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【摘要】 科学教学必须优化教学设计，改进实验方案，使实验教学与探究学习融合起来，充分发挥实验的探究功能。本文分析了科学实验教学的优化设计：改进现有实验装置，力求精细和有效；优化实验内容，力求提高思维能力；优化实验方法，力求最佳实验效果；优化实验教学方法，力求有效的指导。
【关键词】实验教学优化设计
初中科学课程以提高学生的科学素养为主旨，倡导学生主动参与，探究发现，交流合作的学习方式；重视学生的亲身经历和体验；强调创设生动活泼的学习情景。这些新的课程理念在科学教学中的落实，都离不开科学实验。改进实验，使之易于操作，突显实验所蕴涵的“思维”教育教学功能，既可以直观的展现、示范抽象的思维方式，又可以训练学生，避免思维“惰性知识”的形成，让思维的理论和实践循环往复，螺旋上升。本文分析了科学实验教学中的优化设计，希望对广大学校的科学实验教学有所借鉴的价值。
一.改进现有实验装置，力求精细和有效
（一）改变实验目的，实现一材多用。
每个实验都有一定的实验目的，利用一定的实验器材，往往可完成许多个不同目的的实验。综观初中科学教材中的很多小实验，多次用到了同样的实验器材，如果能够加以整理，则能实现一材多用，充分利用农村学校就地也能轻松取到的“材”。如：一支铅笔，可以完成光的折射现象，惯性实验，可以改变物体的运动状态，压强的大小因素，利用积累法测细铜丝的直径，区分导体和绝缘体，滑动变阻器的原理等。一只饮料瓶，本来是用来装饮料的，但我们可以用来做水火箭实验、气体膨胀对外做功温度降低实验、大气压强实验、压强与水深的关系实验、液化实验等。
（二）改变实验原理，实现殊途同归。
每一个实验都有其依据的实验原理。为达到同一实验目的，可依据不同的实验原理进行实验。如案例：微小形变
在学习力能使物体发生形变时，用瓶子演示微小形变是最常用的一种方法，该实验采用了用玻璃细管中的液柱使微小形变放大的方法。我们也可以采用通过光杠杆使微小形变放大的方法：将两面平面镜放在坚硬的板上，激光笔用铁夹子夹住置于两平面镜之间，使激光笔发出的光经两平面镜反射后照射到天花板上。演示时用手压板，观察天花板上的光点，光点移动便说明了板已形变。本实验直观形象，又联系了学生前一章刚学的光学知识，而且可见度好，容易引起学生兴趣。以上两种方法从不同的角度反映了物体的微小形变，能加深学生对微小形变的认识。
（三）改变实验器材，实现因地制宜。
有些课本实验只需改变一些小细节，就能达到事半功倍的效果，可以大大提高实验的成功率。比如我们在演示光的直线传播时则在清水中滴入几滴牛奶或粉笔或面粉就能清晰的观察到光路。再我们为了突破浮力的方向总是竖直向上这一难点，设计这样的实验：向烧杯中注水会发现沾有细线的乒乓球浮起，此时细线与水平面垂直，说明浮力方向是竖直向上的，当倾斜烧杯时细线仍然竖直，说明浮力方向总是竖直向上的。
二.优化实验内容，力求提高思维能力
不同年龄阶段学生的思维特点是不同的，要想取得好的实验教学效果，就必须了解，掌握不同阶段学生学习的思维特点，从而确定他们的学习障碍在哪里。比如初中学生的学习障碍之一就是思维问题，因为初中学生的形象思维能力优于抽象思维能力，所以在设计教学方案时，应注意根据这一学情设计、优化实验内容，将许多抽象的问题转变为形象、直观的问题，让他们去理解，去分析，教学任务的解决就顺利多了。
我们可挖掘一些效果更佳的实验，如启发性强的实验，更加贴近生活的实验，现象更明显的实验，更加安全、简便的实验等。如《大气压》一课中我添加几个贴近生活的实验，学生自己动手用不同的实验证明大气压的存在，有利于思维的发散。在“气压和液体的沸点的关系”的实验，书本安排了“抽去液体上方的一部分气体，以减小气压，促使液体重新沸腾。或继续加热，提高温度，使之达到沸点而重新沸腾。”我问学生：“能否用雪使水重新沸腾起来？”学生一致认为是不可能的，因为雪只会降低温度，怎么可能使水沸腾起来？我当即将已停止沸腾的烧瓶塞上塞子，将瓶倒过来，然后，烧瓶底放上一些雪，瓶内的水立即剧烈沸腾起来。惊奇之余，学生讨论其中的奥秘，悟出了“雪冷却了液体上方的气体，降低气压，从而降低水的沸点”的道理。
三.优化实验方法，力求最佳实验效果
新课程标准指出，探究活动的设计应当符合学生的心理特点，注意从学生熟悉的事物出发，设计学生喜爱的活动。通过激发学生的兴趣和动机，调动学生探究的积极性和主动性。为充分发挥课堂教学中演示实验的作用，相同的实验目的与原理，我们也可以有不同的设计方案，通过改进实验设计方案，优化实验方法，使实验取得更好的教学效果。
四.优化实验教学方法，力求有效的指导
传统的科学实验教学内容往往把现象明显和结果正确作为首选标准，而常常忽略学生的过程性体验。在实验指导过程中，往往把正确的做法直接告诉学生，而为什么这样做，怎么想到用这种方法等问题则很少体现。而这些过程性的体验正是科学探究教学所必需的。所以，教师在实验教学设计时要善于将这些所谓的正确方法，用“为什么”、“怎么会”“怎么样”等进行设问，从中创设实验方法的问题情景，启发学生的创造性思维，激发学生的探究欲望。相同的实验，采取不同的教学方法，所产生的教学效果可能会大相径庭。
如案例：平面镜成像规律的教学
戴维·梅里尔提出：“思维是在解决问题的过程中得以完善和提高的。”这样趣味化的教学设计，相比较于先分析平面镜成像的特点，然后再实验验证的教学过程无疑有很多优势：创设了水竟然不能灭火的的矛盾情境，一下子就引起学生极大的注意和兴趣，充分激发出他们的学习欲望，激起他们强烈的思维冲突，渴求新知去破解疑问。
总之，只要在课堂实验教学中有利于学生科学素养的形成，有利于帮助学生正确理解科学知识，有利于掌握科学概念和规律，有利于学生科学探究能力的提高，有利于实验教学有效性的提高，我们都可以大胆尝试对教材中存在问题的实验进行改进，以便充分发挥实验的教学功能。
参考文献
[1]中华人民共和国教育部.科学课程标准（实验稿）[M] .北京：北京师范大学出版社，2001.
[2]教育部基础教育司.科学课程标准解读[M] .北京：北京师范大学出版社，2002.
[3]陈志伟，陈秉初.中学科学教学论[M].杭州：浙江教育出版社，2007.
【关键词】实验教学优化设计
初中科学课程以提高学生的科学素养为主旨，倡导学生主动参与，探究发现，交流合作的学习方式；重视学生的亲身经历和体验；强调创设生动活泼的学习情景。这些新的课程理念在科学教学中的落实，都离不开科学实验。改进实验，使之易于操作，突显实验所蕴涵的“思维”教育教学功能，既可以直观的展现、示范抽象的思维方式，又可以训练学生，避免思维“惰性知识”的形成，让思维的理论和实践循环往复，螺旋上升。本文分析了科学实验教学中的优化设计，希望对广大学校的科学实验教学有所借鉴的价值。
一.改进现有实验装置，力求精细和有效
（一）改变实验目的，实现一材多用。
每个实验都有一定的实验目的，利用一定的实验器材，往往可完成许多个不同目的的实验。综观初中科学教材中的很多小实验，多次用到了同样的实验器材，如果能够加以整理，则能实现一材多用，充分利用农村学校就地也能轻松取到的“材”。如：一支铅笔，可以完成光的折射现象，惯性实验，可以改变物体的运动状态，压强的大小因素，利用积累法测细铜丝的直径，区分导体和绝缘体，滑动变阻器的原理等。一只饮料瓶，本来是用来装饮料的，但我们可以用来做水火箭实验、气体膨胀对外做功温度降低实验、大气压强实验、压强与水深的关系实验、液化实验等。
（二）改变实验原理，实现殊途同归。
每一个实验都有其依据的实验原理。为达到同一实验目的，可依据不同的实验原理进行实验。如案例：微小形变
在学习力能使物体发生形变时，用瓶子演示微小形变是最常用的一种方法，该实验采用了用玻璃细管中的液柱使微小形变放大的方法。我们也可以采用通过光杠杆使微小形变放大的方法：将两面平面镜放在坚硬的板上，激光笔用铁夹子夹住置于两平面镜之间，使激光笔发出的光经两平面镜反射后照射到天花板上。演示时用手压板，观察天花板上的光点，光点移动便说明了板已形变。本实验直观形象，又联系了学生前一章刚学的光学知识，而且可见度好，容易引起学生兴趣。以上两种方法从不同的角度反映了物体的微小形变，能加深学生对微小形变的认识。
（三）改变实验器材，实现因地制宜。
有些课本实验只需改变一些小细节，就能达到事半功倍的效果，可以大大提高实验的成功率。比如我们在演示光的直线传播时则在清水中滴入几滴牛奶或粉笔或面粉就能清晰的观察到光路。再我们为了突破浮力的方向总是竖直向上这一难点，设计这样的实验：向烧杯中注水会发现沾有细线的乒乓球浮起，此时细线与水平面垂直，说明浮力方向是竖直向上的，当倾斜烧杯时细线仍然竖直，说明浮力方向总是竖直向上的。
二.优化实验内容，力求提高思维能力
不同年龄阶段学生的思维特点是不同的，要想取得好的实验教学效果，就必须了解，掌握不同阶段学生学习的思维特点，从而确定他们的学习障碍在哪里。比如初中学生的学习障碍之一就是思维问题，因为初中学生的形象思维能力优于抽象思维能力，所以在设计教学方案时，应注意根据这一学情设计、优化实验内容，将许多抽象的问题转变为形象、直观的问题，让他们去理解，去分析，教学任务的解决就顺利多了。
我们可挖掘一些效果更佳的实验，如启发性强的实验，更加贴近生活的实验，现象更明显的实验，更加安全、简便的实验等。如《大气压》一课中我添加几个贴近生活的实验，学生自己动手用不同的实验证明大气压的存在，有利于思维的发散。在“气压和液体的沸点的关系”的实验，书本安排了“抽去液体上方的一部分气体，以减小气压，促使液体重新沸腾。或继续加热，提高温度，使之达到沸点而重新沸腾。”我问学生：“能否用雪使水重新沸腾起来？”学生一致认为是不可能的，因为雪只会降低温度，怎么可能使水沸腾起来？我当即将已停止沸腾的烧瓶塞上塞子，将瓶倒过来，然后，烧瓶底放上一些雪，瓶内的水立即剧烈沸腾起来。惊奇之余，学生讨论其中的奥秘，悟出了“雪冷却了液体上方的气体，降低气压，从而降低水的沸点”的道理。
三.优化实验方法，力求最佳实验效果
新课程标准指出，探究活动的设计应当符合学生的心理特点，注意从学生熟悉的事物出发，设计学生喜爱的活动。通过激发学生的兴趣和动机，调动学生探究的积极性和主动性。为充分发挥课堂教学中演示实验的作用，相同的实验目的与原理，我们也可以有不同的设计方案，通过改进实验设计方案，优化实验方法，使实验取得更好的教学效果。
四.优化实验教学方法，力求有效的指导
传统的科学实验教学内容往往把现象明显和结果正确作为首选标准，而常常忽略学生的过程性体验。在实验指导过程中，往往把正确的做法直接告诉学生，而为什么这样做，怎么想到用这种方法等问题则很少体现。而这些过程性的体验正是科学探究教学所必需的。所以，教师在实验教学设计时要善于将这些所谓的正确方法，用“为什么”、“怎么会”“怎么样”等进行设问，从中创设实验方法的问题情景，启发学生的创造性思维，激发学生的探究欲望。相同的实验，采取不同的教学方法，所产生的教学效果可能会大相径庭。
如案例：平面镜成像规律的教学
戴维·梅里尔提出：“思维是在解决问题的过程中得以完善和提高的。”这样趣味化的教学设计，相比较于先分析平面镜成像的特点，然后再实验验证的教学过程无疑有很多优势：创设了水竟然不能灭火的的矛盾情境，一下子就引起学生极大的注意和兴趣，充分激发出他们的学习欲望，激起他们强烈的思维冲突，渴求新知去破解疑问。
总之，只要在课堂实验教学中有利于学生科学素养的形成，有利于帮助学生正确理解科学知识，有利于掌握科学概念和规律，有利于学生科学探究能力的提高，有利于实验教学有效性的提高，我们都可以大胆尝试对教材中存在问题的实验进行改进，以便充分发挥实验的教学功能。
参考文献
[1]中华人民共和国教育部.科学课程标准（实验稿）[M] .北京：北京师范大学出版社，2001.
[2]教育部基础教育司.科学课程标准解读[M] .北京：北京师范大学出版社，2002.
[3]陈志伟，陈秉初.中学科学教学论[M].杭州：浙江教育出版社，2007.