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十一、紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行

談實驗學習法


  實驗學習法是指學生在教師的指導下,運用儀器設備進行獨立操作,從事實驗活動,獲得直接知識,培養實際操作能力的一種學習方法。實驗學習方法的最大特點是學生親自動手,動腦,眼看,鼻嗅,耳聞,有利於培養學生的創造思維、獨立分析問題和解決問題的能力。正因為如此,世界各國都非常重視中學教育中的實驗教學,重視通過實驗學習法來培養學生的能力。英國、法國等發達國家,僅初中階段的物理實驗就多達296個。台灣教育部門規定物理課的實驗學時數,應不少於物理課總時數的50%。我國中學物理教學大綱規定,初中階段實驗數目為18個,占物理課總數的9%;高中階段物理實驗為17個,占總時數的5%。初中化學新教材中,演示實驗85個,分組實驗10個,選做實驗9個,家庭小實驗17個。因此,中學生應重視和參與實驗教學,充分利用實驗學習法來掌握知識,培養能力,提高學習效率。


在實驗學習中,激發、培養興趣


  演示實驗是實驗教學的重要內容之一。學生通過教師的操作示範、講解、分析和總結,能夠比較深刻領會和掌握老師力圖通過實驗教學所講解的學科概念、公式、原理、定律;同時,由於實驗的直觀性、生動性,常常能激發學生的學習興趣,同學們觀看演示實驗後,常常會有一種躍躍欲試的衝動,產生一種探究「為什麼」的求知慾。

  在分組實驗中,學生在老師的指導下親自動手操作,控制一定的條件,並獨立觀察所發生的生動的、直觀的現象或過程,從中獲得知識,學生在實驗中,眼到,手到,腦到,能夠全身心地投入其中,這種參與感和從實驗中獲得新知的成功感,常常可以起到培養和穩定學習興趣的作用。

  家庭小實驗則更能激發學生的求知興趣,更能培養學生的想像力、動手能力和創造能力。中學時代的強烈興趣常常把青少年引入科學的殿堂,在科學上作出重大的發明、發現和創造。

  重溫前人進行過的實驗,如物理學上設計巧妙的庫侖扭秤實驗、卡文迪許實驗、奧斯特實驗等,可以學會許多科學的思維方法,能起到開闊思路、激發興趣的作用。

  實驗學習激發和培養的興趣主要是指:

  1.感覺興趣 它是指學生通過感知教師演示實驗的現象和觀察各種實驗儀器、裝置而產生的一種實驗興趣。

  2.操作興趣 它是指學生通過親自動手操作來獲得實驗現象所產生的一種實驗興趣。

  3.探究興趣 它是指學生在通過探究實驗現象產生的原因和規律性基礎上激發的、一種想探究自然現象本質和規律的濃厚興趣。

  4.創造興趣 隨著抽像思維能力的提高,學生會自覺地把實驗當作一種探索大千世界的認識手段,來不斷地探索和創造性地思考問題。


在實驗學習中,培養、提高能力


  1.培養觀察能力。

  中學生在實驗學習中,根據老師或教材的要求,運用下列觀察方法,能夠提高觀察能力。

  1全面觀察法 如在「氧氣的制取與性質」實驗中同學們可以全面觀察實驗裝置、藥品的拾取,試劑加熱反應中的變化、物質在氧氣中燃燒的現象,從而提高全面觀察能力。

  2重點觀察法 根據實驗目的,抓住觀察對象的主要特徵進行重點觀察。如在電學實驗中,重點觀察電表,記錄其數據,再進行分析推導出結論。

  3對比觀察法 用以突出事物和現象間的聯繫和區別,揭示其現象的特徵。通常可採用縱向、橫向對比,正反對比。如觀察某物質的熔化和凝固前後的溫度變化,對比觀察柴油機模型與汽油機模型。

  2.培養操作能力。

  中學演示實驗的一個重要任務,就是培養學生由掌握分解動作階段到初步掌握完整動作,最後達到協調完善階段,使學生在一些基本實驗動作上能夠獨立操作,並形成良好習慣。在實驗中,學生在教師指導下,能看的則看,能摸的則摸,能做的則做,能造的則造,學生在動手中學本領,在實驗中學技術。

  在實驗中,要求學生動手做的,要一個不漏地親手去做:操作中的失誤,要認真糾正;能做的儀器、器材、實驗,如「小孔成像」、「聲音的傳遞」、生物標本採集等,同學們都應親自動手去做,只有這樣,才能不斷提高操作能力。

  3.提高思維能力。

  中學生的思維特點,是從形象思維逐漸向抽像思維過渡。實驗學習就是通過實驗操作,把抽像的東西具體化,枯燥的東西趣味化,有聲有色,動靜結合,既有量的分析,又有質的變化。觀察是基礎,思維是核心,沒有分析、推理、綜合,就不可能從現象中抓住事物的本質,獲得真理性的認識。制氧實驗中,為什麼要預先檢查裝置的氣密性?導管伸入試管內部分為何不宜太長?藥品為什麼要斜鋪在試管底部?實驗完畢,為什麼要先將導管移出水槽,然後再撤除酒精燈?等等。這些問題都需要同學們進行分析和思考。因此,實驗學習能夠改善學生的思維方法,提高學生的思維能力。

  4.培養繪製實驗裝置圖和書寫實驗報告的能力。

  實驗學習中,一般要求學生畫實驗裝置圖,要求繪圖準確。實驗完畢後,學生要根據實驗過程、實驗記錄,如實地書寫實驗報告。實驗報告要求層次清楚、語言流暢、文字精練、準確,圖文並茂。這對於同學們的寫作能力的提高都是一個極好的機會和鍛煉。

  5.培養科學精神

  實驗要求嚴密、精確,任何一個實驗都有嚴格條件、嚴格的程序,對於實驗結果要作出如實的分析。因此,學生通過實驗學習,能夠培養自己實事求是的科學態度,嚴密細緻的工作作風。


家庭小實驗:讓想像插上科學的翅膀


  許多有卓越成就的科學家,在中學時代就非常喜歡在家裡因陋就簡地做些家庭小實驗,使自己的興趣和想像插上了科學的翅膀。著名的晶體學家、中科院院士范海福,從小學到初中一年級時,只對語文、美術和音樂有興趣。初中二年級時,他母親給買了一本《少年化學實驗手冊》,激發了他對化學實驗的興趣,於是他便在家裡搞起了一個「實驗室」。由於條件所限,不可能完全按照《手冊》去做實驗,於是他便找了一些代用品和採用一些變通的方法來做。後來,范海福在同班同學的影響下,又在家裡搞起無線電實驗,並逐漸對物理產生了興趣。

  分析化學家、中科院院士周同惠在上初中時,就對化學課十分著迷。看到老師在課堂上做示範實驗制備氧氣、氫氣等,他就想親自做一做,並認為是一大享受。於是,他就在家裡因陋就簡,搞起了一個小攤攤,沒有燒瓶他就把壞燈泡拆開,使用下面的球形部分;沒有試管架就用從勞作課上學來的手藝自己做;他還經常去化工商店買些酸、鹼和其他試劑,也想方設法找些小瓶小罐,就這樣,自己建立了一張桌子大的試驗台,在上面照著課本上的方法進行各種反應,從此便奠定了周同惠將來讀化學專業的念頭。

  中科院院士、清華大學校長王大中,在南開中學讀書時就偏愛物理。放學回家路上,他總要彎道去逛逛舊貨攤,買些便宜的小電器,回家自己安裝電機、電話、收音機之類小玩意。

  少年時代的愛迪生對物理、化學特別喜愛,凡是書上講的道理,他都要一一親手試驗,而且非要試成不可。他的試驗範圍漸漸擴大,於是他便在家裡地窖的一個角落開闢了一個小天地,整天守在那兒搞實驗。

  家庭小實驗要求中學生自備簡單藥品器材,獨立完成小型實驗。它具有提高學生實驗技能、鞏固和補充課堂知識,發展學生思維能力和培養學生獨立操作能力,提高學生自學能力和實驗興趣有重要意義,因此,家庭小實驗也是一種重要的實驗學習方法,中學生朋友應該注意和重視家庭小實驗。

  家庭小實驗具有很強的趣味性,如自製汽水、皮蛋,同學們不妨試試。中學教材中安排的實驗,大多數同學家裡都有條件完成。如食醋、蔗糖、植物油、食鹽、石灰水等藥品和玻璃杯、飲料吸管等器材,這是家裡常備的。有少數藥品不是家庭常備的,如:鹽酸、膽礬、酒精、純鹼、明礬、高錳酸鉀,可在化工商店、醫藥店、日雜店購買。有少數藥品可用代用品,如眼藥水瓶代替滴管,厚白布代替過濾紙,花瓣汁代替酸鹼指示劑,塑料漏斗代替玻璃漏斗。

  在學習碳酸鈣的性質時,同學們可以在家裡用食醋去洗滌保溫瓶膽內的水垢;在學習質量守恆定律時,可以運用彈簧秤、玻璃杯、火柴等易取材料,將火柴頭放入玻璃杯,蓋好杯蓋加熱使火柴頭在杯中燃燒,用彈簧秤稱量反應前後的質量變化來加深對質量實恆定律的理解。

  僅初中化學家庭小實驗就有17個。家庭小實驗是課堂實驗的延伸。同學們在做家庭實驗時,應根據教材要求、教師指導、家長的輔導,明確這樣一些內容:實驗原理,實驗藥品器材,實驗步驟,實驗注意事項,實驗結論。學生可以根據這些要求大膽設計實驗方案,還可以交流、討論、修正。

  由於中學生畢竟還處在實驗學習的初級階段,因此,無論是老師,還是家長都應該注意對學生家庭實驗興趣的激發和保護。如學校可以定期評議家庭實驗:看誰的設計符合科學性、步驟簡單,實驗成功率高;看誰的自製儀器結構簡單、操作方便;看誰的實驗結果準確,如誰做的皮蛋色香味美,誰做的汽水氣多、甘甜。這樣,有利於激發學生的興趣,增強做好家庭實驗的信心。

  
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