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科学是一门以实验为基础的学科,实验对激发学习兴趣、理解科学知识、体验过程与方法、培养能力、提升科学素养有十分重要的教育、教学功能.科学课程标准指出科学课程的基本理念是体现科学本质[1].科学本质包括四个纬度：科学是一个知识体系,科学是一套研究的方法,科学是一系列的思维方式,科学是一种价值取向[2].因此,实验对体现科学本质有重要的作用,教学中通过对实验的改进、创新能更好地凸现科学本质.
一、科学是一个知识体系,创新实验有利于建构科学知识
实验对建构知识、理解知识有很重要的作用.很多科学概念或规律都是建立在实验基础上的,直观、形象的实验更有利于知识的建构.
教材中讲到声音是具有能量的,往往以教师讲授为主,即使教师例举生活实例：很大的声音甚至能把玻璃窗震破,但是因为学生缺乏感性认识,可能还是感觉比较抽象.我们可以通过创新实验让学生眼见为实,不但确信声音具有能量,而且能量是比较大的.如图1,实验中,在音箱喇叭前合适位置放置酒杯,酒杯内放吸管,喇叭发出的低频的声音引起酒杯及其中的吸管振动,随后产生共振,直至使酒杯破裂.从而让学生根据实验现象得出科学的结论：声音具有能量.
真空不能传声是本节课的重点之一.华师大教材中的实验名称是“真空不能传声”,实验是把一个发声的音乐芯片放在密封的广口瓶内,比较抽气前后听到的音乐声,然后在实验的基础上结合推理得出“真空不能传声”的结论. 因为广口瓶完全密封难以保证,抽气过程耗时费力,难以使瓶内形成真空或接近真空的状态,所以得到的实验现象只是声音变小了.因为音乐芯片在空气中的声音原本就比较轻,所以声音变小的现象也不明显.
改进实验一：如图2,在钟罩内放入电铃,电铃用交流电供电,使电铃在空气中有比较响亮的声音；钟罩用橡皮泥等进行严格的密闭；用大功率的抽气机抽气,使钟罩内形成真空或接近真空；为了能直观显示出钟罩内在抽气,钟罩内放入小风扇和红色飘带,连接气压计.抽气前,小风扇使红色飘带飘动,气压计显示大气压.随着抽气的进行,空气被抽走,飘带逐渐停止飘动,气压计示数变小,铃声越来越小直至听不到声音.
改进实验二：利用生活中的废弃物改进实验.实验器材包括一支连接有一小段带输液阀门的输液管的注射器甲,一支用于抽气的注射器乙,小闹钟发生器,细漆包线等.将细漆包线连接闹钟电路和发生器,把发生器置于注射器甲内,用502胶及凡士林使注射器密封.如图3,接通电路,使发声器发声,把注射器甲的活塞推到底,用注射器乙抽取剩下的空气,再将注射器甲的活塞拉至顶端,使里面的密闭空间形成接近真空的状态,让发生器悬空放置,就听不到声音.
通过实验的改进,都较好地达到了“真空不能传声”的效果,实验现象直观,更有说服力,学生印象深刻,不容易忘记,实验结论不言而喻,有利于直接建构科学概念.
二、 科学是一套研究的方法,创新实验有利于授予科学方法
科学实验教学中往往蕴涵着科学方法,科学方法能使实验更直观、更科学.从科学实验中学习科学方法,是理解科学内涵,领会科学精神,提高科学素养的重要途径.因此在创新实验中更要体现科学方法,让学生在实验中学习科学方法.
“物体振动发出声音”是本节课的重点,教材中通过音叉实验得出这个结论.尤其是用乒乓球来显示音叉的振动,但是本实验往往会出现球的振动与音叉振动不合拍的现象,实验效果不理想.为了使实验现象更明显,我们对实验进行了改进.
改进实验一：“跳舞的乒乓球”实验.我们用电源、喇叭、乒乓球等实验.如图4,喇叭上放乒乓球,接通喇叭电源,喇叭发声,喇叭上的乒乓球不断跳动；切断电源,发声停止,乒乓球的跳动戛然而止.
改进实验二：“跳动的光斑”实验.我们用电源、喇叭、小平面镜、激光笔等实验.如图5,把喇叭用支架固定,在喇叭上粘上一块小的平面镜,固定的激光笔射出的光经平面镜反射到对面的墙上,形成光点.接通喇叭的电源,喇叭发出声音,墙上的光点不停跳动形成美丽的图形；切断电源,发声停止,光点跳动也随即停止.
通过实验改进,实验趣味性强,实验现象明显,实验成功率高.实验中不但渗透了“微小放大法”,乒乓球和光点起到了微小放大的作用,能够把微小的振动进行放大；而且实验中运用了“对比法”,发声和不发声是为了对比,通过对比的方法,使实验结论更科学.
三、科学是一系列的思维方式,创新实验有利于培养科学思维
物理学家劳厄曾说：“重要的不是获得知识,而是发展思维.”课堂教学不能仅仅注重活动形式,更要重视实验中学生思维方式和能力的培养.
“物体振动产生声音”可以采用实验探究的教学方法.教师提供给学生钢尺,橡皮筋,三角铁,鼓,锣,小提琴等器材,让学生利用这些器材发出声音创设生活情境,学生猜想：
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在实验探究中教师引导学生设计实验方案,更有利于培养学生的思维.“真空不能传声”“声音在固体、液体中传播”教学中教师都可以让学生设计实验方案.实验方案的设计是一个开放的问题,方案有很多种,并非唯一的答案,有利于培养学生的发散思维.学生的方案往往是不完善,教师要组织学生进一步探讨并共同完善实验设计方案.这些方案中,哪些方案需要改进,如何改进,有没有最优化的实验方案,这就需要学生的批判性思维和聚合思维了.在课堂活动中,学生的思维一张一弛,发散思维和聚合思维交替运用,思维能力得到有效的培养.
四、科学是一种价值取向,创新实验有利于培养科学精神
创新实验不但有利于建构知识,体现过程和方法,还能激发学生的学习兴趣、求知欲和探索精神,培养学生实事求是、严谨细致的科学精神和态度.
创新实验能激发学生学习兴趣和探索精神.在学习“声音是由声波形式传播”时,教师增加演示实验,如图6,在喇叭前排列一些点燃的蜡烛,随着喇叭的发声,烛焰会有规律地跳舞,学生被这个现象吸引,学习积极性很高,从而产生强烈的探索欲望：声音在空气中是怎么样传播的呢?
创新实验能培养学生严谨细致的态度.教师对实验细节进行了创新,教师往往用打土实验说明固体能传声,我们对实验细节进行改进：在控制其他条件不改变的情况下,比较连接土的绳子剪断前后听到声音的清晰程度,说明固体能传声.在听“机械秒表的声音”实验中,两次听要求同一张桌子,保持耳朵与秒表的距离相同,在较好地控制一些变量的前提下得出科学结论,培养了学生在科学研究中严谨、细致的科学态度.
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总之,在教学中,教师坚持以学生发展为本的理念,精心设计教学,灵活实施课堂教学.特别是对科学实验进行创新,依托创新的实验,引导学生思考、探究、讨论,建构知识.学生在创新实验的探索中兴趣盎然,充分地动脑、动手、动口,经历知识的形成过程,掌握了科学的方法,培养了各种能力,提升了科学素养,真正地凸现了学科特性和科学本质.
参考文献：
[1] 中华人民共和国教育部.全国制义务教育科学（7～9年级）课程标准实验稿[M]. 北京：北京师范大学出版社,2001：7
[2] 张红霞.科学究竟是什么[M]. 北京：教育科学出版社,2003：12
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