂演示实验，由于实验仪器的批量生产、统一采购，演示的时候现象比较单一、乏味，仪器老化后更是导致实验现象不明显。
　　2.部分实验过度强调理论性，实际操作中实验的成功率较低或者是可操作性不强，起不到课堂演示实验释疑的作用。
　　3.有些实验教师演示时演示台距离远学生较远，学生难以看清实验过程和实验现象，导致课堂效果不理想。
　　二、基于传统演示实验的创新实践探索
　　（一）巧用玩具介质 抽象概念具象化
　　科学的学习中，教材提供的一些实验无法全面地把概念阐述清楚，导致教师的教学“点不到即止”，学生一头雾水。例如：在进行“声音的传播方式”实验演示时，由于声波是一种纵波，它使介质中形成疏密相间的波动，向远处传播，但作为振动的介质质点本身是不会跟着向远处动，只在原处振动。书本上为了说明这一特质，用的是“铅笔轻点水面的水面波实验”来对声波的形式进行类比阐述。但实际操作过程却发现：若容器过小，水波纹并不明显，无法表达“疏密相间”这一概念，而铅笔轻点过程中原先水面并未完全平静或是手施力方向不到位，反而很容易观察到软木塞脱离原位，这与质点的原处振动背道而驰。由此，我想到了小时候玩过的一种玩具——伸缩弹力魔力圈。
　　利用玩具伸缩弹力魔力圈演示声波的实验，学生通过当堂演示，直观地理解了“疏密相间”、“质点在原地振动”这两个概念，加上演示的教具是童年的玩具，学生们也表现出了浓厚的学习兴趣。通过这一实验，我还向学生们拓展“纵波”、“横波”。
　　（二）运用新型材料 隐性实验现象显性化
　　学生学习科学知识时，对一些陌生的、抽象的概念、规律缺乏体验，以至于无法构建合理的知识模型，因此，演示实验要重视将原来隐性的，难以观测的实验现象展示给学生。一年多来，我经过不断探索，运用激光笔等新型材料，开发了几套创新的演示实验，取得了极好的教学效果。
　　例如，“光的色散”这个实验，不同频率的光在同一介质中折射率不同，因此复合光进入同一介质后会发生光的色散现象。于是笔者首先制作一个大型的玻璃砖形的玻璃容器，在里面加装蜂蜜水，利用光的丁达尔效应来显示光发生折射、反射时的光路。教学中让红激光和绿激光平行进入玻璃砖容器，经过折射后发生折射，两束光在空气中分开。由于折射前后光路全程可观测，学生所画光路图可以通过实验验证，不仅效率高，而且兴趣浓，对规律认识更加深刻。有了这样的光路铺垫，学生对于光的折射、反射的光路图绘制就有了想象的基础，理解起来更加顺畅。
　　（三）增强视觉效果 书面实验装置生活化
　　《大气的压强》这一课中有一概念是：气体流速越大，压强越小。教学过程中我发现，学生不知所以，兴趣了了，为了不错过这一提升学习兴趣的知识点，我探究了大气压强与流速的实验演示，通过一节吸尘器软管、一盒塑料泡沫小球，甩动吸尘器软管，泡沫小球被吸了起来，漫天飞扬。这样的现象学生们被吸引住了，还想回家尝试尝试呢。
　　（四）改变实验条件 难于的成功实验简易化
　　很多传统的演示实验受到天气等不可控的因素，经常出现实验效果不理想的情况，导致学生对实验结论产生怀疑。比如，《电荷与电流》这一节的教学中，由于在教室环境，特别是春秋季节，很难满足静电设备干燥的要求，静电实验及其容易失败。还有一些光学实验，在现实生活中由于实验条件不够纯化，也很难轻易观察到。因此，我通过巧妙地改变实验条件，解决了部分演示实验成功率低的问题。
　　1.制作简易验电器
　　先把铜线做成铜圈，并留出一段直的部分，等穿过硬纸板的中心的小孔后再弯成钩形。再将铜环、硬纸板、两片铝箔和一次性塑料杯按图组装成简易验电器。通过验电器的制作，学生自然而然地理解了验电器的工作原理，并第一次通过验电器体验静电现象。
　　2.用自制验电器体验电荷的存在
　　摩擦起电：把摩擦过的泡沫板，接触一下验电器铜圈，箔片保持张开。学生利用塑料泡沫摩擦头发，再通过自制验电器验证，直接感受带电，消除电荷的神秘感。改进后的以上两个实验，实验材料都来自学生身边，不仅现象明显、稳定，而且显示出的“魔幻”般的现象，真正让学生体会到了生活中的科学神奇与美妙，激发他们研究科学现象的欲望。
　　（五）利用化学实验 展现物理原理
　　在证明空气浮力这一知识点时，课本上的实验思路非常好，但操作起来不容易，且还存在放气与连接的这个装置难找、密封保障性难的问题。所以在延续课本实验设计的思路上改变气体来源，通过化学反应产生气体的方式来解决以上问题：
　　1.全新的保鲜袋中倒入一定量稀盐酸。
　　2.扎住袋子下方，在上方處放上锌粒，此处不要求扎很紧，只要锌与液体不接触即可。最上方扎紧，并悬挂到杠杆上，调平。为了试验现象更明显，可以让袋子的力臂大于另一端钩码的力臂。
　　3.打开中间的结，让锌与稀盐酸接触。过会能看到袋子鼓起，袋子一端杠杆明显翘起。 　　这个实验利用化学反应产生的气体进行演示空气浮力后，学生们直观而清晰地观察到了实验结果，避免了装置难找、密保难的问题。
　　四、创新型实验器材的来源
　　1.废旧生活物品
　　可以充分利用废旧生活用品，如废旧的牛奶盒、易拉罐、日光灯管、注射器、塑料瓶、橡皮筋，再辅助一些塑料板和粘合剂等就可制成很多不错的仪器。如日光灯管就是一个阻力很小的轨道，输液用的滴管可以当作时间间隔相等的计时器。
　　2.对现有器材进行改拆
　　实验室有些器材往往不只是完成一种实验，而且实验方法也可以是多样的，充分对常规器材进行改拆创新，有时会有意想不到的效果。比如把破旧的电表外壳拆掉后，就可以拿来探究电表的工作原理。
　　3.学习用品
　　学生身边的笔、尺、圆规、书、胶带纸等，随手可得，只要合理设计，同样能为学生实验服务。比如用尺可以制作一把效果不错的反应时间尺。
　　4.玩具、手机
　　有的玩具可作为实验器材，有的玩具本身就包含物理知识，可以直接用于学生实验。比如在淘宝网可以买到的“静电魔术棒”其内部是一台小型的范德格拉夫起电机，既能表演“神奇”的魔术，又是做静电实验的利器。让学生用玩具做实验，学习物理知识，能很好地激发好奇心，培养创造力。另外，现在很多学生有智能手机，凭借手机上的各种传感器和软件，也能成为学生实验的仪器。
　　五、 创新实验取得显著的效果
　　1.创新演示实验解决了传统实验无法完成的、可视性不强的、可操作性不强的、实验现象不明显、实验成功率不高的顽固，学生可以通过“看”和“思”真切体验实验过程。
　　2.演示实验在教学中能发挥“看”和“思”的作用，创新学生实验恰好能弥补演示实验在“做”方面的不足，更充分地发挥实验在拓展性课程教学中的作用。
　　3.创新实验是围绕课堂需完成的教学目标、教学重难点来设置的，因此，恰到好处的创新实验可以帮助学生理解科学本质，为达成教学目标服务。
　　4.创新实验的最终目的是实现教师操作和学生观察，为达成较好的实验效果和教学任务，教师就必须在课前认真试验每一个细节，所以对教师动手操作能力有很大的提升。
　　5.创新实验的开发是基于对传统实验弊端的深刻思考，创新实验的探析对教师专业素养的提升有很大帮助，同时促进了教研相长。
　　六、结束语
　　综上所述，改进常规实验对教师的专业成长也大有益处。开发“非常规”学生实验的过程，本身就是学科知识在实践中运用的过程，在此过程中教师的理论知识也能获得不断的丰富和完善。因此，对教材常规实验进行适当的改进，开发“非常规”学生实验，能使教师、学生双方收益，值得在今后多开展相关的研究。
　　参考文献：
　　[1]蒋一铭.初中科学课堂演示实验的探究[J].考試周刊，2017（65）
　　[2]徐庭燕.初中物理校本课程——关于开展家庭物理实验[J].重庆市第39中学专栏
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