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科学教材中实验设计的有效性及改进的探究 桐屿中学 张卫红 [摘要] 目前推广使用的浙教版初中科学教材展现了新课程改革的新方向、新理念，努力使科学学习走向趣味化，并突出科学探究，为此教材中安排了大量的实验，但这些实验较多还没有经过实践检验，因此往往在设计方面存在不合理的地方，或所设计的实验由于地域的差异导致实际教学工作中无法成功利用。我们将挖掘教材缺乏说服力或操作上不合理的实验，然后去改进这些不合理的、缺乏教学有效性的实验。当然，推翻教材中的实验不是我们追求的目标，我们的目标是追求合理的实验设计在实际中发挥实验教学的有效性。能找出教材中存在问题的实验并加以改进，将不可行的实验变为可行，无疑可以达到完善教材的目的，大大提高教材的利用水平。 [关键词] 浙教版教材 实验问题 改进对策 科学是以实验为基础的一门学科，科学教育必须以实验为基础，在《》中还明确了观察和实验能力的内容并提出了“为了加强实验教学，应对学生的实验能力进行考核。”几乎每一节都设置了演示实验、托里拆利 三、问题实验的改进对策 为了克服教材中的弊端，在教学过程中极大地发挥教师教学的能动性，我们有必要有针对性地对一些及易费时、可见度低、操作性不强、成功率低的实验，有选择的对相关实验的教学内容进行研究；即在研究教材的基础上，对有关实验教学材料的选择、实验方案的设计、实验操作的步骤、实验教学设计等环节进行改进，以便更好的提高实验教学的有效性，培养学生的科学素养，养成学生的创造能力和创新精神。 1、良好实验器材替代法 现行教材中实验采用的器材已经与实验室所新购买的仪器、材料不配套，且新仪器的实验可操作性好、可见度高、省时等优点。还可以提高课堂实验教学的效果，有利于学生从现象中提炼出科学真知，利于学生加深对科学知识的理解。 例如1：上图是浙教版科学九年级上册第四章《研究电流产生热的相关因素》一节中的实验装置图。现摘入教材中设计的实验步骤原文如下： 如图3-68所示，2只烧瓶内装有煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙。 将2根电阻丝串联在电路中，标出2根玻璃管的液面的位置。 闭合开关，记下电流表的读数。 经过一段时间后，表出2根玻璃管内的位置。 比较2根玻璃管内掖面上升的高度，可以推测得出：当电流相等时，电阻越大，电流产生的热量越 当2根玻璃管中的液面降回到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关，记下电流表的读数： 经过与第一次相同时间的通电后，标出甲瓶（乙瓶）玻璃管内液面的位置。 与上次该玻璃管内上升的高度相比，可以推测得出：当电阻相等时，电流越大，电流产生的热量就越 。 不合理的原因：我们根据上述步骤，利用课余时间做过多次实验，发现实验中液柱上升很慢，实验过程分两步进行，首先演示热量与电阻的关系，然后演示热量与电流强度的关系，实验时间长，不利于教学时间的安排实验操作 ①打开夹子e、f，向两U形管中加水，并使两管中的水面相平，为了便于观察可事先将水染红。 ②用夹子e、f将橡皮管夹住，将接线柱a、d接到电源正负极上，发现两管中红色的水柱很快上升，B管中的水位上升的较高。说明在电流、时间一定时，电阻越大，电流产生的热量越多。 ③断开电源，并打开夹子e、f，水位恢复初始状态。 ④用R3盒换下R1盒，将导线g与c相连、导线h与d相连，这时R连入电路，再将a、d连入电源的正负极，发现两管中的水位很快上升，A管中的水位上升得较高。说明在电阻、时间一定，电流越大，电流产生的热量越多。 优点及原理：经过上述的改进后，可在很短的时间内完成实验，并且实验直观、形象，学生可以通过观察、比较红色水柱的高低来比较电流产生热量的多少。实验改进是转换法思想的典型应用。在固体、液体、气体中，相同条件下，气体膨胀最快、最大，当电阻丝中有电流时，电阻丝的温度升高，使塑料盒内的空气受热膨胀，气体的膨胀又使得U形管内的水位发生了变化，正是这种转换，使我们在短时间内取得了良好的实验效果。2、调换和增加实验的操作步骤法 科学实验讲究成功性原则，实验一旦失败将会误导学生，不能形成正确的科学知识，严重影响科学概念正确的形成。对于每一个实验教师应当做到心中有数，掌握其成败关键。 例如2：浙教版科学九年级上册第一章第三节“氢氧化钙的性质”实验， 现摘入原文如下 “2.在2支试管中各加入3ml碳酸钠和氯化铁，然后滴加氢氧化钙溶液，有什么变化发生？ ，化学方程式： ”， 我校张老师在组织学生按照教材实验步骤进行实验，学生们就发现往盛有氯化铁溶液试管中滴加氢氧化钙溶液后反应现象几乎没有（如图1）。学生就在书上