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1、文档来源于网络，请根据需要自行下载数学论文之创新小实验在科学教学中的应用之研究 一、课题研究的背景：有关创新小实验的应用和研究在国内外中学物理教学中早已有之，除了在中学物理课本和相应的课外读物中介绍一些简单有趣的小实验外，在专门论述中学物理教学方法的著作中也常常给小实验留有一席之地。在匈牙利的中学物理教学中，教师十分重视开发、设计小实验。例如在讲“原子核物理的过程中，教师利用从驻匈牙利的苏联工兵处买到的盖革管来帮助学生“听到放射线的声音、利用抛硬币游戏来理解半衰期的概念等等。苏联的中学物理演示实验中就包括小实验，如兰斯别尔格主编的教材初等物理学就采用了一些简便易行的小实验穿插在实验和理论之间，
2、使观察和实验生动丰富，内容紧密结合实际。另外，美国物理教师常常鼓励学生根据自己的兴趣和知识基础来设计实验，自由地研究、提问、采集和分析数据，验证假设，写实验报告。注重学生体验做实验的过程，注重学生创造性的培养，而对学生的实验结果并不要求必须准确。在我国，早在20世纪70年代后期，针对当时中学物理实验器材奇缺的情况，著名物理教育家朱正元教授就曾亲自动手，利用日常物品制作了大量实验器材、设计了数以百计的效果良好的物理小实验，他提出的“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”至今仍为广大中学物理教师所称道；南京师范大学的刘炳升教授在中学物理实验教学研究一书中给出的中学物理创新演示实验的实例当中，有许多都提供
3、了用小实验替代（或部分替代）原有演示实验的方案，并介绍了一些自制教具的制作和使用方法。此外，陶洪、方兴、冯容士等人在实验教学的设计和研究方面都进行了大量工作，其中也涉及到小实验的问题。目前，除了一些有关中学物理实验教学的专著提到小实验外，各类中学物理教育教学期刊也经常会刊登与小实验有关的文章。二、对实验教学现状的分析我国初中科学教学中实验教学目前处于一种什么样的地位，实验教学的具体实施和操作过程如何？针对这一问题，在区教育局组织的假期教师培训活动中，在来自本区的100余名初中科学教师中进行了有关“中学科学实验教学现状”的问卷调查。统计显示：对教材上规定的演示实验，仅有1/3的教师在教学中全部做
4、完，而有8.6的教师基本上不做；能够在课堂上经常进行边讲边实验（随堂实验）的教师占60.6，而有3.6的教师不做实验；对分组实验，要求学生做完教材规定的全部分组实验的教师占16，还有29的教师只在黑板上讲实验或只用媒体播放实验。对于这一结果，我认为，中学科学教师的实验观念必须加强、中学科学实验教学必须进一步加强，中学科学教材中的实验设计有待加强与改进。三、概念的界定：创新小实验：教材中已有的教师演示实验、学生实验的改进实验，为了更好的诠释物理概念、原理等课程内容而开发的小实验，为更好地服务于教学而设计的所有“实验器材简单、材料常见、步骤简单、操作方便”的小型创新实验。四、为什么要研究（研究目的
5、及意义）结合科学课程，积极开发科学小实验，努力改进课程中教师演示实验和实验，提升实验的直观性、简易性和可操作性，提高创新教学实效；充分发动学生参与课程资源的开发，积极参与实验创新和实践中来，激活学生学习兴趣，拓展学生开展实验的平台，促进学生创新精神的培养和科学探究能力的提高；让学生充分感悟科学精神，体会科学和日常生产生活的密切联系，学会科学知识应用于实际活动。五、开发与应用的原则：结合平时的教学实践，我认为创新小实验的开发与应用应遵循五不保障和五性原则：五不保障：仪器不复杂，操作技能要求不宜过高，实验规模不宜过大，一次实验所用仪器数量不宜过多，实验时间不宜过长，实验安全要有保障。1科学性原则首
6、先，创新小实验要不违背科学规律，并且具有科学思想和科学方法方面的教育因素。如：在通过敲桌子听声音来证明固体可以传声的小实验中，就要求学生要堵住没有贴近桌子的那只耳朵，否则此实验在科学性上将大打折扣。其次，创新小实验要符合心理学、教育学原理。小实验的基本内容要能够被学生接受、理解，其教学程序既要符合学生的认知规律、心理特点又要富于启发性、有利于教师进行指导。2直观性原则创新小实验宜以定性观察为主，所选取的实验最好能让全班同学都看到、听到或感受到。为了做到这一点，可以将演示性小实验变为分组小实验，或者将小实验与其他先进的教学手段（如投影仪、数码照相机、数码摄像机、计算机等）相结合。如：用较厚海绵块
7、观察体会形变、弹力方向及大小；用拍打、挤压气球来体会力的作用效果等。3简易性原则麦克斯韦说过:“一项演示实验使用的器材越简单,学生就越熟悉,就越想彻底地获得所验证的结果”。尤其在农村地区实验设施欠缺的情况下,我们所设计的实验就更应该用材简单易寻,就地取材,如利用生活中的廉价材料(如橡皮筋、气球、鸡蛋、土豆、蜡烛、塑料袋)、易得材料(如水杯、钢勺、塑料尺、硬币)和废旧材料(如易拉罐、饮料瓶、牙膏皮)等。4安全性原则创新小实验要考虑学生的特点，对有安全隐患的，应特别提出注意事项及安全保护措施，确保安全。提倡尽量使用无毒无害易回收的和能够重复利用的材料来完成创新小实验。操作过程也要安全可靠，在将小实
8、验用于创新之前，教师一定要反复研究、多次试做，保证在创新小实验过程中不出意外。5创造性原则创新小实验是学生探究活动的一个有机组成部分,它的作用不仅仅是了解、研究自然规律和获取信息。学生通过自主的动手、动脑,他们的创造力得到培养，实践能力也都到发展。因此低成本实验的大部分器材可以让学生自己设计制作,这样可以培养他们的实践能力和创新思维。六、创新小实验开发与应用的一般流程及方法：1流程：包括前期分析（从以下几个角度分析：第一、实验原理、方法是否可行？第二、实验装置是否简捷？第三、实验操作是否简便？第四、实验现象是否易于观察？第五、实验误差源于何处？第六、实验效果最否最佳？有否值得改进之处？）、实验
9、设计（按上面所说的五个原则设计实验）、实验制作、实验展示及实验拓展基本过程。2方法：21基本方法：基本方法侧重思维过程，是理科实验开发通用的方法，包括希望点和需求点列举法、缺点列举法、联想和移植创造法、替代法和模拟法、组合法、强化法与挖掘潜力法等。22具体方法：具体方法注重应用，是科学教育工作者在具体开发过程中使用的方法，源于教师在教学实践过程中形成的实践智慧，千变万化、不拘一格。具体方法如放大法、转换法、累积法、平衡法、比较法、控制法、留迹法、近似法、复制法、整体法、外推法、推理法、理想化法、垫基法、比例法。七、以案例为载体开展研究（怎么研究）1CO2反应及性质实验装置的创新小实验11原实验
10、的简介及不足在初中科学中CO2的性质是一个非常重要的内容，而同学们对它的认识仅仅是知道它是人呼出的气体中含有的气体，空气中含有CO2，常温下CO2是无色无味的气体，但对于二氧化碳的其他性质，就比较陌生了，或者说是很感性的一种认识。为了帮助学生能够从实验中体会CO2的其他性质，并且培养其探究的习惯，渗透科学研究方法，故对于新课标浙教版教材的三个实验（CO2的发生装置及倾倒二氧化碳灭火和探究二氧化碳和水反应生成了类似于醋酸的物质）做了一些创新改进。因为我在使用新教材的实际中，体会到新教材的后两个实验有他们需要改进和完善的地方，如：倾倒二氧化碳时，稍不留心就会出现上面的蜡烛先熄灭尴尬场面,还有一点:
11、如果蜡烛点的时间长了后,因为烧杯里的空气太热,导致CO2倒入后一支蜡烛也不会灭的的。另外，一位教师要是上几个平行班的课，需要带很多瓶的二氧化碳，集气瓶都是玻璃的，容易出现危险，而且密闭不好时还会使二氧化碳逸散，而导致CO2浓度变小，造成实验失败的后果。而且用药品也多。更重要的一点是CO2溶于水能使紫色石蕊试液变红及加热时又会有红色变成紫色，这个实验教师在做的时候现象不明显或者看不清。为了弥补教材上的不足，我对教材上的实验进行了如下的改进及创新。12实验的改进（创新）与实践（我是怎么改进的）取塑料饮料瓶两个（底部可用双面胶固定在桌面上），用玻璃管在酒精灯上灼烧后在其中一个瓶子的中间烫一个孔，然后
12、再在该孔的侧面的上和下的方向大致等距离处各烫一个孔，把三个小孔用套有橡皮管的玻璃导管插上，调整好高低不同的蜡烛的位置到侧面的导管口下方，中间的导管连接另一个饮料瓶（加有1：3稀盐酸）中的250ML的小矿泉水瓶,用铁丝在酒精灯上烧红后在这个小矿泉水瓶底刺10个左右的小洞（底部用铁丝灼烧后烫上若干小孔，并装有石灰石）。小矿泉水瓶下面放一个500ML的矿泉水瓶的下半部,并把这个下半部用手按一下,使它可以控制上面的250ML的小矿泉水瓶的上下伸缩。在大矿泉水瓶里面放一个装有四个夹子的铁丝,在夹子自上而下装四片蓝色石蕊试纸，最上面的和最下面的用水喷湿，中间的保持干燥。13课堂实录师：同学们，这个是老师自
13、制的CO2的发生与检验性质的装置，右瓶的上面的矿泉水瓶中放的是石灰石，下面半个瓶中放的是盐酸，左瓶中里面放的是4片蓝色石蕊试纸，其中1、4二片是湿的，中间的是干燥的，边上的有二支燃烧的蜡烛。问：你看到的这四片蓝色石蕊试卷颜色分别是怎么样的？生：都是蓝色的。师：现在老师把上面的矿泉水瓶放到下面的半个中，你看到了什么现象？生：有很多的气泡，同时左边的蓝色石蕊试纸最下面的先红，最上面的后红，中间的二片不变红，同时看到了蜡烛的熄灭是先下面的灭，再过一会儿是上面的灭。师：那你可以得出哪些结论？生：（讨论后得出）CO2不助燃，也不能燃烧，密码比空气大，湿的CO2能使蓝色石蕊试纸变红，但干的不行。师：我把这
14、个变红的石蕊试纸的其中一片用吹风机吹一下，你看到了什么现象？（吹后让学生回答）生：又变蓝色了。师：这说明了CO2溶于水后生成的物质稳定不？生：不稳定。14创新小实验的教学效果调查与反馈课后，我问了几个学生，对这个实验有什么自己的看法：效果明显，现象很清楚，我们在下面能看到蜡烛是从下到上熄灭，我们还看到湿的CO2和干的CO2对蓝色石蕊试纸的变化，当然也知道它跟水反应后的物质的不稳定性，同时学生也提议，以后要老师和他们多做这些创新小实验。课后我也找了几个听课的老师，问了一下他们对这个创新小实验的教学效果的评价，总体来说有这么几点：a熄灭蜡烛变在烧杯里面熄灭为外面熄灭，更能让学生体会无形的二氧化碳似
15、水一样的流动性。形成思维的转换，培养创新意识。b操作简便，现象明显，成功率高，有效弥补了容易失败的不足。c二氧化碳的多个性质合为一体，一气呵成，短时间内即可完成，提高了实验的效率，给老师上课赢得了时间d实验用品廉价易得，轻便、安全，利于上课时携带。充分体现了实用性，简约性、循环性，对多个平行班的教学尤为有利。e这些生活中的废弃品饮料瓶是塑料制品，而且是热塑性塑料，打孔或钻孔很容易，易于加工，且轻便不易破碎。f设计了二个对比实验，干燥的蓝色石蕊试纸和湿润的蓝色石蕊试纸对比，可以得出干燥的CO2不能使蓝色石蕊试纸变红，只有CO2溶于水后才行，这是一点，第二点是在变红的二片石蕊试纸中取其中一片，用吹
16、风机吹一下，可以发现CO2溶于水后生成的物质受热易分解。自己的总结与反思：这个实验从方方面面对教材中的有关CO2的制取及性质实验进行了完全的改进和创新，使得原来现象不明显或者是看不见的变明显，大大提高了实验的可观性和可操作性，同时因为创新小实验让学生身临其境的感觉，使学生成为科学课堂教学的一部分从而达到了以生为本的科学课堂教学效果，充分发挥了学生的主体作用，提高了学生的学习兴趣和学习积极性，从而大大提高了课堂效率。2短路实验演示仪的创新小实验21原实验的简介及不足“电源短路的危害”教学中,一般采用一节或两节1号电池接一根导线将电源短路,然后让学生用手摸一摸电池和导线的发热情况,由此来告诉学生电源短路将损坏电源,导线会发热过多,严重时还会造成火灾。但在演
