家庭小实验的开展:科学课堂教学的延伸

来源:用户上传      作者: 王媛

　　 “教师不要把学生束缚在教室这个狭小的空间里，教室外才是孩子们学科学用科学大有作为的更广阔天地。”作为具有新课程理念的科学课教师，应该具有这样一种认识：课堂不是学生进行科学探究活动的唯一场所，科学探究的主阵地还可以在大自然、在社区中、在家里。课堂教学中教师演示实验和学生分组实验，在时间、空间及仪器和药品选择上都十分有限，学生的个性不能充分地展示和张扬；而家庭小实验则给学生提供了一个更为广阔的空间，让学生有充裕的时间进行自主探究，以培养他们的探究和创新意识。教师在学生实验中应该大胆尝试，真正做到“学生力所能及的，教师避之；学生力所难及的，教师助之；学生力所不及的，教师为之”的新课程理念。
　　 一、开展家庭小实验的几个途径
　　 1.结合教学内容，精心选择便捷安全的家庭小实验，培养学生的动手能力
　　 依据科学新课程的教学内容，合理设置趣味性家庭小实验，积极创设乐学探究的情境，激发学生学好科学的浓厚兴趣，充分体现学生实验对新知识映射、铺垫的主要作用，要求全体学生分清主次，仔细观察，同时安排家庭小实验时慎重考虑其操作的便捷安全，要求原理明显直观，通俗易懂。在现行的教材中，有300余个实验和学生活动，其中可筛选出120个实验作为学生适宜做的家庭实验。例如：
　　 第一册：红墨水在冷、热水中的分散实验；敲打不同水量啤酒瓶的声音实验；乒乓球模拟月相变化实验；利用冰箱观察水熔化和凝固现象实验；黄豆和芝麻混合证明分子间有空隙实验。
　　 第二册：声音由振动产生的实验；观察阳光下树荫中的圆形光斑的形成；太阳光的色散实验；利用太阳光测量凸透镜焦距实验；种子萌发条件的影响因素。
　　 第三册：影响液体压强因素实验；自制液体密度计；硫酸铜晶体的生长实验；液体流速和压强的关系之乒乓球小实验；水果电池实验。
　　 第四册：证明植物呼吸作用实验；测定空气中氧气的含量；二氧化碳的性质实验；植物细胞的失水实验及失水部位实验；自动上升的试管实验。
　　 第五册：钢铁生锈条件研究实验；小风车在灯光下转动实验；杠杆平衡实验；蛋壳与醋酸反应实验；唾液淀粉酶的消化作用实验。
　　 第六册：气球模拟宇宙膨胀；制作生态球实验；自制肺活量测量器；一天中人心率的变化；香烟烟雾对小白鼠的影响实验。
　　 这些实验都比较便捷安全，现象明显直观，原理通俗易懂。
　　 2.教师适当推荐一些内容生活化、趣味化的课外扩展小实验，打开学生实验思路，培养其自主创新能力
　　 在2009年的教学过程中，笔者以“蜡烛”为题，要求学生设计与蜡烛有关的实验。笔者将班里的学生分成十个小组，要求学生写出器材、操作和原理。活动开展后，学生充分发挥自己的想象力和实验设计能力，设计出许多新颖的实验方案。如：
　　（1）对蜡烛吹不灭的思考：怎样用力吹燃烧的蜡烛，却怎么也吹不灭；
　　（2）点燃蜡烛，观察其变化，如何比较火焰各层的温度；
　　（3）干燥的烧杯罩在烛焰上方，观察烧杯壁上出现的现象，片刻之后取下烧杯，倒入少量澄清石灰水，振荡，观察其现象；
　　（4）熄灭蜡烛，观察其现象，用火柴点燃刚熄灭时的黑烟，观察有什么现象发生；
　　（5）“火焰印迹”；
　　（6）利用石蜡做悬浮演示实验，蜡的密度约为0.9g/cm3，跟植物油的密度非常接近，蜡块浸没于油中任何位置均可很好地悬浮；
　　（7）制彩色蜡烛；
　　（8）观察烛烟做布朗运动的实验：烛烟的主要成分是极其小的碳粒，收集烛烟中的碳粒放入水中，做布朗运动的观察实验，现象更明显；
　　（9）空气成分简易测定；
　　（10）“子母焰”。
　　 在2010年的教学中笔者用“易拉罐”和“打结的骨头”为题，让学生在课外自己设计并完成实验，收效很不错。在学生自己的设计和探究过程中，学生发现了很多有趣的现象，提出了很多自己的想法和问题，较大程度地激发了学生自主创新的潜能。
　　 3.与课堂教学内容相结合，鼓励设计一些自制的简单的实验装置，提高学生改进实验的能力
　　 一些实验需要比较复杂的实验装置，有些实验仪器比较昂贵，还比较容易损坏，导致一些实验的开展比较困难。为此，我们可以根据实验原理，在常规实验的开展或学生参与实践有困难的情况下设计一些简单的实验装置，确保实验可以顺利进行，也增加了学生参与实验的机会。
　　【例一】自制简单教具――呼吸运动
　　 在讲到《呼吸运动》一课时，课本上有图示说明，但是课本上的图示没有动感，学生难以形象地理解。为了说明呼吸运动过程，我们可以参照图示的原理用洗手液瓶、气球制作一个呼吸运动演示仪。把膈肌（气球膜）往下拉，则胸腔（瓶）体积变大，外面大气压大于胸腔（瓶）里面的气压，气体进入肺（气球），使之变大，演示的就是吸气过程。相反，如果压缩膈肌（气球膜），则胸腔（瓶）体积变小，胸腔（瓶）里面的气压大于外面大气压，气体排出气球外，使之变小，演示的是呼气过程。这样完整地来回一拉一压就完成了呼吸运动的演示。这样的简单实验比静态的图示说明效果好，更能吸引学生的注意力，加深了学生对呼吸运动的理解，更容易掌握膈肌的变化过程及呼吸运动的原理。
　　【例二】制作水瓶琴
　　 在关于《声音的发生和传播》教学中，我们经常会引入“水瓶琴”这一探究实践活动。围绕这一实验，可以布置学生回家用啤酒瓶或其它瓶子动手做一做水瓶琴。教师还可以引导学生进一步探究：吹水瓶琴瓶口，水加得越多，发出的声音音调是越高还是越低？敲打水瓶琴，水加得越多，发出的声音音调是越高还是越低？为什么？学生通过课后的实验发现：吹水瓶琴瓶子的瓶口（主要是空气柱振动），水加得越多，音调越高；而敲打水瓶琴（主要是瓶子与水柱一起振动），水加得越多，音调反而越低。通过实验，学生对音调的变化原理就能有比较明确的感知和认识。
　　 二、开展家庭小实验应注意的几个问题
　　 1.应鼓励和帮助学生建立一个家庭小实验室。家庭小实验一般简单易做，现象明显，比较生动直观，而对药品器材的标准要求又不高。因此，家庭小实验一般因陋就简，就地取材，同小区或同村的同学可几人建立一个家庭小实验室。器材的寻找：烧杯就可以用透明玻璃茶杯代替；玻璃棒就可以用竹筷代替；滴管可用眼药瓶代替；如自制简易净水器等都可以用空的塑料饮料瓶代替；导管可用吸管或输液管代替；饮料瓶、药瓶可做集气瓶；脸盆代替水槽等。再如药品的寻找：一般家庭都配备了生活用品，其中有许多就是我们所用的化学药品，如食盐、蔗糖、食醋、植物油、纯碱、小苏打、明矾、铁锈、铁钉、铜、酒精、双氧水、碘酒、高锰酸钾等等。还有一些日常生活中经常遇到的化学物质，如石子、蛋壳、生石灰、石灰水、废电池上有锌皮、铜帽、碳棒、碳铵、尿素等。药品器材的寻找不一定非要到药品公司去买，只要大家多注意观察和收集，多动动脑，集思广益，总能想出办法来。
　　 2.教师的指导必不可少。由于学生的知识水平、阅历等存在着差异，以致于在实验技能方面学生之间也存在着一定的差异。一些学生基础理论知识比较扎实，有一定的生活、生产经验，能够按照实验要求去做，实验成功率高，这部分同学实验兴趣容易培养起来；一部分学生基础理论知识尚可，但缺乏实践经验，操作中易出小毛病；还有部分学生，心中无数，缩手缩脚；最危险的是个别同学，满足于一知半解，做事马虎，粗枝大叶，不但实验失败，还往往损坏仪器，甚至酿成事故。鉴于这些情况，为了使学生少走弯路，提高实验成功率，在学生动手实验之前，教师要详细地审查学生设计的实验方案，检查计划的药品用量是否适当、操作顺序是否正确，发现问题及时指导纠正；对于学生难以预想的影响实验效果的一些因素，要提前向学生说明。此外，教师还应对家庭小实验进行安全指导，对实验中可能出现的安全问题要提前预测，提醒学生注意，并向学生介绍有关实验中意外事故的处理方法，防患于未然。

　　【案例】推断鸡蛋壳的成分实验
　　 实验描述：取一个小玻璃杯，放入洗净的碎鸡蛋壳，然后加入一些醋精（主要成分是醋酸），立即用蘸有澄清石灰水的玻璃片盖住。仔细观察有什么现象发生，根据实验现象推测鸡蛋壳里可能含有什么物质。
　　 实验用品：碎鸡蛋壳、盐酸、澄清的石灰水、玻璃杯、玻璃片。
　　 实验说明：①可以在家里制取澄清石灰水。有些食品干燥剂的主要成分为生石灰，如波力海苔中的“强力干燥剂”。取一只玻璃杯，加入约半杯水，再加入一包“强力干燥剂”，用筷子搅拌，静置。注意观察生石灰与水反应时的放热现象。②家里没有玻璃片时可用小镜子代替。③还可以做向澄清石灰水中吹气的实验。
　　 实验指导：也可以用燃着的火柴伸入反应容器，观察是否熄灭。
　　 实验步骤：小玻璃杯里放入洗净的碎鸡蛋壳，然后加入一些醋精（主要成分是醋酸），立即用蘸有澄清石灰水的玻璃片盖住。然后用燃着的火柴伸入反应容器，观察是否熄灭。
　　 实验现象：燃着的火柴伸入反应容器，熄灭。
　　 实验结论：反应产生物中产生了二氧化碳，所以蛋壳中有碳酸钙成分。
　　 实验心得：将燃着的火柴伸入一次性杯子里时，要注意不要让液体浸湿。碎鸡蛋壳必须洗净，以免影响实验效果。
　　 3.对实验结果进行验收。家庭小实验是学生利用课外时间完成的实验，他们的实验结果需要得到教师的验收和评价。教师及时验收和评价，能对实验的完成情况起到检查和督促作用，同时也体现了教师对学生实验成果的尊重，有利于培养学生浓厚的实验兴趣。根据家庭小实验的不同特点，可以采用不同的验收方式。对于多数最后都能得到具体有形的实物样品的实验，可以采用实物验收的方式，展示这些实物样品能直接反映实验完成的优劣。例如做完“结晶硫酸铜晶体”这一实验后，把全班同学制成的硫酸铜晶体放在一起，师生共同参观验收。同学们在参观、比较、评价别人“实验成果”的同时，会主动对照自己的实验结果，发现优点和不足，分析原因。有些实验的成果是通过实验过程中的实验现象体现的，这类家庭小实验可以采用检查学生实验报告的方式验收。教师通过认真审核实验报告，评定学生的实验完成情况。教师在对实验结果验收的同时，还要进行科学合理的评价，评价结果要及时反馈给学生。对于实验的成功之处要充分肯定，对于不妥的地方要明确指出，同时要提出教师的指导意见，这样有利于培养学生科学、求实、严谨的学习品质。
　　 4.实验后教师要解答学生的疑问。学生在独立完成家庭小实验的过程中，总会遇到或联想到一些自己不能解决的问题。这些问题集中表现在以下几个方面：一是某些实验原理不明，实验现象不能解释；二是实验失败或效果不佳时查不出原因；三是对自己的某些新的设想不能肯定。因此，教师在每次实验后应该及时安排时间答疑，鼓励学生大胆提出问题，共同分析，耐心解答。这样既丰富了学生的知识，又培养了学生的探索精神。例如，在做“红花绿叶”这一实验时，学生们按要求一般都能完成实验，但却不清楚实验原理。为此，要向学生讲解石蕊、酚酞等酸碱指示剂的组成及变色原理。再如，在用酸溶液除去热水瓶水垢的实验中，有时水垢很难除去，对此学生可能提出质疑。教师要向学生说明，这可能是酸的浓度太低或者酸性弱的缘故。
　　 5.组织交流一些小实验，发展学生的实验素养。说实在的，毕竟家庭小实验是学生自主的行为，完全出于学生的研究兴趣以及靠很“童化”的毅力开展。假如实验活动未能得到及时的肯定，长期得不到应有的关注，限于学生的生理、心理特点，很有可能夭折。为此，必须建立相应的评价机制，用机制制约人，用机制激励人，以使家庭小实验常态化，成为学生自觉的行为。事实证明，最可行、最易行的方法是经常组织学生就自己的困惑、成功、伤心、愉悦进行交流，使他们在共鸣中化解低落的情绪，在分享中激发研究的热情，在碰撞中生发新的课题。
　　 总之，在学生中开设家庭小实验，极大地拓宽了科学教学的视野。在学生的脑海中，科学从神秘的舞台走进了现实的生活，提升了科学的亲和力，激发了学生学习的兴趣。在这种前提和背景下，认真准备和做好每一个家庭小实验就是一次极好的课堂教学的延伸，因为它需要学生深入地学习学科知识，然后自主地将课本知识与生活实际联系起来，完成实验方案的设计，寻找实验用品，自行解决所碰上的问题，自行对实验结果进行分析，然后再从中升华所学的知识，培养自己自主学习的能力。
　　
　　 [参考文献]
　　 1.张海银《生物学探究性实验的探讨》[J](《生物学通报》2003.10)
　　 2.宋林青等《化学新课程中微型实验探究活动的设计》[M](化学工业出版社 2004.12.08)
　　 3.马 荔等《基础化学实验中常规实验与微型实验的比较》[J](《实验室研究与探索》2004.9.23)
　　
　　（作者单位：浙江省杭州市余杭信达外国语学校）

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