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摘要：科学是以实验为基础的学科，在实验中培养观察能力、实践能力、创新能力。然而目前的实验教学存在着为了实验而实验，或是“被动实验”的现象，如何让实验教学更有效成为值得探索的课题，笔者通过案例实践，逐步形成了一套可参考的操作模式，以提升初中科学教学实验的有效性。
关键词：科学实验;模式;有效性
科学课程是一门以实验为基础的综合自然学科，科学教育必须以实验为基础。随着新课程改革的不断推进，广大初中科学教师在实验教学实践中积累了一定的经验，总结了一些规律，这对促进学生实验技能、探究能力和创新精神的形成具有举足轻重的作用。
不可否认在现在的初中科学实验教学中还存在一些问题。
1.演示实验课件化 由于认识上的原因，“神化”了信息技术的功能，不管教学内容和教学目标是否需要，一味利用课件代替实验进行教学，甚至连演示实验都用课件来虚拟，造成了实验的“失真”。
2.探究实验程序化 科学实验探究分为六个要素，在教学过程中会把“要素”误认为是“环节”，在每次探究实验活动中都不敢遗漏任何一个要素，按部就班地忠实的执行这六个要素。这种程序化地实验探究，由于过分追求探究过程的完整性，在时间上是很难保证的，即使做到了，对每个要素的挖掘也只能是浅尝而止。
3.分组实验合作化 科学教材中设计的学生分组实验大多以小组合作的形式呈现，公开课上的学生分组实验也以小组合作的形式展开，日常教学中由于缺少实验器材等原因，学生分组实验更以小组合作的形式进行，久而久之，就会产生了一种分组实验必须合作化的假象。
如果对这些问题不给予及时地、妥善地解决，将直接影响实验教学的有效性，进而严重影响科学课程的深入推进。立足于当前初中科学实验教学中存在的问题，笔者认为可以就现行教材中的实验进行有效的整合与嫁接，把实验还给学生，把探究还给学生，利用知识拓展课堂将原本因时间缺少无法操作的实验移植过去，让学生有真正的感知实验、探索实验、领悟实验的可能。透过科学实验激发和培养学生创造性思维、实验操作能力和逻辑推理能力，从而构建自己的科学素养。
面对实验教学中存在的上述的问题，笔者尝试了一些可行的对策，以提高实验教学的有效性，提升学生的科学素养。
一.改进实验教学方式
1）课前——整合教材，激活思维
备课是教师重要的教学环节，因充分准备，创设实验情境，诱发学生学习动机，通过预设调动学生前概念和元认知，从而为探究实验做好引导和铺垫。
①预设实验，激发兴趣
②巧用课本探究活动，激活思维
2）课中——形式多样，训练思维
实验最大的特点就是具有创造性，而体现和实现其创造性的最有效办法就是尽可能的创设尽可能形式多样的实验操作。实验教学的创设需要围绕教学主题，以某个主题为主线，贯穿教学始终，使整个教学活动层次清晰，环环相扣。
①演示实验向随堂实验转化
②验证性实验向探究性实验转化
③封闭式实验向开放性实验转化
④常规实验向趣味性转化
3）课后——构建知识，内化创新
课后探究是对学生所学知识的巩固和延伸，是实验教学的升华。课后探究活动要求学生围绕所学知识，结合自身的特点和已有的前概念进行建构，在短时间内进行有的放矢地加工、内化，达到思路清晰、逻辑严密、科学合理理解知识。
①设计改进实验，训练“创新”思维
②布置家庭实验，拓展思维“广度”
二、改革实验教学评价
科学实验教学评价是实现实验教学目的的基本保证和重要条件。根据科学实验教学评价观的演变和当前科学实验教学评价的主要弊端，可以从评价的目的（为什么评）、评价的内容（评什么）和评价的方法（怎么评）等方面加以改革;同时，建立以教师对实验探究的理解、对实验教学的课堂调控为主要内容的实验教学教师评价体系。评价本身不是目的而是手段。科学、完善、全面的实验教学评价会引导每一位科学教师及时发现科学实验教学中存在的问题，激发他们开展实验教学的积极性，并将评价结果以建设性的方式反馈给他们，从而改进科学实验教学工作，使他们快速地成长为实验教学中的教學能手。
三、改变实验教学模式
实验教学是培养学生科学研究方法、创新思维能力以及科学批判精神的重要途径。为此笔者设想在有限的教学时间内完成实验，必须对实验的环节进行分解处理，在大量教学实践的基础上，摸索出了一套以全体学生为对象，以循序渐进的发展为目标，以重点环节为突破口的实验教学模式。
（1）“发现——探索”模式
“发现——探索”模式的主要特征是：学生通过对教师精心设置的问题情景（现象获材料）的观察和分析，从而在问题情景中产生疑问，发现问题，提出问题及对问题的答案形成猜想和假设。这种模式充分利用青少年好动心理特征的正面效应，通过情景产生好奇心，用趣味启发学习兴趣，最大程度的激发学生的思维能力，并且转化成学生积极求知的驱动力。
案例一：《研究电磁铁》
利用视频情景引入：电影《透明人》的片段——女主角拆下铁门内侧的铁把手，利用心脏起搏器的直流电源等工具自制成一个粗陋的电磁铁把铁门外侧的铁栓吸住并拉开，成功进行自救的全程。视频播放完毕后，学生已表现出制作电磁铁的强烈欲望。设置问题：根据电影中提供逃生时的情景，你能提出一个怎样的物理问题？学生能围绕电磁铁提出问题“电影中的主角是用什么打开铁栓的？”……在设置问题：你认为制作一个电磁铁，需要什么器材？学生根据视频中的提示，对教师的问题有一个合理的回答。
利用“发现——探索”模式进行实验教学，第一要选择实验教学目标，确定要解决的问题。第二如果作为情景材料的演示实验，教师要保证操作熟练、现象凸出，一次成功。第三，教师要善于选择达到教学目标的策略、手段、方法，把握和控制教学过程，引导学生进行观察、思考和分析，归纳结论。 （2）“过程——体验”模式
“过程——体验”模式的主要特征是：在教师合理的参与下，调动学生的情感、知觉、思维、注意等一系列心理功能共同主动的参与到实验探究的过程中，虽然学生的探究过程也许没有达到预期的结果，但这种通过身临其境生动的丰富的各种成功或者失败的体验来培养他们的科学精神，提高科学审美能力，增长他们的才干。
案例二：《探究电磁铁的磁性和哪些因素有关》
在案例一中，学生制作出电磁铁后，继续进行对影响电磁铁磁性强弱因素的探究。 这时教师提出“想办法增大电磁铁的磁性，使之能吸引更多的打头针”。教师并没有限定学生对电磁铁磁性强弱与电流大小，与线圈匝数两个因素进行探究。在这个开放式探究性实验中，能力强的小组能根据书本的提示进行多角度的探究，一般能力的小组只能探究其中一个因素。即便学生只能通过改变学生电源的输出电压得出“电压越大，电磁铁的磁性越强”的结论，不能得出电磁铁磁性强弱本质是电流的关系的正确结论，但就起“过程——体验”来说，收获是肯定的。
利用“过程——体验”模式进行实验教学，要根据课程和学生思维的发展，提出准确的问题，再将问题转化为实验，力求简单，重点凸出，现象明显。要让学生设计好实验方案（不一定是完整的书面的形式），教师要设置好思考的问题，引导学生体验过程中思索、归纳结论。“过程——体验”模式常用语物理概念和物理规律的教学，教师要通过学生的操作过程反馈出来的对知识的掌握情况，及时调整教学速率，改进教学方法，帮助学生改正错误，强化正确，达到掌握物理概念规律的目的。
（3）“问题——解决”模式
“问题——解决”模式的主要特征是：一种以问题为驱动力，以培养学生提高解决问题的实践技能为主要学习目标的教学模式。教师根据教学的计划和目标以及学生掌握的知识提供一定的材料。设置一个或多个问题（任务）让学生在规定的时间内（一般为一课时）完成。
案例三：《开关在电路中的应用》
利用下列器材设计一个电路，使得L1、L2、L3三盏电灯并联;开关S1同时控制三盏灯;开关S2同时控制L2、L3。要求：畫出电路图并按电路图连接电路（提供的器材：学生电源、导线若干、灯座3个、灯泡3个、开关3个）
“问题——解决”模式与以往按给定的步骤进行实验的做法是有本质区别的。在问题呈现出来后，学习者就会发现，要解决好这个问题出来应用他们已掌握的知识外，他们还需要学习一些新的知识。当解决问题所必备的知识掌握后，学习者就开始着手解决目标问题，并往往在解决问题的过程中西药整合原来已有的知识，并在此基础上发展出新的知识，有时候，一个问题的解决又会引发另一个或一些问题的出现，于是循环往复，学习者在不断出现的新问题的解决过程中，重新整合和自主构建自身的知识，从而促使自己的知识与能力也螺旋式提高。
（4）“交流——合作”模式
“交流——合作”模式的主要特征是：要将课堂教学组织成一个完整的相互作用的系统，由教师获学生提出问题，激发、引导学生与学生之间，老师与学生之间学习、交流、沟通、讨论，协调达成共识获联合力量去达成某一个目地的小组学习方式。该模式侧重促进学生主体意识的形成，掌握与人沟通的技巧，培养合作精神。
案例四：《探究滑动摩擦力的大小和哪些因素有关》
由教师或学生提出一堂课总课题下的若干个子课题，如：
1、滑动摩擦力的大小和接触面积大小的关系
2、滑动摩擦力的大小和接触面粗糙程度的关系
3、滑动摩擦力的大小和运动速度的关系
4、滑动摩擦力的大小和压力大小的关系……
将班级的学生分成若干小组，由教师指定或小组自主选择一个子课题进行研究，最哈偶通过小组间的交流讨论，以及师生间的互动得出正确结论。
“交流——合作”模式使学生由被动听变为主动参与，主动进取，学会多角度地分析物理问题和现象，学会在合作互动中学习。“交流——合作”模式为学生自由表达，发表独特的见解提供一个平台，学生在民主、活跃、热烈的课堂气氛中交流经验，探讨、剖析、渗透在知识和问题中的观念、思想、思维方法，形成竞争交流机制。学生在与他人的合作学习当中逐渐学会流畅且正确的表达，学会倾听，尊重他人意见。不断树立信心，增强与他人沟通的能力。
（5）“时空——拓展”模式
“时空——拓展”模式的主要特征是：由于课时限制、课程标准获教学设别限制，学生在实验探究过程中有很多的新想法，感兴趣的知识获超出初中课标要求的知识，老师在课堂上无法解决，满足学生的需要，因此，把探究性实验延伸到课外，引导学生进行课外探究满足不同学生的要求，开拓各个层次的学生实践技能。
案例五：以下实验可供学生在家自主探究
《制作电动机》、《测量自己登楼功率》、《测量学校到自己家庭的距离》、《测量家庭用电器的电功率》、《判断未知磁体的极性》《测量电磁组电压》、《水火箭》等。
科学是一门综合性强、涉及广泛的新课程。想要学好科学，做好科学实验是很重要的一部分，正确的认识实验，熟练的掌握实验技能，充分利用实验资源，发挥实验作用是每一个教师作为专业人员所要做到的。教师在实验中激发学生对科学、对实验的兴趣，让学生掌握知识点的同时掌握实验的技能，培养学生观察、东首能力。更重要的是通过实验培养学生的创新思维能力，分析理解能力、总结归纳能力、合作交流能力等，养成良好的情感态度价值观。为了达到这点，需要教师不断提升自我，提高自身知识、技能素养，完善实验教学过程，提高实验的有效性。最终为祖国培养有理想、有道德、有文化、有纪律的全面发展的创新人才。
参考文献
[1]方红峰，论初中科学教材的设计【J】课程教材教法，2002.10：13
[2]丁建平，科学课程解读，[J]比较教育研究，2001. 8：9-10
[3]朱清时主编：初中《科学》第1—6册 浙江教育出版社一、二、三版、最新版
[4]中华人民共和国教育部.基础教育课程改革纲要（试行）[N].中国教育报，2001-07-27
[5]<<多元智能>>[美]加德纳（Gardner.H.） 著;沈致隆 译.北京：新华出版 社，1999.10
[6]<<科学（7-9年级）课程标准解读>>教育部基础教育部门司组织编写.湖北教育出版社，2002.5
[7]<<新课程学习方式的变革>> 任长松 著.北京：人民教育出版社，2003
（绍兴市越城区鉴湖初级中学）
关键词：科学实验;模式;有效性
科学课程是一门以实验为基础的综合自然学科，科学教育必须以实验为基础。随着新课程改革的不断推进，广大初中科学教师在实验教学实践中积累了一定的经验，总结了一些规律，这对促进学生实验技能、探究能力和创新精神的形成具有举足轻重的作用。
不可否认在现在的初中科学实验教学中还存在一些问题。
1.演示实验课件化 由于认识上的原因，“神化”了信息技术的功能，不管教学内容和教学目标是否需要，一味利用课件代替实验进行教学，甚至连演示实验都用课件来虚拟，造成了实验的“失真”。
2.探究实验程序化 科学实验探究分为六个要素，在教学过程中会把“要素”误认为是“环节”，在每次探究实验活动中都不敢遗漏任何一个要素，按部就班地忠实的执行这六个要素。这种程序化地实验探究，由于过分追求探究过程的完整性，在时间上是很难保证的，即使做到了，对每个要素的挖掘也只能是浅尝而止。
3.分组实验合作化 科学教材中设计的学生分组实验大多以小组合作的形式呈现，公开课上的学生分组实验也以小组合作的形式展开，日常教学中由于缺少实验器材等原因，学生分组实验更以小组合作的形式进行，久而久之，就会产生了一种分组实验必须合作化的假象。
如果对这些问题不给予及时地、妥善地解决，将直接影响实验教学的有效性，进而严重影响科学课程的深入推进。立足于当前初中科学实验教学中存在的问题，笔者认为可以就现行教材中的实验进行有效的整合与嫁接，把实验还给学生，把探究还给学生，利用知识拓展课堂将原本因时间缺少无法操作的实验移植过去，让学生有真正的感知实验、探索实验、领悟实验的可能。透过科学实验激发和培养学生创造性思维、实验操作能力和逻辑推理能力，从而构建自己的科学素养。
面对实验教学中存在的上述的问题，笔者尝试了一些可行的对策，以提高实验教学的有效性，提升学生的科学素养。
一.改进实验教学方式
1）课前——整合教材，激活思维
备课是教师重要的教学环节，因充分准备，创设实验情境，诱发学生学习动机，通过预设调动学生前概念和元认知，从而为探究实验做好引导和铺垫。
①预设实验，激发兴趣
②巧用课本探究活动，激活思维
2）课中——形式多样，训练思维
实验最大的特点就是具有创造性，而体现和实现其创造性的最有效办法就是尽可能的创设尽可能形式多样的实验操作。实验教学的创设需要围绕教学主题，以某个主题为主线，贯穿教学始终，使整个教学活动层次清晰，环环相扣。
①演示实验向随堂实验转化
②验证性实验向探究性实验转化
③封闭式实验向开放性实验转化
④常规实验向趣味性转化
3）课后——构建知识，内化创新
课后探究是对学生所学知识的巩固和延伸，是实验教学的升华。课后探究活动要求学生围绕所学知识，结合自身的特点和已有的前概念进行建构，在短时间内进行有的放矢地加工、内化，达到思路清晰、逻辑严密、科学合理理解知识。
①设计改进实验，训练“创新”思维
②布置家庭实验，拓展思维“广度”
二、改革实验教学评价
科学实验教学评价是实现实验教学目的的基本保证和重要条件。根据科学实验教学评价观的演变和当前科学实验教学评价的主要弊端，可以从评价的目的（为什么评）、评价的内容（评什么）和评价的方法（怎么评）等方面加以改革;同时，建立以教师对实验探究的理解、对实验教学的课堂调控为主要内容的实验教学教师评价体系。评价本身不是目的而是手段。科学、完善、全面的实验教学评价会引导每一位科学教师及时发现科学实验教学中存在的问题，激发他们开展实验教学的积极性，并将评价结果以建设性的方式反馈给他们，从而改进科学实验教学工作，使他们快速地成长为实验教学中的教學能手。
三、改变实验教学模式
实验教学是培养学生科学研究方法、创新思维能力以及科学批判精神的重要途径。为此笔者设想在有限的教学时间内完成实验，必须对实验的环节进行分解处理，在大量教学实践的基础上，摸索出了一套以全体学生为对象，以循序渐进的发展为目标，以重点环节为突破口的实验教学模式。
（1）“发现——探索”模式
“发现——探索”模式的主要特征是：学生通过对教师精心设置的问题情景（现象获材料）的观察和分析，从而在问题情景中产生疑问，发现问题，提出问题及对问题的答案形成猜想和假设。这种模式充分利用青少年好动心理特征的正面效应，通过情景产生好奇心，用趣味启发学习兴趣，最大程度的激发学生的思维能力，并且转化成学生积极求知的驱动力。
案例一：《研究电磁铁》
利用视频情景引入：电影《透明人》的片段——女主角拆下铁门内侧的铁把手，利用心脏起搏器的直流电源等工具自制成一个粗陋的电磁铁把铁门外侧的铁栓吸住并拉开，成功进行自救的全程。视频播放完毕后，学生已表现出制作电磁铁的强烈欲望。设置问题：根据电影中提供逃生时的情景，你能提出一个怎样的物理问题？学生能围绕电磁铁提出问题“电影中的主角是用什么打开铁栓的？”……在设置问题：你认为制作一个电磁铁，需要什么器材？学生根据视频中的提示，对教师的问题有一个合理的回答。
利用“发现——探索”模式进行实验教学，第一要选择实验教学目标，确定要解决的问题。第二如果作为情景材料的演示实验，教师要保证操作熟练、现象凸出，一次成功。第三，教师要善于选择达到教学目标的策略、手段、方法，把握和控制教学过程，引导学生进行观察、思考和分析，归纳结论。 （2）“过程——体验”模式
“过程——体验”模式的主要特征是：在教师合理的参与下，调动学生的情感、知觉、思维、注意等一系列心理功能共同主动的参与到实验探究的过程中，虽然学生的探究过程也许没有达到预期的结果，但这种通过身临其境生动的丰富的各种成功或者失败的体验来培养他们的科学精神，提高科学审美能力，增长他们的才干。
案例二：《探究电磁铁的磁性和哪些因素有关》
在案例一中，学生制作出电磁铁后，继续进行对影响电磁铁磁性强弱因素的探究。 这时教师提出“想办法增大电磁铁的磁性，使之能吸引更多的打头针”。教师并没有限定学生对电磁铁磁性强弱与电流大小，与线圈匝数两个因素进行探究。在这个开放式探究性实验中，能力强的小组能根据书本的提示进行多角度的探究，一般能力的小组只能探究其中一个因素。即便学生只能通过改变学生电源的输出电压得出“电压越大，电磁铁的磁性越强”的结论，不能得出电磁铁磁性强弱本质是电流的关系的正确结论，但就起“过程——体验”来说，收获是肯定的。
利用“过程——体验”模式进行实验教学，要根据课程和学生思维的发展，提出准确的问题，再将问题转化为实验，力求简单，重点凸出，现象明显。要让学生设计好实验方案（不一定是完整的书面的形式），教师要设置好思考的问题，引导学生体验过程中思索、归纳结论。“过程——体验”模式常用语物理概念和物理规律的教学，教师要通过学生的操作过程反馈出来的对知识的掌握情况，及时调整教学速率，改进教学方法，帮助学生改正错误，强化正确，达到掌握物理概念规律的目的。
（3）“问题——解决”模式
“问题——解决”模式的主要特征是：一种以问题为驱动力，以培养学生提高解决问题的实践技能为主要学习目标的教学模式。教师根据教学的计划和目标以及学生掌握的知识提供一定的材料。设置一个或多个问题（任务）让学生在规定的时间内（一般为一课时）完成。
案例三：《开关在电路中的应用》
利用下列器材设计一个电路，使得L1、L2、L3三盏电灯并联;开关S1同时控制三盏灯;开关S2同时控制L2、L3。要求：畫出电路图并按电路图连接电路（提供的器材：学生电源、导线若干、灯座3个、灯泡3个、开关3个）
“问题——解决”模式与以往按给定的步骤进行实验的做法是有本质区别的。在问题呈现出来后，学习者就会发现，要解决好这个问题出来应用他们已掌握的知识外，他们还需要学习一些新的知识。当解决问题所必备的知识掌握后，学习者就开始着手解决目标问题，并往往在解决问题的过程中西药整合原来已有的知识，并在此基础上发展出新的知识，有时候，一个问题的解决又会引发另一个或一些问题的出现，于是循环往复，学习者在不断出现的新问题的解决过程中，重新整合和自主构建自身的知识，从而促使自己的知识与能力也螺旋式提高。
（4）“交流——合作”模式
“交流——合作”模式的主要特征是：要将课堂教学组织成一个完整的相互作用的系统，由教师获学生提出问题，激发、引导学生与学生之间，老师与学生之间学习、交流、沟通、讨论，协调达成共识获联合力量去达成某一个目地的小组学习方式。该模式侧重促进学生主体意识的形成，掌握与人沟通的技巧，培养合作精神。
案例四：《探究滑动摩擦力的大小和哪些因素有关》
由教师或学生提出一堂课总课题下的若干个子课题，如：
1、滑动摩擦力的大小和接触面积大小的关系
2、滑动摩擦力的大小和接触面粗糙程度的关系
3、滑动摩擦力的大小和运动速度的关系
4、滑动摩擦力的大小和压力大小的关系……
将班级的学生分成若干小组，由教师指定或小组自主选择一个子课题进行研究，最哈偶通过小组间的交流讨论，以及师生间的互动得出正确结论。
“交流——合作”模式使学生由被动听变为主动参与，主动进取，学会多角度地分析物理问题和现象，学会在合作互动中学习。“交流——合作”模式为学生自由表达，发表独特的见解提供一个平台，学生在民主、活跃、热烈的课堂气氛中交流经验，探讨、剖析、渗透在知识和问题中的观念、思想、思维方法，形成竞争交流机制。学生在与他人的合作学习当中逐渐学会流畅且正确的表达，学会倾听，尊重他人意见。不断树立信心，增强与他人沟通的能力。
（5）“时空——拓展”模式
“时空——拓展”模式的主要特征是：由于课时限制、课程标准获教学设别限制，学生在实验探究过程中有很多的新想法，感兴趣的知识获超出初中课标要求的知识，老师在课堂上无法解决，满足学生的需要，因此，把探究性实验延伸到课外，引导学生进行课外探究满足不同学生的要求，开拓各个层次的学生实践技能。
案例五：以下实验可供学生在家自主探究
《制作电动机》、《测量自己登楼功率》、《测量学校到自己家庭的距离》、《测量家庭用电器的电功率》、《判断未知磁体的极性》《测量电磁组电压》、《水火箭》等。
科学是一门综合性强、涉及广泛的新课程。想要学好科学，做好科学实验是很重要的一部分，正确的认识实验，熟练的掌握实验技能，充分利用实验资源，发挥实验作用是每一个教师作为专业人员所要做到的。教师在实验中激发学生对科学、对实验的兴趣，让学生掌握知识点的同时掌握实验的技能，培养学生观察、东首能力。更重要的是通过实验培养学生的创新思维能力，分析理解能力、总结归纳能力、合作交流能力等，养成良好的情感态度价值观。为了达到这点，需要教师不断提升自我，提高自身知识、技能素养，完善实验教学过程，提高实验的有效性。最终为祖国培养有理想、有道德、有文化、有纪律的全面发展的创新人才。
参考文献
[1]方红峰，论初中科学教材的设计【J】课程教材教法，2002.10：13
[2]丁建平，科学课程解读，[J]比较教育研究，2001. 8：9-10
[3]朱清时主编：初中《科学》第1—6册 浙江教育出版社一、二、三版、最新版
[4]中华人民共和国教育部.基础教育课程改革纲要（试行）[N].中国教育报，2001-07-27
[5]<<多元智能>>[美]加德纳（Gardner.H.） 著;沈致隆 译.北京：新华出版 社，1999.10
[6]<<科学（7-9年级）课程标准解读>>教育部基础教育部门司组织编写.湖北教育出版社，2002.5
[7]<<新课程学习方式的变革>> 任长松 著.北京：人民教育出版社，2003
（绍兴市越城区鉴湖初级中学）