宁波大学 毕业论文 《初中科学课中实验教学的几点思考》.docx

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宁波大学毕业论文《初中科学课中实验教学的几点思考》

编号：

本科毕业设计（论文）

初中科学课中实验教学的几点思考

ConsiderationsontheexperimentalteachinginscienceclasseOfJuniormiddleschool

学院理学院

专业科学教育

班级07科学教育班

学号074083013

姓　名楼凌锋

指导教师连增菊职称　　　

完成日期

诚信承诺

我谨在此承诺：

本人所写的毕业论文《初中科学课中实验教学的几点思考》均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。

承诺人（签名）：

年月日

摘　要

【摘要】

科学课程是初中基础教育中的一个重要环节，自从新课程改革以后，如何在科学课堂中培养学生的创新意识和实践操作能力成为了我们科学教学的重点。

实验教学的地位开始变得越来越显著，传统的实验教学是以演示实验为主要教学方式，但演示实验往往容易忽略学生的主观能动性，探究实验教学恰好弥补了演示实验这个缺陷，探究实验作为一种能够培养学生的自主思维意识、实践动手能力、科学探究精神的教学手段开始慢慢地普及，本文主要描述了现阶段实验教学的现状和不足，并重点阐述了探究式实验教学的理论、优势、探究步骤。

【关键词】探究实验教学；科学课程；科学探究；实验设计。

Abstract

【ABSTRACT】Sciencecourse,asanimportantpartofjuniorschoolelementaryeducation.hasbeentakenmoreandmoreattention,especiallyafterthecoursereformation.Howtodeveloptheinnovationandstudents’operationalcapacityinthescienceclassewasthemostimportant.Experimentteachinghadbeenundertaketheduty.Buttraditionsllectureexperimentwashardtoculturethesubjectiveinitiativeofstudents.Theexplorationexperimenthadbeenmadeupthedefectoflectureexperiment.Explorationexperimentasateachingmethodcoulddevelopindependentpersonality,practicingworkabilityandscienceexplorationmental.Andithadbecamemoreandmorepopular.Themajorsubstanceofthearticlewasgoingtocomprisecurrentsituationandshortageofthescienceeducation .Thekeypointwouldtellusthetheory,worthandstepoftheExplorationexperiment.

【KEYWORDS】InquiryExperiment；sciencecurriculum；scientificinquiry；designofexperiments。

目　录

摘　要II

AbstractIII

目　录IV

前言1

一、科学课程中实验教学的现状2

1什么是科学课程2

2什么是实验教学2

3实验教学的现状2

二、实验教学的困境3

1在现阶段中考体制下，教师参与实验教学热情不高3

2教育资金不足，实验教学成本太高3

3实验室条件简陋，导致实验教学无法达到预期效果4

4实验教学很难摆脱“演示实验”现象，学生缺乏参与性、主动性4

三、实验教学的改进策略5

1实验教学正规化、制度化、法律化5

2实验教学由“演示实验”向“探究实验”转变5

2.1探究式实验教学的起源5

2.2科学探究的理论基础6

2.2.1认知科学理论6

2.2.2构建主义理论7

2.3科学探究的优势7

2.3.1科学探究实验可以最大程度激发学生学习的积极性8

2.3.2科学探究实验可以培养学生的动作技能8

2.3.3科学探究实验可以培养学生的思维能力8

2.4科学探究实验教学的一般步骤9

2.4.1创设情景、提出探究问题9

2.4.2根据问题，设计实验方案9

2.4.3结合已有知识，设计实验探究步骤10

2.4.4交流评价、确定最后探究方案10

2.4.5实施探究方案10

2.4.6撰写实验报告、总结实验得失10

四、探究实验教学的案例展示11

1案例一：

传统的实验教学案例《二氧化碳的物理性质》11

2案例二：

探究影响滑动摩擦的几个因素14

3案例三：

探究化学反应的质量守恒定律20

五、总结21

参考文献22

致谢24

前言

第二次世界大战结束后，科学技术得到了爆发式的发展，它在推动我们社会进步的同时，也给我们社会带来了很多新的问题。

例如：

军事上，大范围杀伤性的武器，氢弹、原子弹、生化武器等是否应该研制并使用；物质文明快速发展带来的环境污染如何去治理；人口的爆发式增长如何去控制；矿产、石油等不可再生能源如何得到可持续的利用。

这些问题都是我们现在必须面对的，这对我们的基础教育提出了新的要求。

社会要求我们每一个社会成员都能具备一定的科学知识、技术、能力、素养，让我们可以驾驭这些“双刃剑”。

我国的科学课程开始于20世纪80年代，经历国内几代科学教育专家的探讨、试验、再探讨、再试验等一系列研究考验，直到1998年才开始正式编制初中综合课程，在进入21世纪之后，更是颁布了《基础教育课程改革纲要（试行）》，在全国范围内开始了最大规模的课程改革。

为了是科学课程的改革方向更加符合时代的需要。

为了学生可以逐步领会科学的本质，崇尚科学，破除迷信；必须初步养成关注科学、技术与社会问题的习惯，形成科学的态度和价值的取向，树立社会责任感，必须更多地学习终身必备的科学知识，以顺应时代的要求，实验教学开始出现在我们教学课堂上。

实验教学刚开始是以演示教学的形式被我们所认知的，毫无疑问，演示实验教学有着它独特的教学魅力，它可以把原先抽象的、纯理论、纯文字的科学知识生动、形象、直观地展现在学生的面前，能够直接帮助学生形成科学概念和科学素养，可以在一定程度上帮助学生掌握解决科学问题的方法，可以说一场演示实验的成功与否可以直接影响到一堂科学课的成功与否。

所以一定程度上，教师在演示实验教学过程中会过多地把注意力放在实验的成功上，而忽略了学生的学习主动性，因此在演示实验中会常常出现教师一个人在讲台上演独角戏的情况。

如何改变实验教学中演示实验独霸天下的局面，如何改变演示实验过程中过分关注实验成败结果，忽略学生主观性的现象，开始越来越成为实验教学的一个难点。

在这样的一个大环境下，探究式实验教学开始慢慢地进入我们的视野，探究式教学的核心理念就是把课堂的主动性交还给学生，让学生在自己去发现问题、提出问题、做出假设、设计实验、完成实验、验证实验等一系列的活动中去掌握科学原理。

探究式教学这种教学特点可以弥补实验试验中教师一个人唱独角戏的尴尬局面，可以更好地让学生体验科学探究的过程，学会一定的科学思维，以解决自身学习、生活、工作和社会决策中遇到的问题，为了学生的终身发展奠定基础，为社会的可持续发展提供支持。

一、科学课程中实验教学的现状

1什么是科学课程

我们这边所说的是科学课程是指《科学课程标准（7--9年级）》中阐述的新课改后的科学课程，它的核心价值观在于：

全面提升学生的科学素质，面向全体学生，立足学生发展,体现科学本质，突出科学探究，反映当代科学成果。

在现如今高速发展的社会，科学技术快速更新，如何能让我们的学生可以更好、更快地适应社会的节奏，融入社会、为社会做出贡献打下结实的科学素质基础。

新课改之后的科学课程在内容结构上突破了老的科学课程只关注知识维度的局限，增加了动作技能维度和情感态度价值观维度。

不难发现：

新课改之后的科学课程的目标不仅仅是为了培养科学家，更是为了培养具备科学素质的社会成员。

2什么是实验教学

所谓的实验教学就是教师通过在课堂中或课堂外以实验形式来阐述和解释科学课本中的科学概念或科学现象，它的目的是为了让学生可以非常直观、形象地理解课本知识点，而不是机械地死记硬背去记忆知识点。

它和传统的讲解式教学有着本质上的区别，前者更加关注学生的理解，关注学生理解的过程，而不是单单的记忆结果。

因此我们不难发现实验教学与新课改中科学课程的培养学生科学素养的理念是完美契合的。

在本质上确定了实验教学在科学课程中的地位。

3实验教学的现状

新课改的科学课程突显了实验在科学课程中的地位，就浙江省的初中科学课程为例：

初中科学教材安排的实验就有185个，其中学生必做的就有19个。

这样的一个数据告诉我们实验教学已经成为我们新课改后科学教学中的一个重要组成部分。

如何提升学生实验素质，如何有效的做好实验，如何形象、生动的做好实验，如何最大程度的发挥实验教学的作用等实验教学问题已经成为我们新时代下科学教师、学者必须攻克的教学、学术难题。

二、实验教学的困境

科学是一门建立在实验基础上的学科，科学课程中的知识都是先人在假设的基础上，通过无数次实验验证，最后得出的结论。

可以毫不夸张地说，如果教学可以有效地利用这一教学手段，可以为学生开启科学的大门。

但是在现阶段的初中科学教育中，实验教学的处境是不容乐观的。

研究发现，现阶段的实验教学主要存在以下问题。

1在现阶段中考体制下，教师参与实验教学热情不高

实验教学的主旨是培养学生的科学素养，除了科学知识以外，还包括动作技能和情感态度价值观维度的教育。

而我国现在实行的中学教育体制的一个最大特点是，学生必须面对以考试为形式的中考才可以进入更高层次的文化教育。

中考试题中涉及到的题型绝大多数是科学知识维度，对于学生的动作技能维度和情感态度价值观维度的知识点涉及很少。

如今初中科学的课堂教学大都是按照中考这根指挥棒的指挥，讲解式教学、“黑板实验”、“PPT演示实验”成为了主流教学手段。

教师不需要去设计实验、选择实验器材、购买实验药品，只需要把实验的原理、注意事项、结果、可能会出现的实验现象向学生解释下就可以完成实验了。

对教师而言，这样既可以“节省”大量的教学时间，也可以方便让学生记忆住考点，提高学生的应试能力。

2教育资金不足，实验教学成本太高

教育资金的不足一直是困扰着我国教育发展的一个重要因素，特别是经济欠发达的内陆地区，有些贫困地区的学校甚至连教师的基本工资都发不起，更加不用说去建设检验室，购置实验器材。

除此之外，实验器材的损耗率高也是一个制约因素，初中学生有着强烈的好奇心，往往是教师没有让他们开始做实验，或者教师还没有完全的讲解完实验器材的一些注意事项，学生就似懂非懂地开始操作实验，直接导致实验器材的损坏率会变大。

例如：

在对试管中的水或其他液体加热的过程中，需要有个预热的过程，即试管底部要在酒精灯火焰上来回运动，确保试管底部都充分受热后，在对试管的某一个部分加热，但是学生往往会忘记这个过程，直接用火焰对试管加热，导致试管最终因受热不均匀而破裂。

再如，在实验室制取氧气的实验中，最后实验结束的时候，要先移去收集装置，然后熄灭酒精灯，但学生往往是相反，先是熄灭酒精灯，这样会引起倒吸水的现象，把外界的水直接倒吸到烧瓶中，会让高温的烧杯突然间受冷，发生破裂。

这一些损坏实验器材现象都是会增加实验的成本，阻碍实验教学的普及。

3实验室条件简陋，导致实验教学无法达到预期效果

我国整体科学实验室的硬件设施是要低于西方发达国家，这就导致教师在课堂上做实验时，学生很难完全的观测到实验的过程、结果。

例如：

在摩擦起电的实验中，要使得玻璃棒带上电，而且所带电量要持续一段时间，才可以观测到小金属片因为带了同种电荷而张开，这个实验要取得成功，除了本来考验教师的实验功底外，还要求实验室空气要保持干燥。

特别是下雨天，空气中的水分过大，这个实验的效果是几乎观测不到的。

甚至有些教师为了达到所谓的实验现象，特意去创造实验结果，为了让实验符合课本的结论，完全违背了实验的真实性原则。

再者就是坐在教室后排的同学因为距离的关系也不太容易观测到讲台上演示的实验，基于初中学生的好奇心，后排学生会站立或者小声议论，这样会大大影响课堂纪律。

同时也会打击到学生和教师参与科学实验的积极性。

最后，现阶段的初中学校中，很难找到“真正意义上合格”的科学教师，特别是那些有着十几年老教龄的老教师，他们都是由其他学科转过来的。

学物理的、学化学的、学生物的、学地理的都可以来教科学课。

这就意味着教师很难完全掌握科学课中的不同知识面的实验。

对于学化学出身的教师，化学实验没有问题，但是物理、生物实验就不一定能够完全地诠释出来，更加不用说教学生了。

这样教师对于实验的积极性也就降低了，还不如做个“视频实验”、“黑板实验”来的简单。

4实验教学很难摆脱“演示实验”现象，学生缺乏参与性、主动性

实验教学的目的是为了培养学生的科学素养，让学生具备一定的科学实验能力和情感态度价值观。

在实验的过程中，学生是作为一个主体存在的。

但是在现阶段的实验教学中，很多教师都是把实验放在讲台上演示。

教师会在做实验前，把实验的目的、实验的过程、实验的注意事项、实验的现象、实验的结果都已讲解的形式传授给学生。

把这些所谓的考试会考到的知识点，先让学生记录、背诵好，然后教师再在课堂上面做实验，在整个过程中，学生根本就是一个看客。

学生不需要思考这个实验的目的是什么？

为什么实验会出现这样的现象？

出现这个现象是什么意思？

实验的结果能不能证明我的假设？

等等。

实验结束后，学生除了看了一场精彩表扬，别的什么都没有学到。

等下次要学生自己去设计一个实验来验证或演示某个知识点的时候，又是一无所知。

这样的实验教学对学生而言，根本是没有任何吸引力的，所以在实验教学中虽然课堂的气氛很活跃，学生都很亢奋，但真正意义上学生的主动性、参与度是很低的，更加不用说培养学生的实验技能和实验意识了。

三、实验教学的改进策略

1实验教学正规化、制度化、法律化

实验教学作为初中科学教学中一个重要的教学手段，是值得我们整个基础教育界去支持的，鼓励的。

我们应该给实验教学创造一个良好的客观条件，让教师和学生可以没有器材上的担忧。

首先，是实验教学的资金投入，我们教育部门应该加大投入，特别是一些财政比较困难的地区，完全可以发挥社会的力量，由政府引导，组织社会募集，号召全社会来关注我们下一代的成长，世界的未来是孩子们的，所以再苦再累也不能缺了教育的钱。

只有这样，我们的祖国才有更加坚实的人才储备基础。

然后，对于已经建立的实验室，已经购置的实验器材，学校应该建立一个完善的管理体系，实验室的责任要落实到个人，甚至可以专门设立实验室管理员的岗位，谁在什么时候，使用哪个实验室，进行什么实验，需要什么实验器材，实验过程中损耗了多少实验器材，是无意的，还是有意的，恶意损坏应该如何赔偿，等等这一些问题都应该记录在内，都应该是制度化的，每次实验结束后，实验老师检查一遍，实验组长复查一遍，学生最后确认一遍，把责任落实到个人。

只有这样才能在设施上确保实验教学的普及。

只有在良好的大环境中，实验教学才可能在我们的科学课堂中生根发芽。

2实验教学由“演示实验”向“探究实验”转变

2.1探究式实验教学的起源

科学课程在20世纪以前，一直是被认为是一门直接灌输给学生的课程，教学方式也是以讲解式教学为主，教师讲，学生听。

直到达尔文进化论的问世，教育界开始正视人类认识事物的思维方式，这次理智上的变革同时也是科学教育史上的一次意义深远的变革。

美国人杜威第一次提出：

学校需要变革，他意识到了教学中忽视学生的自主意识和内在学习动力的弊端。

他强调了教育是在经验中，由于经验和为着经验的一种发展过程，并提出了在科学课堂是要实施探究式教学。

著名的生物学家、教育家施瓦布在实验的基础的提出了“探究式实验教学的教学方法”，他认为科学知识不是固定不变的，随着探究方式的更新，它们会不断地修正。

（施瓦布，李一平译、1988），他提出：

我们传授给学生的不是科学知识的本身，科学知识并不是真理，学科的结构是在不断变化的，对于学生而言，科学的探究方法才是关键，如：

如何发现问题、如何提出实验方案、如何制定实验计划等。

教师通过引导学生进行探究实验来传授知识，学生也在探究实验中完成对科学原理的理解。

这在当时是一种全新的教学理念。

他为科学教育中的实验教学开启了一扇崭新的大门。

此后一些教育巨匠都相续提出了他们关于探究式教学的理念。

加涅提出“探究的学习条件”，为探究学习的实践研究奠定了基础。

布鲁纳发布“发现学习”的理论。

此后布鲁纳和肯尼在发表的《认知发展研究》中指出，要帮助学生理解各学科的深层结构，而不是让学生简单记忆那些无关联的事实。

一直到20世纪90年代，探究的思想已经在世界范围内的科学教育改革中，崭露头角，被越来越多的国家教育部所接受。

如美国在1966年制定的《国家科学课程标准》，英国在2000制定的《国家科学教育课程标准》，日本出台的“世纪理科教育改革的基本方针”，等，都是为了提倡探究学习。

并希望借助探究学习，来培养学生的科学素养。

我国的探究学习明显晚于西方国家，直到20世纪80年代为止，在探究学习上的研究还处于起步阶段，科学课堂的教学方式还是以传统的讲授式教学为主，教师把科学书本知识灌输给学生，学生的主观能动性很难在教学过程中得到培养和提升。

1999年，我国才正式启动基础教育课程改革，本次改革的目的就是对学习方式的改革，由传统的教学方式，向研究性教学过渡。

特别是在新的《义务教育科学课程标准》出台之后，进一步确定了探究教学作为一种重要而有效的教学手段的地位，同时也是在教学内容上，对学生提出了探究学习的要求标准，明确提出开展学生的科学探究能力培养是新时代下对基础教育的新要求、新目标。

正是因为在这样的大坏境下，科学探究的理念已经被越来越多的教育研究者、教师、学生所接受。

但是由于受到长期以来“重考试、轻能力”的传统教学模式的影响，新时期下，科学探究理念的推广和实施还是需要我们付出不懈的努力的。

2.2科学探究的理论基础

探究教学和传统教学的本质区别在于，前者强调学生在教学过程中动手、动脑，在这一系列的活动中让学生自己去理解科学知识和原理。

学生在掌握了科学知识和原理的本身，也学会了如何去构建自己所需的知识结构体系，所以说科学探究的两大理论基础分别是：

认知科学理论和建构主义理论。

2.2.1认知科学理论

认知科学家在研究儿童如何学习和解决问题中发现儿童的信息加工系统是一个从信息的输入到信息的输出过程，它突出了信息在脑中的加工过程，简单的说：

在信息的输入和输出过程中人们会无意识的进行对比、分析、推理、总结等一系列活动，通过这一系列的动作技能来形成自己的科学概念。

由此不难发现，科学探究能力中的不可或缺的一种能力就是动作技能，学生在进行科学探究过程中，不光光是对学生的动手能力的培养，更加重要的是锻炼了学生的对问题或实验现象的分析、推理、假设、验证能力。

只有在培养了学生动手、动脑的能力基础上，学生才有可能在已有的知识体系上，衍生出新的科学知识，也只有这样学生才能在自己所学的知识构建出一整套有着内在联系和逻辑性的知识体系，无论是在科学课程的学习还是在其他学科的学习。

2.2.2构建主义理论

构建主义理论在某种意义上可以说是对认知科学理论的进一步发展，构建主义理论认为，我们所生活的世界或者我们所要认知的事物是客观的，但是如何去理解、认知我们这个世界的个人是不受外界约束的。

人们认识未知的事物都是建立的已有的知识体系上的，这就意味着不同的人对于外界的认识是截然不同的，所以构建主义理论所关注的是，人们如何用已有的知识、经验体系、去构建出未知的知识体系。

构建主义理论应用到科学探究教学中，就是认为坐在课堂中的每一位学生并不是一张简单的白纸，在日常的生活经验中、之前的知识学习中已经形成了相关的知识，当面对新的问题时，学生会根据已有的认知，对问题进行解释、提出自己的假设、设计实验、完成实验、验证假设。

同时，构建主义还认为，儿童接受新知识不是一个被动的过程，它是一个主动“同化”的过程。

所谓的同化就是学习者把新的知识结构纳入到已有的知识体系中，进一步完善自身的知识体系。

总之，构建主义认为：

知识不是凭空产生的，是需要学生利用自身已有的经验和知识对新的问题进行分析、假设、验证，最后在这样的一个探究过程中，把新的知识纳入到自己的知识体系中。

科学探究理念恰恰体现了构建主义理论的思想，所以在科学探究成程中，教师应该充分发挥学生已有的知识体系，让学生在自身的知识和生活经验的基础去对教师提出的问题进行分析、解释、假设和验证。

让学生自己在探究过程中去理解和形成科学概念。

例如，在理解摩擦起电的知识中，完全可以让学生回忆自己在冬天脱毛衣的生活经验，就立马可以理解摩擦是可以生成电的，这样的理解，就是建立在学生已有的生活经验上的，在此基础上构建出来的知识的体系是不可能忘记的；在学习地球公转轨迹是一个椭圆这个科学概念的时候，教师可以问，为什么一年四季会有温度的变化，夏天，那么热，冬天那么冷，这个现象说明什么。

现在老师手上有个灯泡，靠近它，感觉到热，远离它感觉的热量少，那我们的地球与太阳的距离是不是在发生变化的？

那地球绕太阳转可不可能是个圆形了？

不是圆形那是什么？

。

通过这样一系列的问题，学生自然可以在已有的生活经验下得出新的科学原理。

对于这样形成的科学概念，学生是不太容易忘记的。

2.3科学探究的优势

科学探究式实验教学之所以能在基础教育中受到广泛的好评，能够得到教师和学生的肯定，是因为与“演示”实验教学相比有着不可代替的优势，它的优势主要集中在三个方面

2.3.1科学探究实验可以最大程度激发学生学习的积极性

探究式的实验教学是充分肯定学生的主体作用，它只是为学生创造出一个实验的环境，让学生可以亲力亲为，特别是对基础教育中的儿童而言，这是至关重要的，正如：

皮亚杰所说的，亲身投入是智力发展的关键，学生通过这样一个科学探究活动，对活动中涉及到的，提出问题、设计实验、修改实验、操作实验、验证假设，都有一个深刻的体验，能够积累大量的经验。

这样的一个过程与简单的记忆科学知识的传授相比，可以更好地激发学生学习的积极性，这探究活动中，学生就是整个活动的主体，学生不是在记忆科学知识，而是在为自己的假设做验证实验，所有的工作都是出于他本身的需要，这样就在根本上排除了学生被动学的可能性，哪怕是实验最后失败了，学生也会在失败中学到自己的假设哪里出了问题，说明自己在知识体系有了缺陷，这样就可以及时的完自己的知识体系。

2.3.2科学探究实验可以培养学生的动作技能

科学探究实验有很大一部分是需要学生自己动手操作的，这些动作技能会直接关系到实验的成功，例如：

暴露在空气中的铁钉会生锈，对于这个现象，有学生提出是因为接触到了空气中的氧气，这就需要实验室制取氧气，学生想要完成这个实验，就必须掌握一系列的实验技能，如何使用酒精灯，特别是如何熄灭，按照什么顺序组装实验器材，如何把实验药品放入到试管，试管又是怎么固定的，实验结束后又是怎么清理实验器材的等等，都是学生所要掌握的动作技能。

这样学生在科学探究中无形的培养了自己的实验动作技能，除此