發揮實驗在數學教學中的重要作用
薊州區侯家營鎮中級學校
【摘要】從實驗教學的角度看，化學實驗一般包括演示實驗和中學生實驗等。跟科學探究一樣，實驗教學也具有多維的課程目標，不僅學習知識、訓練技能以外，化學實驗還應在發展實驗能力、提高科學素質方向發揮重要作用。筆者按照自己多年的教學經驗從優化演示實驗、加強中學生實驗、重視實驗方式的總結三大方面探討了怎么發揮實驗在數學教學中的重要作用。
【關鍵詞】實驗教學演示實驗中學生實驗實驗能力
【正文】義務教育數學課程標準（2011年版）強調，實驗教學是數學教學的重要組成部份，是落實數學課程目標，全面提升中學生科學素質的重要途徑。要發揮實驗在數學教學中的重要作用，須要正確認識數學實驗的教學目標，注意掌握實驗教學的特性，合理開發實驗教學的課程資源。
一、優化演示實驗，培養學習興趣，讓中學生想學數學
偉大的化學學家愛因斯坦有句諺語：“興趣是最好的老師。”課堂上借助新奇有趣的演示實驗，能迸發中學生的好奇心和求知心理，培養中學生初步的學習興趣，引起中學生思索，引導中學生發覺問題，使得她們樂于去尋求答案，想學數學。
1.轉變思想觀念，悉心設計演示實驗
班主任要轉變觀念，要認識到實驗教學的重要性。每一次實驗前，要明晰實驗的目標，將實驗原理與理論知識進行有效融合，打算好各類實驗裝置，悉心設計演示過程，進而有效地剌激中學生的感官、吸引中學生的注意力，迸發中學生的學習熱情。如在證明大氣壓存在教學中，將“瓶吞蛋”實驗進行改進，把廣口瓶換成150mL尖頭燒杯，把去殼的熟鴨蛋換成去殼的熟鵪鶉蛋，演示時把一端浸過酒精棉的鐵絲燃起后迅速插入燒杯中，待燃燒片刻后抽出鐵絲，再迅速把鵪鶉蛋置于瓶口上，過會兒即可見到鵪鶉蛋順著燒困局漸漸下降到瓶底，并提出問題：“蛋為什么這樣運動了？是哪些力把它壓入瓶內？”這樣的改進可見度減小，生動形象地證明了大氣壓的存在，中學生也會對觀察到的新穎有趣的現象倍感驚奇。
2.注重演示實驗療效，加強教學實踐能力
好的實驗設計與好的演示過程是相輔相成的。實踐證明，班主任做實驗的動作越干脆俐落、一次成功，越能迸發中學生對科學實驗的濃烈興趣；反之，假如實驗失敗，雖然反復補弄成功，也會增加中學生的興趣，骨折中學生的積極性，甚至會使中學生對已有的科學推論形成疑惑。如在用兵乓球和漏斗演示“流體浮力與流速的關系”時，假若不使勁吹兵乓球，實驗很可能不成功，都會影響中學生學習的熱情和興趣。為此，要求班主任要具有較強的實踐能力，進而保證實驗一次成功。
3.改演示實驗為中學生參與實驗，培養實驗能力
傳統的演示實驗通常都是由班主任先講解、再演示，之后把觀察到的現象、結論總結下來，這樣的實驗教學中學生常常處于被動地位，缺少主動性，對實驗沒有熱情和探究的欲望。假如班主任的演示實驗可見度不夠，除了會影響教學療效，就會使看不清的中學生喪失了興趣。如在光的折射演示實驗中，傳統的演示模式是班主任叫一名中學生上講臺站在水槽前，觀察實驗現象，這樣演示的弊病是只有一名或幾名中學生能觀察到實驗現象，很難迸發全班其他中學生的興趣。為此，應最大限度地將班主任單獨操作的演示實驗改為師生共同參與，或在班主任指導下由中學生獨立完成，使中學生一直保持積極參與的熱情，迸發中學生的學習興趣，提升中學生的實驗能力。
二、加強中學生實驗，以中學生為主體，培養中學生合作交流和探求、創新能力
《新課標》明確強調了化學課程變革的重點：“以提升中學生的科學素質為主旨。”傳統的實驗教學指出講清原理，演示好實驗，雖然也注意中學生能力的訓練與培養，但化學實驗教學的重點不應只是傳授基礎知識和訓練基本技能，更重要的是在教學中要有意識地對中學生進行科學素養的訓練和培養，既要指出實驗在訓練中學生觀察和動手能力方面的功能和作用，更要指出實驗在培養中學生動腦、啟迪思維，開發潛能等方面的功能和作用，這也是化學實驗教學所要達到的更高目標。
1.體驗實驗過程物理現象實踐活動，感受方式，訓練中學生思維
中學生把握知識的過程，實質上是一種探究的過程，學習除了要用自己的腦部思索，并且要用眼看、耳聽、嘴說、手操作，即用自己的身體去親身經歷，用自己的心去親自體會，課堂上重視參與、注重實踐、注重探究、注重經歷。如在“探究影響滑動磨擦力大小的誘因”實驗時，班主任打算了實驗器材：長方體鐵塊、砝碼、彈簧測力計、木板、棉布、毛巾，之后提出問題：影響滑動磨擦力大小的誘因可能有什么？創設了問題情境，使中學生形成了強烈的探究興趣。中學生依據經驗“當手上有油時，不容易松開玻璃瓶；騎單車制動時，要使勁捏剎把”，這就容易形成以下推測：影響滑動磨擦力大小可能與接觸面的粗糙程度、物體對接觸面的壓力、接觸面積的大小有關。通過邏輯思維，很快剖析出實驗須要解決的問題有：怎樣改變接觸面的粗糙程度？怎樣改變物體對接觸面壓力的大小？怎樣改變接觸面積的大小？中學生討論并評估各類方式的過程中，要思索實驗是否精確、操作是否可行等多方面誘因和問題，這就是在訓練中學生思維，引導中學生把握正確實驗技巧。
2.悉心設計實驗，培養中學生實踐能力和發散思維能力
實驗設計應當具有新穎、有趣的特征，目的在于培養中學生的創新思維和實踐能力，并有助于對中學生的發散性思維進行訓練。如在“測定小燈泡的功率”實驗中，除按課本上的方式測定小燈泡的功率外，班主任可引導：若題目中不具備電流表或電壓表中的任意一個，而是給出了一個已知電阻的阻值，能不能測出小燈泡的功率呢？可讓中學生動手動腦做一做。當中學生完成這兩步后，班主任再深入引導，“假如已知電源電流，而電流表的阻值大于燈泡的額定電流時，如何檢測小燈泡的額定功率呢？”這樣步步引導，逐步深入，借助新穎、有趣的實驗設計激活中學生的求知欲望，進而培養她們的創新思維能力。再如，在學完“伏安法”測內阻后，組織中學生設計假如只有一只電壓表或一只電流表測內阻的方式，這樣不但提升了中學生靈活應用知識的能力，更重要的是培養了中學生從不同角度、用不同方式解決問題的發散思維能力，有效地推動了中學生創造力的培養。
3.創造條件優化中學生實驗，使中學生成為課堂的主人
受“標準化”、“規范化”的阻礙，過去的教學過于要求所有中學生達到同等標準，因而造成偏低的統一要求，忽略中學生的個性差別，這有違反新課標的教學要求。我們要關注每一個中學生，讓每一個中學生都投入到實驗活動中去。實驗課上創造條件，使中學生積極地投入到科學探究活動中來，才能使其真正成為課堂的主人。班主任在為中學生打算實驗器材時，注意使提供的器材有可選擇性，同時注意培養中學生借助身邊的小物品與實驗器材相結合，進行化學實驗。如用圓規和橡皮泥做“探究影響壓力作用療效的誘因”實驗：可以用圓規的尖端置于橡皮泥上和平置于橡皮泥上，顯著得到的印記深度不一樣，說明壓力的作用療效與受力面積有關；平放時再用手使勁按壓一下，印記會加深，又說明壓力的作用療效還和壓力大小有關。再如，用一個鋼筆盒和幾支鋼筆才能研究滑動磨擦力和滾動磨擦的大小關系。這種器材中學生更熟悉，這樣既可以拉近化學學與生活的距離，讓學生沉痛地感遭到科學的真實性，又補充實驗課程資源，有利于提高中學生的創新意識。
4.舉辦探求性實驗和課外實驗，培養中學生創新和探究能力
充分發揮實驗教學的教育功能，不僅僅是逗留在課堂上。化學課外活動是化學課堂教學的延展和補充，是培養中學生積極探求、勇于趕超的科學精神的重要途徑。在教學中，班主任要多組織和指導中學生舉辦數學課外活動和家庭小實驗，讓中學生自己發覺和找尋身邊的化學。如在學習大氣壓時，學生在觀察了當地的大氣壓后，提出了一個問題，“氣壓是因為受重力作用產生的，這么各個地方的空氣密度不同，大氣壓相同嗎？”教師對這個問題給與積極鼓勵并做好引導，同時舉例來講解，“我們在給單車輪胎打氣時，活塞向上運動，氣筒內的二氧化碳容積增大了，密度如何呢？浮力又如何呢？”進而聯想到不同地方的大氣壓不同，班主任進一步提出新問題：“為什么徒步運動員上山要帶高壓鍋呢？”這樣就把沸點與大氣壓之間的關系聯系上去了。這個實驗不能在課堂上做，但可以讓中學生借助實驗室中的器材和身邊的物品，設計一個實驗證明這一觀點。這些探求性學習，也培養了中學生勇于創新和探求的能力。
5.巧用多媒體教學取代實驗教學，幫助中學生產生感性認識
多媒體教學可以化無形為有形，形象生動，在化學實驗教學中，借助計算機的模擬，才能幫助中學生更好地產生感性認識。對于一些難度較大、較具象的探究實驗，如“托里拆利實驗”用的液體是水銀，水銀是一種有毒的液體，不適宜在課室進行此實驗，班主任就可以采用多媒體教學手段進行演示，讓中學生直觀地體會實驗的樂趣，因而把握探究科學知識的方式，并養成樂于探究的興趣和習慣。但多媒體模擬的實驗現象無論怎樣形象逼真，立體感怎樣強，給中學生覺得可能就是班主任事先設定好的一個程序，就只是逗留在屏幕上的一個圖象，永遠不可能代替傳統實物器材進行操作的實驗，中學生有理由對這種現象形成懷疑，影響勸說力，因而一定程度地限制了中學生實驗能力的發展，所以，不能完全用多媒體教學取代實驗教學。
三、重視實驗方式的總結，強化學法指導，培養中學生創造思維能力
1.多觀察，勤歸納
化學是一門以觀察和實驗為基礎的學科。通過對實物、模型、實驗現象的觀察，除了可獲得豐富的感性材料，產生對事物的初步認知，還是進行理智思維的前提和基礎。歸納則是把分散的知識產生網路，使其規律化、系統化，以便把握。如一些檢測工具的使用，在使用前都必須觀察零刻線的位置、量程和分度值，在使用過程中，可歸納出：怎么放（接）、如何看、如何讀，且放（讀）、看、讀次序不能顛倒。凸透鏡成像規律是中學生學習的難點，但在將其編為“一焦分虛實，二焦分大小，物近像遠像更大”的打油詩后，中學生不但記得牢，用上去也得心應手，知識也更容易掌握。
2.多聯系，勤運用
在教學中，指導學生理論聯系實際，把書本上的理論和在實驗中見到的現象聯系上去，并與生產、生活中相關的化學現象聯系上去，在理解知識的基礎上學會運用，在應用中加深理解理論知識。如學習凸透鏡成像的規律，聯想生活中什么地方用到了成倒立縮小虛像的規律？什么地方用到了成倒立放大虛像的規律？什么用到了正立放大實像等？進行理論與實際相結合，這樣就能加深對知識的理解和運用。
其實，為適應時代和中學生發展的須要，化學班主任要努力提升自身素養，對化學實驗教學進行全方位深入的研究，在實驗教學中不斷摸索和改進，迸發中學生探究化學規律的熱情，培養中學生動手實驗的能力。只有這樣就能著力提升數學實驗教學的療效，就能在化學實驗這一遼闊的天地物理現象實踐活動，締造出一批具有創新能力和實踐能力的高素養人才。
【參考文獻】
[1]《義務教育數學課程標準》（2011版），2012，上海師范學院出版社；
[2]吳玉春，《優化化學實驗增強教學療效》，《試題與研究》，2014.02；
[3]李紅波，《如何在化學實驗教學中培養中學生的創新能力》，《試題與研究》，2014.03。
初審：高振坡
