|
教学实验是自然科学学科教学的重要手段，广泛应用于物理、化学、生物等学科教学中。教学实验的主要任务是检验理论观点，揭示科学规律，培养分析、解决实际问题的能力和创造能力，特别是与科学技术发展相适应的综合能力。 【情景展现】 镜头 1 ：观察植物细胞有丝分裂实验，大致分为培养→ 10 ％ HCl 解离液→漂洗→染色→压片五个环节。要让学生了解根尖放在 10 ％ HCl 溶液中是为了溶解细胞间的果胶质，使根尖细胞间变得松散，便于压片，否则根尖细胞很难压散，不利于在镜下观察。另外，通过 10 ％ HCl 的处理，使细胞迅速死亡，让细胞分别保留各自的分裂状态。漂洗是为了冲洗解离液（ 10 ％ HCl ），否则影响染色效果。又如用龙胆紫或醋酸洋红溶液染色的目的是使这两种染料易使细胞核内的染色体着色，从而增大细胞核与周围部分的反差，便于观察染色体分布和变化，压片的目的是使细胞分散开，变成单层，否则光线无法透过，会影响观察效果。加清水是起润滑剂和利于细胞分散的作用，压片时，在盖玻片上再加一片载玻片的目的是防止手指与盖玻片直接触压，会将极薄的盖玻片压碎（在镜下观察前应将载玻片取下，并注意不要让盖玻片移位）。在叶绿体中色素的提取和分离实验中，制备滤纸条时，应让学生了解将滤纸剪成长 10 厘米是因为胡萝卜素在纸条上扩散的距离约为 9 厘米左右；宽 1 厘米是利于划出齐而均匀的滤液细线，去两角为了使层析液在纸条上扩散速度均衡，后两者都是为了扩散出四条平行的色带。 镜头 2 ：以酚酞为指示剂，用已知浓度的氢氧化钠标准滴定溶液标定一定浓度的盐酸溶液，需要从滴定管中取出一定体积的标准盐酸溶液，然后用氢氧化钠标准滴定溶液滴定至溶液呈微红色，但因为学生使用滴定管的基本功欠佳和判断失误，往往使终点颜色过深，这样得到的结果肯定是不准确的。这是否就意味着实验失败了呢？如果不是，有什么办法可以补救呢？通过分析原因，学生明白终点颜色过深，意味着氢氧化钠标准滴定溶液过多而使溶液呈酸性，如果能使溶液重新转变为酸性，让红色退掉，再用氢氧化钠标准滴定溶液接着滴定至终点，同样可以得到待标溶液的准确浓度。现在的问题是怎样让溶液重新变为酸性。通过一步步的分析和点拨，学生最终懂得，在溶液中补加一定量准确提取的待标盐酸溶液，然后再继续滴加氢氧化钠标准滴定溶液，直至溶液呈微红，根据所缺盐酸总的体积和氢氧化钠消耗的总体积，可以计算出盐酸的浓度。 【案例评析】 镜头 1 是培养学生善于分析实验程序。一个较为复杂的实验过程是设计人员长期辛勤劳动的结晶，它往往是经过几十次甚至上百次的反复摸索。所以，在学生实验中，不能单纯用实验指导进行“按方抓药”，出现结果就行了，而要指导学生去分析实验中每一步骤的作用，每一个处理意义以及各步骤之间的联系，从中学习解决问题、研究事物的方法。 镜头 2 中，培养学生解决问题的能力是进行实践教学的高层次目标。学生用掌握的理论知识，解决实践中遇到的困难和问题。通过自己动手，发现问题，解决问题，在提高思维能力的同时，提高解决问题的能力，为今后学习、工作打下基础。 【理论提升】 新课程要求培养学生具有初步的创新精神、实践能力、科学和人文素养以及环境意识，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，要求培养学生搜集和处理信息的能力、获得新知识的能力、分析和解决问题的能力。陶行知先生也曾指出，真正的教育必须培养出能思考会创造的人。教学实验是激发学生探索兴趣，培养学生创新意识、创新精神的切入点，是科学研究启蒙教育的重要途径。要开展教学实验，教师必须提高自身的实验能力，在教学活动中通过对学生的实验指导，提高学生运用实验分析、解决实际问题的能力，培养学生的探究兴趣，逐步形成创新意识和创新能力。因此，教师应该具有四个方面的教学实验能力。 1、实验的基本技能 教师必须掌握教学实验的基本技能，以保证实验的顺利进行，包括掌握常用仪器设备的操作规范、使用方法，设备的调适和安装、测量方法、误差估计和控制方法、实验中常见问题的处理方法等。 2、实验仪器设备的改进与制作技术 教师不仅要掌握实验仪器设备的使用方法，还应该熟悉仪器设备的构造原理，会检查和排除一般的故障，能维护和简单维修，能根据教学实验的需要和实验的特点改进仪器设备，甚至研制一些构思独特、设计合理的实验设备或教具。 3、教学实验设计的能力 教学实验设计是教学实验的基础。教师不论对哪一类实验进行设计，都必须符合学生的特点、教材的特点和现有的仪器设备的条件。在进行实验设计时，必须坚持科学性原则。 4、教学实验演示的能力 实验演示是教师教学实验技能的重要组成部分，教师在进行实验演示时，必须有明确的目的性，必须根据教学的需要安排实验演示。最好选择与教学重点、难点有密切关联的实验作为演示实验。演示实验必须能清晰展示所要强调和说明的观察内容，要使重点观察的内容得到突出。 5、学生实验指导的能力 学生实验是教学实验的主要形式，对学生实验操作能力的培养是教学的重要任务。实验操作能力是学生今后从事科研活动的基础，教师对学生实验的组织和指导，要遵循由简到繁、由易到难的原则。实验难度一般按“基本操作实验—简单的合成实验—复杂的合成实验”的顺序安排，让学生由简到繁、由易到难，逐步提高学生的实验操作能力。新课标要求学生初步学会观察和记录实验现象，能够根据实验现象分析得出初步的结论，并如实书写实验报告。因此，教师要指导学生实验观察的方法，明确观察的目标和重点，对关键性的观察对象和项目重点提示，培养学生的观察能力。要严格要求学生规范实验的步骤和程序，有针对性地进行指导和监督。要鼓励学生动手动脑，大胆实验。要做好实验的小结，及时指出实验中出现的问题和错误，指导学生撰写实验报告。实验报告内容包括实验名称、目的、器材、原理、方法和步骤、实验数据、数据计算和处理、实验结论及误差分析等。 6、教学实验创新的能力 传统的教学实验主要是验证性实验，学生只需“照方抓药”即可观察到实验现象，这些实验在验证和巩固理论知识、培养实验操作技能方面发挥了一定作用，但对学生分析问题、解决问题能力的培养作用不大。教学中如果把部分验证性教学实验改为探索性学生实验，就更有利于培养学生的创新能力。如 Al 和 Al (OH)3 性质的学生实验，教科书是验证性实验，就可以改成探索性实验。实验步骤为：第一步，验证铝的性质时用镁烘托，增设镁、铝对比实验即镁、铝和酸碱反应的对比实验。第二步，用氨水和 KOH 制取 Al (OH)3 ，并且用 Mg2+ 、 Fe3+ 作烘托。第三步， Al(OH)3 的两性。①取少量 MgCl2 溶液于试管逐滴加入 NaOH 溶液；②取少量 AlCl3 溶液于试管逐滴加入 NaOH 溶液；③取少量 NaOH 溶液于试管逐滴加入 AlCl3 溶液并对比逐滴加人 MgCl2 溶液的现象。第四步，未知四瓶溶液 Al2(SO4)3 、 MgSO4 、 FeCl3 、 BaCl2 的鉴别。第五步，不用试剂鉴别 AlCl3 溶液和 NaOH 溶液。第六步，画出酸化的 AlCl3 和 FeCl3 混和液中逐滴加入 NaOH 溶液沉淀量变化关系图并说明各线段的意义。 【实践操作】 1、扶放结合，发挥教师的引导作用 实验能力的形成不是一蹴而就的事情，需要逐步培养。教师在教学实验的过程中，要根据学生的实验能力，先“扶”后“放”，使学生在教师的引导下，掌握实验的方法和技巧，形成实验能力。教师对学生的实验指导，一是指导学生规范化操作。正确的实验技能是保证实验成功和实验安全的必要条件。实验仪器的操作步骤都有规范化要求，必须严格按要求执行。学生使用仪器设备时，教师一定要讲清操作程序，指导学生按规定操作。有难度的实验，教师必须先做演示。实验过程中，教师要深入到实验小组，认真指导，及时纠正学生实验操作中的错误做法。二是指导学生掌握实验的科学方法。教师要指导学生明确实验目的，理解实验原理，掌握实验仪器性能和操作方法，预测实验结果。在实验中，要引导学生学会观察、学会记录、学会处理数据、学会推理、学会误差分析等。实验完成后，对实验现象明显、效果好的实验，要鼓励学生上讲台做演示实验；对实验效果不明显或较差的学生，要帮助他们分析没能收到预期效果的原因，引导他们找出失败原因，改进实验方法，提高分析、解决问题的能力。对新课标“活动与探究”栏目中的实验，教师要积极创造条件，引导学生完成。三是指导学生思维发展。教师要引导学生对实验现象进行分析比较，抽象概括出共同的特征，形成科学的概念。通过指导使学生养成正确使用仪器、规范实验操作、认真观察并记录实验现象、如实完成实验报告、遵守实验室规则、注意节约药品和实验安全等良好的实验习惯。 2、变验证性实验为探索性实验，激发学生的创新意识 验证性实验是先有结论，后用实验验证结论的正确性。实验的结果是“学会使用……”“学会制作……”，强调学生要记住“应该如何做”，而不强调“为什么这样做而不那样做”，更不强调“更好的做法是什么”。探索性实验则是先做实验，通过观察、记录、分析、讨论，了解事物的本质及变化的根源，把感性认识上升为理性认识。长期训练有助于学生树立创新意识，建立创新思路和创新观念，以利于培养具有创新能力的新型人才。  3、开发家庭小实验，激发学生的探究兴趣 新教科书配合教学内容，设置了家庭小实验项目。家庭小实验的引入使课堂教学延伸至课外，对激发学习兴趣、巩固知识技能、培养创新能力、开发智力起到了积极作用。如讲了石墨可作润滑剂的性质时，可以启发学生用铅笔芯的粉末加入锁孔，去打开因长期未用而难以打开的铁锁；在讲到木炭的吸附作用后，可动员学生回到家中自制一个简易的冰箱“除臭宝”；再如讲了酸性、碱性之后，指导学生去测定本地土壤、水样的酸碱性；讲了有机物的知识后，指导学生去学会鉴别羊毛衫的真假……家庭小实验的开发，不仅能丰富学生的课余生活，使学生扩大视野，培养学生的动手实验能力和观察分析能力，而且由于它们与课堂教学内容同步，更有利于激发学生的学习兴趣，提高他们学习的主动性和积极性，对知识的理解和巩固起到促进作用。 4、重视实验安全，消除后顾之忧 有些教学实验会带有一定的危险性。危险不光来自于实验本身，还来自于物质的毒性、高温操作和电器使用等带来的安全隐患。对实验过程中随时可能出现的危险，教师要事先告知、及时提醒，教会学生各种防范措施，以提高学生的自我防范意识和自我保护能力。教师要通过集中指导、个别指导、巡视指导等多种方式，使学生清晰思路、排除障碍，大胆实验。 【思考与拓展】 1、教师在做演示实验时要注意哪些问题？ 2、教师在指导学生做分组实验时应该注意哪些问题？ 3、谈谈您在创新实验方面有过哪些尝试？ |
|
|
