物理课堂教学的推助器：实验优化

科学课堂的教学过程是一个师生互动共同发展的过程，这种过程不是简单的教授，也不是只注重知识而不注重能力培养的过程，而是通过教师的引导作用激发学生的学习兴趣，培养学生的科学素养，提高学生各方面综合能力的过程。

就科学这门实验与理论并重的学科来说，在教学中不应该随便舍弃任何一个演示实验或者是学生实验，相反，科学教师应该认真做好每一个实验，甚至采取一定策略适当改进教材中的实验，培养学生学习的兴趣，培养学生勇于探索的品质。本文以提高课堂教学的互动有效性为出发点，从实验材料的改变、实验装置的改变谈谈对于实验优化的想法。

1. 改变实验材料，优化实验设计，在感悟情境中提高课堂教学的有效性

随着新课程改革的深入推进，当前科学教材中安排了“探究性实验”和“验证性实验”。无论是探究性实验还是验证性实验，都需要以学生为教学主体，增加学生动手动脑的机会，让学生的思维撞击出智慧的火花，提高课堂教学的有效性。

例如，在介绍分子运动论观点时，教材中设计了两个实验，一个是打开香水的瓶子，学生会闻到香味，另一个是装有红棕色二氧化氮气体的玻璃瓶上抽去玻璃板，上面的空玻璃瓶过一段时间会出现红棕色，从而说明分子在不停地运动，虽然现象直观，也能说明问题，但许多学生认为是空气的流动形成了香味，且二氧化氮的密度比空气大，扩散现象并不十分明显，该实验的探究性不强。对于这一知识点，如果重新设计，便可以提高课堂教学的有效性。因此可以将实验材料由二氧化氮改为氨气，来分析分子的无规则运动。

人们一般将氨水滴入到含有无色酚酞的水中，让学生观察颜色的变化，然后得出分子不停地作无规则运动的结论。但是，这样的研究与高锰酸钾的扩散实验区别不大，学生参与性也不高，而且对该知识点的掌握，可以说学生是被动的接受。如果进行如下改变，则情况就不一样了：用一只大烧杯盖住两只分别装有浓氨水的小烧杯A和装有无色酚酞试液的小烧杯B，让学生观察现象。

学生很快就会发现小烧杯B中的液体颜色变成了红色。此时有的学生已经产生了疑惑的眼神，有的学生甚至开始讨论……由此便开始了互动。学生会自发提出问题：酚酞试液的颜色为什么会发生变化?是什么让它的颜色发生了变化?是空气让它变色吗?还是旁边另一个烧杯里的物质让它变色呢?如果是，那这些物质是如何“跑过来”的呢?针对学生提出的问题，教师可以反问学生：如何设计实验来证明你的猜想呢?学生又开始了新一轮的思考与讨论，并不断有成果诞生：取酚酞试液单独做实验，让它敞口暴露在空气中看其是否变色，如果变色则说明是由于空气的原因。在学生建议下，教师将另一个装有酚酞试液的烧杯敞口放置一段时间，发现并没有变色。学生马上得出结论：不是空气的原因。教师立即发问：那与另一个烧杯里的物质有关吗?有的学生心中已经设计好实验，脱口而出：干脆直接把另一个烧杯里的物质加到酚酞试液中，观察是否变色。其他学生纷纷表示赞同。这时，教师可以将这个简单的实验让学生完成。学生非常积极，当然实验现象很明显——变色了。

学生明白了是氨水的作用。但是另一个问题又立即抛出：这些氨气分子是如何“跑到”酚酞试液里去的呢?针对这一问题，教师还可以在学生思考的过程中，让刚才做实验的那位学生仔细回忆一下，在滴加氨水的过程中，还有没有其他特别的感觉产生。该学生自然回答：有浓重的气味，这些气味是从溶液中挥发出来的。这时又有学生举手了：氨气分子可以从氨水中挥发出来进入空气，在空气中的这些氨气分子遇到酚酞试液时便会使其变色。其他学生纷纷向他投去敬佩的眼神。这个实验问题基本探究结束了，最后，教师必须再抛出本实验要研究的本质问题：从微观上来看，这些分子是静止的吗?学生异口同声：不是的，是运动的。

2. 改变实验装置，优化实验效果，在观察现象中提高课堂教学的有效性

为了让实验现象明显，使得每一位学生都能够看清楚，这是完成演示实验时必须遵循的原则。在教学中，教师可以选择改变实验装置，对教材中某些实验进行改进，有利于将实验效果进行优化。

例如，教材中有一个关于分子之间存在着空隙的演示实验，采用一根长约60cm、内径为8mm的玻璃管，一端封口，在管中先后注入10 mL 水和10 mL染成红色的酒精，然后反复翻转，使水和酒精充分混合，竖直后观察液面高度变化情况。在该实验的演示过程中，虽然能够产生预期的效果，两种液体混合后的体积果然小于20 mL，从而得出分子之间存在着空隙的结论。但实验依然存在着不足，比如要使用较细的玻璃管，要充分翻转混合后可以产生明显现象，甚至可能会使部分学生认为是在读数过程出现错误而使体积偏少……

仔细分析这些在实验过程中可能出现的问题，不难发现其本质是在于该实验体积变化明显程度与使用的装置有直接关系。对此，如果将实验装置进行如下简单改进，便可以使得实验现象更加明显。

先小心地将水和酒精先后装入教材设计的一根直细玻璃管中，在略小于总体积处作记号。将液体倒出后，用酒精喷灯烘烤玻璃管，高温下小心拉长记号处的玻璃管，使得在该处形成内径大约4 mm，长度大约5 cm的一段玻璃管。用该方法改进装置，一方面可以不拘泥于长直细玻璃管;另一方面当教师先后将水和酒精装入玻璃管，用橡皮塞堵住管口，只需翻转2～3次，便可以在细管处清晰地呈现出减少的体积量，实验现象非常明显。学生在观察该试验过程中，会感到震撼：居然会出现混合后的体积小于体积和的情况。针对这一现象，无需教师发问，学生自己心里也已经产生为什么体积会减少的问题了。这些分子“跑”到玻璃管外面去了吗?这些分子没有“跑”到玻璃管外，那会去哪里呢?那只能是分子相互运动到彼此的空隙里面去了，于是就轻松地得出分子之间存在着空隙的结论。

因此，有必要将教材中部分实验进行适当改进，以有效提高课堂教学的有效性。在实验改进过程中，应注意以下原则：实验过程中要注重科学操作，实验现象要明显，成功率要高;要充分挖掘和研究学生在学习某知识点过程中的“最近发展区”，使得经改进后的实验，学生应该容易参与探究与讨论而提出一些独立见解;要突出学生积极参与学习的主动性，经改进后的实验，学生能够在教师引导下，独立完成，并得出正确结论。