“就地取材”在科学课堂实验中的应用

1“就地取材”在科学课堂实验中的应用【摘要】实验是科学教学的基本手段，科学（7-9年级）课程标准要求科学教学的实施更应注重实验教学的开展，对实验教学也提出了更高的要求。仪器设备是完成科学实验教学任务、培养学生实验能力的物质基础。目前，初中科学教学中，由于实验仪器、设备的不足，实验器材存在缺胳膊少腿、东拼西凑的现象，使学生分组实验不能正常开展。很多实验只能通过演示的形式展开，使学生大多只能被动的听、被动的看，老师成了课堂教学的主体。而且有的演示效果不理想，如实验现象后面的同学看不清等，从而，大大影响了教学效果。因此，通过“就地取材”选取身边常见的、常用的物品来代替缺少的仪器，不仅能弥补实验室仪器不足，而且有助于解决教学中的难点，有助于学生边学边实验。通过自制的教具和学具，很多实验内容可由学生随堂、随时动手做，吸引学生的注意力，提高学习兴趣。同时，能变被动听为主动学，让学生在动手中学，促进技能的形成。【关键词】就地取材科学实验应用科学是一门以实验为基础的综合学科，实验是初中科学教学的基本手段。积极开展实验探究活动，对于转变学生的学习方式，具有特殊重要的作用。如今的科学教学中更注重学生的科学探究能力，强调学生在经历实验探究过程中，体验学习科学的乐趣，掌握科学方法，感悟科学知识，从而形成良好的科学态度与价值观。因此，科学教学就更注重实验教学的开展，对实验教学也提出了更高的要求。如“以提高学生的科学素养为宗旨，通过以科学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学习科学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新和实践能力，重视学生的亲身经历和体验。”【1】而且，还淡化了教师演示实验和学生实验的界限，许多演示实验改为学生动手实验。为此，各类学校都会花大量资金，购进实验设备来提高实验教学，以满足教学中对实验的要求。但很多专用实验器材大多结构复杂，价格较高，所以购买数量不多，只适合演示。有时在学生实验操作时首先会被再三告诫“不得损坏实验器材”，容易造成学生心理负担，不能充分的感受和体验实验的乐趣。而在条件较差的学校，由于各种原因，没有专门的实验室和实验员，实验条件落后，连基本的实验器材都不配套，更谈不上新的实验设备。在这样的条件下，鼓励、引导2011年学会论文初中科学学科2学生“就地取材”利用身体或身边和生活中的日常用品，代替我们的实验器材来设计实验，进行课内外的小实验和小制作是很有必要的。一、“就地取材”于日常生活用品从现行的《浙教版》初中科学教材的编写中可看出并不是所有的科学实验都需要专门的实验仪器来完成，我们身边的许多日常生活用品也能完成科学实验，而且也能达到满意的效果。课程标准也倡导用自制教具和低成本实验进行探究活动，所以我们鼓励师生用用日常生活中随手易得的物品和废品为原料，经过加工改进，开展实验活动。例如：医用一次性注射器洗干净后，可以进行很多实验：（1）、在其中注入少量乙醚，拉开活塞可观察到乙醚汽化，再压缩活塞又可观察到乙醚液化；（2）、在注射器中放入能发声的小物体，先将活塞推到顶端排出里面的空气，再提起活塞，通过听声音大小的变化来研究声音传播的条件；（3）、在没有针头的注射器中加入刚停止沸腾的水，堵住前端往外拉针筒，里面的水就会沸腾，证明液体的沸点与气压大小有关；（4）、把活塞推到顶端排出空气后，把针头插入水中，再提起活塞吸水，水可以进入注射器来验证大气压的存在；（5）、把活塞推到顶端排出空气后，把前端管口堵住，用弹簧测力计测出拉开活塞的力，再根据活塞的面积估算大气压的值；（6）、用没有针头的注射器尖端和尾端分别按到手指上，感觉到尖端按下去更疼。说明压力产生的效果与受力面积有关。也使学生明白，为什么针头要做得尖尖的。近年来中考科学试卷对实验的考查，已从一般性的实验知识记忆转向对实验原理和方法的理解与迁移，开始出现了以学生实验和演示实验为背景的设计性实验为试题。这种设计具有较大的灵活性，需要学生在牢固掌握基础知识和基本方法的前提下富有创造力，在科学实验教学中，“就地取材”于日常生活用品的很多物品，就可以引导学生创设发散性实验设计。如利用一种物品，让学生根据已有的知识，通过多种实验方案的设计和实施，利用实验方案的多样性来有效地训练学生思维的广阔性和对知识的理解应用能力。例：用塑料饮料瓶，尽可能多地设计科学小实验，并指出它所属的现象与之相关的科学知识。方法一、制作呼吸模型,模拟膈升降实验实验准备：取1只矿泉水瓶、1根吸管、橡皮膜、小气球实验操作：在瓶盖上钻一个与吸管直径相等的小孔，插入吸管，扎紧小气球，再把瓶底剪去，在瓶底扎紧橡皮膜，将带气球的吸管伸入瓶内，拧紧瓶盖，使小气球呈自然膨胀状态。3实验现象：向下拉动橡皮膜（膈肌向下）小气球扩张，此时自然状态下的吸气过程，膈肌收缩（感到费力）；松开拉杆,橡皮膜靠弹性复位，小气球缩小，膈肌舒张（感到不费力）此时为自然状态下的呼气过程，学生一目了然，且有较深刻的体验。【2】方法二、探究压力的作用效果与哪些因素有关【3】器材：海绵块（洗澡用的那种即可），两个矿泉水瓶和水。方案：①出示海绵块，两个矿泉水瓶和水，两瓶都正放时，可通过改变其中的水的多少，比较海绵块的形变程度，得出受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显。②装同样多的水，利用正反放置，比较海绵块的形变程度，得出压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。本实验可以用作学生分组实验，器材易得，操作简便，直观性强，增强学生学习压强的兴趣。方法三、探究压力对滑动摩擦力大小的影响将一个空饮料瓶放在水平桌面上，用细线系在弹簧测力计挂钩上，并在水平桌面上拉动，如图所示的装置。除了实验装置所显示的器材外，还需要足量的水。（1）在饮料瓶中装入体积为1/4的水，拧紧瓶盖，用弹簧测力计拉着饮料瓶在桌面做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数为F1（2）在饮料瓶中装入体积为1/2的水，拧紧瓶盖，用弹簧测力计拉着饮料瓶在桌面做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数为F2（3）在饮料瓶中装满水，拧紧瓶盖，用弹簧测力计拉着饮料瓶在桌面做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数为F3学生分析实验探究步骤中所得到的实验结果，可初步得出的实验结论是：因为F3＞F2＞F1，所以，当接触面粗糙程度一定时，滑动摩擦力的大小跟压力大小有关，压力越大，滑动摩擦力越大。学生在设计实验时，不仅要掌握物体静止或匀速直线运动时，物体受到平衡力的作用，这一知识点，还要掌握二力平衡条件、掌握利用控制变量法来研究摩擦力大小的影响因素，掌握摩擦力大小的影响因素、方向、作用点，掌握增大和减小摩擦力的方法。大大增强了学生对知识的理解、分析能力和实验设计能力，而且能激发学生的创造性思维能力和探究能力。方法四、探究液体内部压强器材：矿泉水瓶，剪刀、橡皮膜（可取自废旧橡皮手套）、橡皮筋。方案：利用这些物品可以设计至少四种小实验来研究液体对容器侧壁和容器底有压强，深度越深压强越大；液体内部有压强等。4①把空饮料瓶（较柔软的）正立着逐步伸入水中，观察到空饮料瓶向内凹陷发生了形变，以此来证明液体内部各个方向上都有压强。②可用剪刀或者针在灌满水的矿泉水瓶侧壁锉三个孔，观察水射出的远近，得出：液体对容器侧壁有压强，深度越深压强越大。③取另一空矿泉水瓶，剪去底，用橡皮膜包裹，橡皮筋固定，向其中灌水，发现水的深度越深，橡皮膜形变越大，得出：液体对容器侧壁有压强，深度越深压强越大。④把去底有橡皮膜的“空瓶子”放入水槽中，自上而下深入水中，观察橡皮膜的形变程度，得出：液体内部有压强，深度越深，压强越大。⑤在瓶装一定体积的酒精，再次放入水槽里，使内外液面相平，观察橡皮膜的形变情况，得出深度相同时，液体密度大的压强大。利用第四个设计中的装置还可以变化出几个与此相关的题目，如：“若要使橡皮膜变平，应怎么办？”、“要使橡皮膜向下突出，应怎么办？”、“如果里面灌的是盐水呢？”……当场提问，效果甚佳。通过该实验，可以摆脱传统的测量液体压强的实验仪器束缚，克服实验仪器短缺的问题。而且器材廉价，操作简便，直观性强。方法五、证明大气压强存在的实验实验器材：饮料瓶、抽气机、水槽、细针、漏斗等器材。学生在探究过程设计出以下实验：实验一：用抽气机给饮料瓶抽气，发现饮料瓶变瘪了，说明大气压的存在。或者，在充满二氧化碳气体的软塑料瓶内迅速倒入水，立即塞紧瓶盖，震荡，发现饮料瓶变瘪了，也说明了大气压的存在。而且，还可以利用该知识点进行拓展，设计题目。如利用塑料饮料瓶（质软）和注射器设计如图所示的实验。请你根据生活经验及所学的知识，结合实验回答下列问题：（l）请你分析推测振荡后塑料瓶将发生什么变化？__________________。（2）发生变化的原因：____________。（3）当塑料瓶中的CO2气体用______气体代替，注射器中的NaOH溶液用______溶液代替，也可观察到相似的实验现象。5实验二：将带有漏斗的塞子紧塞饮料瓶口，然后从漏斗往瓶内加水，瓶内看起来是空的，就是装不进水。松一松塞子，将瓶装满水，再塞紧塞子，把瓶子倒过来，瓶子里的水就是倒不出来。说明大气压强的存在。实验三：将一装满水的饮料瓶浸没于水中，抓住瓶底向上提，会发现在瓶口未离开水面之前，瓶里始终充满水，若在瓶底钻一小孔，会发现瓶中水面下降与瓶外水面相平。大气是摸不着看不见的气体，大气压的存在令学生怀疑，通过这一系列实验学生体验到大气压是确实存在的。利用饮料瓶可以设计的实验还有很多，如可以用饮料瓶探究“浮力产生的原因”、探究“静止的物体有惯性”、证明“塑料是绝缘体”、观察“光的折射”现象、研究“凸透镜成像”规律、做气体热胀冷缩实验、研究“力的作用效果”、做空气对流实验、土电话实验、瓶吞蛋实验、简易漏斗、砂石过滤器、探究水的密度、影响重力势能的因素等等。可见，在科学教学中适时引导学生用生活中常见、便宜的物品（或废物）“就地取材”，通过设计实验既可以帮助学生建立感性认识，又能激发学生的学习兴趣。通过做科学实验和探究科学问题，会使学生倍感亲切，这有利于培养学生的动手能力和良好的实验习惯，从而收到出奇制胜的效果。我们身边都有的如台灯、电吹风、手电筒、筷子、一次性杯子及儿童玩具等等，都是很好的实验资源。只要我们用心开发，就可以达到预期的实验效果。二、“就地取材”于日常学习用品在科学课堂教学中的很多随堂实验对教学起到了很好的促进作用。它不必拘于一定的形式，有时可能只是教师和学生的一个很小的动作，却起到很好的辅助作用。有时只是对日常学习用品的“就地取材”，却能为课堂教学添彩。如，在学习“研究压力的作用效果的影响因素”的内容时，可让学生选择一支铅笔或圆珠笔。分别让笔尖和笔尾与自己的两个食指接触。再同时向两手指施加大一点的力，分别感受两次手指的痛感。从而得出结论：压力的作用效果与压力大小有关，与受力面积有关。也可以选择小刀、橡皮。研究压力的作用效果与受力面积有关时，用大小相同的力让小刀的锋面和背面分别与橡皮接触。研究压力的作用效果与压力大小有关时，再施加大小不同的力，分别让小刀的锋面（或背面）与橡皮接触。观察小刀切入橡皮的深度。学习摩擦力的时候，为了帮助学生区分静摩擦、滑动摩擦、滚动摩擦，让学生分别利用铅笔、圆珠笔写字，观察笔尖与纸之间的摩擦，思考“如果圆珠笔的6珠子掉了还能写字吗？”“手握圆珠笔，笔为什么不下落？如果手松开一点，会怎样？”让学生自己通过实验掌握摩擦的种类。可见，利用每个学生都有的学习用品设计一些简便易行的、效果又显著的实验，不仅能促进和提高教学，而且还能引发学生的思考，使实验朝纵向拓展。解题训练是课堂教学中不可缺少的一个重要环节，有些疑难问题，学生百思不得其解，教师反复讲解效果就是不好。但如果我们“就地取材”的对有些习题配以简单的实验，让学生通过观察分析，就可以形象的理解，不仅能使学生学会运用实验的方法来分析和解决问题，而且能很好地突破科学学习中的难点，同时对训练学生解题思维方法是有很大益处的。如在判断“踢出去的足球在空中的受力情况”，往往学生会误认为它还受到一个向前的力。为了突破这个难点，我随手把粉笔在空中向前一扔，同时设问：“