科学实验的基本步骤精选(九篇)

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第1篇：科学实验的基本步骤范文

论文摘 要: 科学实验的教学趋势呈现出注重实验与理论的有机结合，以探究型实践活动为主，培养学生的学习能力、动手能力。然而，在现实的课程教学中，实验教学一直是一个薄弱环节，导致学生重结果、轻过程，实验动手率低，实验课教学效率不高。在新课程实验教学中，教师应采取与之相对应的实施对策，以符合新课标的要求。

随着基础教育改革的逐步深入与推广，实验教学改革的主要目标是构建“以学生发展为本”，创设有利于引导学生探究性学习的课程实施环境，提高学生自主学习、合作交流、分析和解决问题的能力。科学实验教学既是实现科学教育目标的基本手段，又是培养学生操作技能，发展非智力因素的主要途径。本文拟从科学实验的内容与形式及实际教学中的问题两个方面，与同行一起探讨实验教学的趋势与实施对策。

一、科学实验的内容与形式

不同时期的科学课程中实验的主要内容与形式是分层次逐渐提高的。它们分别为学科知识+基本操作—学科知识+基本操作+生活知识—学科知识+基本操作+生活知识+生产和环境问题。实验的主要形式为演示实验+学生实验—演示实验+边讲边实验+学生实验+家庭实验+设计实验—编号实验+科学探究+实践活动+家庭实验+习题+模块。

科学实验的作用和功能需要具体的内容和形式来体现，相应于科学实验作用和功能的变化，其实验内容和形式也呈现出显著的变化。

1.科学实验的趣味化、生活化、绿色化。

不言而喻，科学实验的趣味化可进一步发挥实验的动机功能，而贴近生活、体现社会热点问题(如环保)的实验更有利于科学价值的体现、环保意识和社会责任感的培养，同时也具有激发学生学习兴趣的作用。现行浙教版科学教材体系中，实验内容的趣味化、生活化、绿色化趋势已非常明显，但这些实验还多分布在选做实验和家庭实验等课外实验中，在新课标课程中，这种趋势已成为教科书实验改革的重要方面，这类实验不仅数量上明显增多，而且内容深度上显著加大。

在实验的趣味化上表现出两个显著的特点，一是趣味实验不仅出现在家庭实验一类的课外实验中，而且类似“彩色喷泉”这样紧密配合学科教学内容的趣味课堂实验也增加了。如“通过气球体积的变化观察气球在水中的沉浮现象”、“用石蕊试液染制的花朵代替试纸检验二氧化碳与水反应生成的产物”等。这类实验在完成其呈现原理、概念等使命的同时，用更引人注意的趣味化方式展现其魅力，融学科教学目标与情感培养目标为一体。二是更多地采用了可激发学生研究趣味活动实验的创新设计，如研究静摩擦的“筷子提米实验”。随着学生年龄的增长和知识的积累，实验本身的学科价值和潜能开发功能的作用逐步增强，这正好与学生的心理、生理发展规律相符合。

实验生活化的体现，一是实验内容多采用来自平时生活中例子;二是用科学知识、技能探讨的也大多是身边的生活或社会实际问题。如“溶液酸碱度对头发的影响”、“用塑料瓶，砂石等自制简易净水器”。

实验的绿色化最初是从师生健康角度关注实验环境的清洁，后来逐步与环境保护联系起来，不仅教科书的实验设计体现了绿色化，而且要求学生就实验的绿色化进行思考、讨论，甚至研究、设计。不仅视角更大，力度更强，而且其教学功能大大扩展。

2.实验形式的多样化和探究化。

实验的教学功能不仅与其内容有关，而且与实验的形式、呈现方式，甚至与实验在教学中出现的位置均有关系。如课内实验、课外实验与家庭实验，其功能与作用就不尽相同。又如物质性质的实验，如果安排在相关性质的介绍之后，这个实验就只是在验证事实;如果安排在相关性质介绍之前，并配以相应的问题思考，就赋予了这个实验一定的探索性、启发性;如果先提出问题，并要求学生通过实验寻找答案，这个实验就具有了探究性，而探究程度的高低仍与实验的具体设计有关。

新课标教科书提倡尽可能由学生动手做实验，没有了演示实验和学生实验之分。在“科学探究”“实践活动”和习题中也安排了不少实验。这些实验分布于各章节之中，这种编排将实验由原先的附属于各章节变成了与各章节平行的独立内容，显著提升了实验在课程中的地位。新课标不仅多用探索性和探究性两类实验，而且统筹考虑安排，使实验的探究程度循序渐进，随着学习的深入和学生知识、技能积累的增多而逐步提高，使实验的探究性上了一个新的台阶。

二、实验教学中存在的问题与实施对策

随着新课标的实施，初中科学实验在课程中的地位、作用有了很大的变化和提高，但是从整体上看，“实验课教学效率不高”、“实验动手率低”、“实验纸上谈兵”、“观看课件代替真实实验”等情况还普遍存在。同时教师对新课程中实验探究的实施也存在着认识不到位、嫌麻烦等问题。究其原因，主要集中在四个方面:一是教学时间紧张，怕实验时间控制不好而影响教学进度;二是学校的实验设备跟不上;三是教师还不能摆脱传统的教学手段;四是没有相应的评价体系。

因此，新课程改革的一线教师应摒弃传统的理论讲授与实验教学分开的教学方法，注重实验与理论的有机结合。教材中的多数实验属于开放性、探究型，学生必须经过实验才能得出结论，而且结论可能不唯一。教师应引导学生用“提出问题”“设计实验”“分析与结论”和“实际应用”等关键词构建“设计实验”这个栏目的框架。在每个关键词所涉及的内容中又细化实验目的。例如，在“分析与结论”这个关键词中要常常强调“进行描述”“制作图像”“整理数据”“分析数据”“辨认关系”“计算结果”“比较结果”“进行推测”“作出解释”“检验假设”等，用具体的实验内容来培养学生在这些方面的技能。

在具体的实验教学过程中，教师可采取下列方法以供参考。

1.实验方案微型化。

所谓实验方案微型化，就是为了保持原教材的逻辑结构体系，同时又体现课程标准的重点，将实验方案简化、精炼，安置在相关的科学概念、原理、定律等内容附近，以栏目“小实验”的形式出现。虽然实验方案微型化了，但其教学功能仍定位在培养学生科学探究的基本技能和对科学探究的本质的理解之上。举例如下。

实验:听力测试

可以通过一个简单的实验测试你的听力。实验材料是一角、五角、一元的硬币。请实验合作者按照任意顺序将它们从同一高度自由落下。你闭眼仔细倾听，能辨别出不同的硬币发出的声音吗?

描述与推测:描述声音的差别，分析引起声音不同的因素是什么?

学生们通过学习声音的传播、音调、响度、音色、分贝等概念、频率和人的听觉关系等内容;通过调查研究获得证据;通过研究听觉实验的数据，完成有关的实验方案。

2.实验过程活动化。

将科学实验的教学与学生分小组进行的探究活动、调查、讨论、辨别等有机结合，使得实验过程活动化。这样设计中学科学实验可以使课程标准所强调的重点能够得到贯彻。为了让学生感受科学与技术的真实世界，实验过程应包含:活动、实验、调查、讨论、辨论、提出论点和质疑等，使它们相互交织在整个实验活动中。

活动通常分为五个循环步骤:请你思考、请你做一做、反思与挑战、科学在前进、拓展练习。在循环步骤二中，一般融入相关的学生实验或教师的演示实验。以“家庭用电”为例。

活动一:电流的形成(学生实验:电路的连接)。

活动二:电路连接(学生实验:串联与并联电路)。

活动三:火线与零线的鉴别(演示实验:测电笔的使用)。

活动四:保险丝(学生实验:保险丝的作用)。

3.实验内容生活化。

新课标认为，科学不能脱离社会，科学是社会的一部分。然而科学实验本身是非常具有学科特色的。如何将实验内容和生活世界结合是体现新课标精神的重要问题，因此实验设计要表现出“实验内容生活化”的特点。

教材中提出了许多与生活密切联系、学生感兴趣的、有意义的问题，在这些问题的导引下，学生经历科学证据的收集、整理过程;学习对科学证据的获得、解释和评价的方法;探讨科学证据的两面性，即对人们生活、健康、环境等有利和不利的两个方面，然后自己主动提出问题，并在基于科学证据而不是个人感觉的基础上作出相关的、恰当的决策。学生亲身参与各种科学探究活动有利于他们逐步理解科学的力量和局限性，理解科学是一个不断提出问题、收集与整理证据的过程，而不是掌握一系列现成答案的知识体系。从这个意义上来说，教材给予学生的经历，可以帮助他们获得如何运用科学知识解决实际问题的能力。

4.实验评价行为化。

通过实验过程中的行为表现来评价学生对科学内容的理解是否具备各种探究的技能，是实验评价的重要特点。行为化的实验评价也是真实而公平的评价的具体表现。

评价学生的学科学习分为四个方面:档案袋评价、知识评价、行为评价和技能评价。其中的行为评价主要是针对学生在“设计科学实验”和“小实验”中的表现。行为评价主要包括以下内容。

(1)是否遵守安全规则:严格遵守实验操作过程中的一系列安全规章制度。

(2)对实验技能的掌握:观察、交流、预测、测量、解释数据、使用数据、制作图表、控制变量、归纳、推理、推导公式、构建模型、操作性定义等。

(3)对概念和定理的理解:通过实验现象和实验过程使学生明确概念、定理建立的依据，掌握其建立的方法，理解概念、定理的内涵，理解相关概念之间的联系和区别。

(4)分析和总结:在遵循证据法则和运用科学知识的基础上，分析解释和总结必须具有逻辑上的内在一致性，通过批判性思考，合理地接受他人的质疑，并进行更改。

(5)情景的应用:思考、讨论与现实生活密切相关的问题并发表观点，评价学生运用科学知识进行生产、生活和对社会问题的看法的能力。

教师对学生学习的评价分为四个方面，并给出每个方面的比重，其中实验教学的比重最大，分别为实验室活动和实验记录、实验报告占40%;知识评价占30%;研究性学习成果的展示占20%;参加班级活动占10%。学生在实验活动中对图表、实验步骤、实验内容等的语言描述往往比实验结果更重要，学生参与讨论和表现的过程也是教师评价学生的一个方面。

21世纪标志着人类社会进入了一个以信息、智力资源为重要因素的社会经济文化时代。培养公民的科学素养主要并不在于增加其知识和信息的容量，重要的是培养科学思维的方法，以及获取知识和信息，并利用它们发现、分析和解决问题的能力。正如著名的科学家爱因斯坦所说:“科学不只是定理的收集和事实的罗列，它更是人类智慧伴随着各种新思想和新概念的创造和结晶。”

科学发展的趋势启示我们应该重新认识和挖掘中学科学的教学功能，并且在新课程标准的指导下，设计与课程的三维目标和科学探究内容有机结合的科学实验，从而使实验的设计和课程的实施能够更好地体现和贯彻新课标的精神。

参考文献:

第2篇：科学实验的基本步骤范文

【关键词】策略实验复习解题方法

【中图分类号】G633.91 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）05-0155-01

实验在高考中是重中之重，在高考理综新课标卷生物试题中，总分90分值中实验经常能达到20分左右的分值，实验题不仅占分比例大，而且经常出现新的题型。不仅是高考的重点也是难点，更是学生的失分点。新课标卷更加注重学生实验原理及实验分析的考查，因此在高考复习中，不仅仅是多看实验内容、多做实验题就能达到，在课时不充足的情况下，如何提高实验复习的效率还得有针对性的复习策略，进行有的放矢的练习，提高学生高考的得分率。

一、仔细阅读分析考试说明中的实验考点和能力要求。

考试说明是复习的方向和目标，按照考试方向和目标复习，实验复习才具有针对性。从实验考点方面看，高考生物实验考点包括以下四个方面内容:一是考试说明中明确指出的课本18个生物实验内容；二是课程标准中以探究生物学原理为主线的隐性实验；三是教材中的生物科学史的六种科学实验方法；四是遗传学中的相关遗传实验内容。从实验能力看，考试说明也明确提出四点:一是能独立完成“生物知识内容表”所列实验的能力。二是具备验证简单生物学事实的能力，三是具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，四是能对简单的实验方案的评价和修改的能力。

二、对考试说明中的教材实验知识点进行归纳与分类，构建实验知识网络体系。

课中1个的实验（在选修1）以及生物科学史和遗传学的相关实验原理。可以归纳为6类：物质分离鉴定类实验、显微观察类实验、对照实验与探究性实验、调查分析与实习实验、生物科学史中的科学实验方法、遗传学中的相关遗传实验内容。在平时复习中教师可以通过网络寻找各个实验的知识点及注意事项展示给学生，这样可以让学生掌握实验的原理、方法、步骤、注意事项等知识，有利于学生复习实验。

三、针对实验分类，进行生物实验分类复习及解题方法指导。

实验复习时，要注意实验的区别、分类指导,有针对性地各个击破。这样，有利于学生全面掌握生物实验基础知识,提高复习效率。

⒈物质分离鉴定类和显微镜观察实验的复习。

在高考中，物质的分离与鉴定实验考查的重点是几种有机物鉴定的原理、方法、试剂、现象,色素提取方法,纸层析法等；其显微镜观察类的能力上要求主要是：显微镜（高倍镜）使用、装片的制作、染色方法等,这类题目的题型在新课标理综卷中多以选择题形式出现。

为了提高学生对相关实验题的解答能力，复习时要注意解决好几个问题：第一，要让学生掌握实验原理及实验操作步骤。第二，要使学生理解掌握每个实验的目的、原理、材料用具、实验的操作过程、注意事项、实验的现象及产生的原因、有关结论等；注意对不同实验涉及的相关知识进行分类汇总。如哪些实验用到了显微镜，哪些实验用到了酒精，作用是什么，哪些实验用到了盐酸，作用相同吗等。第三，要作好几个经典实验的分析，并引导学生对实验进行总结。

⒉对照实验与探究实验、设计类实验的复习。

在高考中，对照实验与探究类实验考查的重点是对照实验的变量处理、实验目的、原理、假设、实验设计步骤、实验现象的预期和分析以及得出相关结论、评价实验等六方面问题；其难点是上述实验内容的相关文字表达问题,题型多以实验探究设计为主。在做这样的题目时：我们要求学生在设计实验步骤时要遵循以下原则：科学性原则、简便性原则、单一变量原则、平行重复性原则。还有要熟练一些常用实验用语，如①分组编号：选择长势相同、生理状况相似健壮植株若干，随机均分为n组，记为1、2、……或选择体重相近、年龄及生理状况性别相同的健康动物若干，随机均分为n组，记为甲、乙、……或取两只相同试管，分别编号为A、B，各加入等量的某溶液。②对照处理：甲组加入适量的……(施加实验变量），乙组加入等量的……(如生理盐水、蒸馏水等，或不做任何处理，即不施加实验变量）。③将以上各组置于相同且适宜环境（或条件）中培养（或静置）相同的时间或一段时间后（或定时）。④观察、比较（各组颜色变化或情况、状态等）测定（各组长度、温度、高度、含量、时间等）记录相关数据等。

⒊调查分析与实习类实验的复习。

调查类的实验题考查的重点多为调查对象、调查取样方法、调查结果的数字统计与分析(如建立数学模型)等有关数学问题。题型多是调查方法、对调查结果以表格或坐标图形式的分析题。

由于教学上重视程度不够，学生对调查的程序和方法掌握较差。因此，首先要结合教材中的某一个典型调查实验，给学生提供一个完整的调查案例，案例要包括调查目的、调查对象、调查方法、调查结果分析、结论等。其次，要教学生用坐标图或表格记录实验结果的方法。要结合案例引导学生从中掌握调查的基本程序和方法，将其转化为学生的能力。

⒋科学史中的科学实验方法复习。

在生物科学史中，有很多的经典科学实验方法,复习时要阐明科学实验原理和方法,如分析细胞的基本结构,让学生掌握模型的建立、差速离心法和观察法；说明光合作用的认识过程，让学生掌握同位素标记法和掌握对照实验的方法；总结人类对遗传物质的探究过程，让学生掌握类比推理法、同位素标记法和模型的建立；分析孟德尔遗传实验,让学生掌握假说―演绎法；概述植物生长素的发现和作用,让学生掌握对照实验的方法。

⒌遗传学中的相关遗传实验的复习。

进行遗传学实验设计的专题复习时，通过遗传实验题目的归类讲解，如隐性性状与显性性状的判断、纯合子与杂合子的判断、控制某性状有关的基因是在常染色体还是X染色体上等实验题让学生知道一般的解题方法；要对课本中一些经典实验如孟德尔杂交的实验方法进行分析:如何选择亲本,分析杂交、测交、自交的原理、结果和规律,并应用到实验设计中去。

在高三实验复习教学实践中,我体会到实验分类复习及解题方法的指导是提高复习教学质量有效的措施。生物实验复习主要在帮助学生理解实验原理，学会控制实验条件，掌握的实验方法和步骤，要在掌握课本实验的基础上，能设计简单的实验，从而达到提高学生的实验解题能力。

参考文献：

第3篇：科学实验的基本步骤范文

关键词： 初中科学 科学实验 有效性探究

科学作为一门以实验为基础的自然学科，通过实验不仅能够帮助学生更直观地了解所学科学知识，而且有利于培养学生的观察能力、思维能力和探究能力。然而，传统教学中，多数教师只是一味注重知识的灌输，忽视了学生情感态度价值观的培养;教师的教学理念落后，科学实验教学方法陈旧，在教学实践中，仍旧采用演示实验和验证性实验等传统实验教学方法;实验过程模式化，科学教师准备好实验材料、仪器、试剂，学生在没有预习不了解实验的情况下就进入实验室。实验教学的流程是一成不变的三部曲：教师讲解示范――学生模仿实验――小结实验结果。在做实验的过程中，教师只是讲解示范，自导自演，很少引导学生进行观察，难以激发学生探究兴趣，导致学生只是冷漠的旁观者，并不注意观察和记录实验现象，将课本结论视为真理，深信不疑，缺少科学实事求是和质疑的精神，实验教学效果不佳;学生缺少合作意识和合作能力，遇到问题只会求助教师，很少通过和他人的合作共同探究问题的答案。这些问题都导致学生对科学实验课失去兴趣，难以实现科学课堂教学目标。总的来说，现阶段科学实验教学有效性不高。那么，如何让科学实验教学真正发挥作用呢？

一、转变观念，重视科学实验教学

科学作为初中的一门基础学科，不仅对实际生活应用、提高学生基本素质有帮助，而且对学生理解事物本质、提高学生对事物的认知有相当大的帮助。科学实验教学作为科学教学的一个重要组成部分，能够激发学生的探究欲望，帮助学生了解和掌握科学基础知识，或者通过实验教学直接获取科学基础知识，加深学生对科学知识、原理和规律的理解，有利于学生领悟探究科学知识的思路和方法，培养学生实验操作的一些基本技能;有利于培养学生的观察能力、思维能力、分析问题和解决问题的能力。因此，科学教师首先要转变观念，正确看待科学这一门课程，重视科学实验教学，精心设计和准备每一个实验，激发学生的探究欲望，让学生在科学实验中有所收获，有所启发，而不是让实验流于形式，可有可无。

二、做好课前预习和课前准备，提高实验教学的有效性

一切学习的前提就是做好课前预习。只有充分理解实验目的、实验过程和实验要素，才可以安全有效地实现实验目标。课前预习不仅只是学生的需要，对于教育工作者也同样重要。如何在教学前让学生理解教学目的，了解注意事项，提高学习兴趣，成为课前预习的重中之重。

只有充分做好课前预习及课前准备工作，才可以提高科学实验教学的有效性，提升学生感知，提高实验准确度，降低危险性，从而全面有效地推进初中科学教学进程。因此，教育工作者通过课前准备工作，通过提前工作提高有效性。学生可以通过课前预习，充分理解实验，不越位并提高操作准确度，才可以降低实验危险性，保证实验的有效性。

例如，在测量小灯泡功率实验前，一定要检查小灯泡、开关、电池等仪器是否正常。因为有些实验仪器极易损坏，实验时出现问题，会使实验失去连续性，影响实验进度，更谈不上实验的有效性。

三、激发学生学习兴趣，提高实验教学的有效性

所谓一切主观能动性的初始就是兴趣。科学传奇人物――爱因斯坦说：“兴趣是最好的老师。”可见，只有真正提高学习兴趣，才可以认真并深入地理解和应用。

长期的教学实践表明：很多教育工作者对课本的照本宣科往往会引起学生的反感，同样很多课本原始的实验模型因为枯燥乏味并不受学生欢迎。如何把简单的科学实验引向趣味性，是现今教育工作应该重视的问题。

1.利用多媒体，提高实验可视度。

科学实验教学中经常需要做一些演示实验，给学生提供观察的对象，培养学生有目的地进行观察的能力。然而，许多演示实验由于某些原因，不利于学生观察，只有坐在前面的学生能够观察到，后排学生根本看不清楚，只能看看热闹，对实验步骤、实验结果毫无概念。利用多媒体技术能够重复再现，调节大小远近、动静快慢，从而使科学实验更直观形象，提高演示实验的可见度，也可以让学生观察到生活中不容易完成的实验现象，增加学生的感性认识，加深学生对科学知识的理解。同时，多媒体图、声、文的配合，不仅给学生带来视听的刺激，传递给学生大量教学信息，将抽象晦涩的知识变得浅显易懂，而且让学生获得美好愉悦的感受，极大地调动学生的学习热情。

例如，教学电压、电流，很难通过实验演示让学生理解这一抽象的知识点，而利用多媒体技术，向学生展现电荷定向移动形成电流的过程和电流强度不同时的情景，同时，将电压和水压、电流和水流进行类比，使这一抽象概念变得形象可见，浅显易懂，从而帮助学生理解和掌握这一知识点。

2.巧用材料，改进实验。

科学实验中所需要的材料，大多是生活中不常见的，学生普遍感到陌生。把陌生的实验材料变成学生熟悉的日常生活中常见的材料，往往会达到意想不到的教学效果。

例如，做电路实验：课本上以镍铬合金丝作为实验导体，我让学生用自动铅笔芯和铜丝代替上述两种材料，实验的结果和原来一样。学生的生活中铅笔芯和铜丝都是常常看到的，简单易得，学生一方面可身临其境，自己驾驭实验，另一方面树立“科学就在身边，变废为宝”的思想，增强对知识的理解及节约环保的意识。

3.提高演示实验的趣味性。

学生对科学课的演示实验和各种实验器材充满兴趣，但是如果学生在课前做过预习，课堂上的演示实验，必然就会让学生失去惊奇感。如果教师提高实验的趣味性，让实验于平淡中显神奇，无疑会让学生觉得耳目一新，不仅能够更好地营造活跃的课堂气氛，消除学生学习的恐惧和心理负担，而且能够极大地激发学生的探究欲望，加深学生对科学知识原理的理解，为今后的科学知识打下坚实的基础。

例如，在进行探究黑匣子问题时，教师可以在黑匣子中放入各种各样的物品，让学生根据一定的提示进行猜测，一旦猜对，就把相应的物品当做奖品送给学生。

再如，在“制取氧气”的实验中，我让每个小组派出代表进行比赛。要求每一位参赛的选手，准备二氧化锰、高锰酸钾、过氧化氢等实验所需品，检验操作过程中的每一个环节，最后检验集气瓶中是否收集到氧气和氧气量的大小，对获胜的学生和小组进行奖励。通过竞赛的形式，极大调动学生学习和探究的热情。

4.创造条件，提高学生动手能力。

心理学家皮亚杰曾说：“要让学生动手做科学，而不是用耳朵听科学或用眼睛看科学。”让学生亲自动手进行实验，不仅能够让学生获得科学知识，掌握运用实验手段分析问题的基本技能，而且能够培养严谨、求实的科学态度及良好的实验习惯与操作技能。因此，教师要尽可能创造条件，让每一位学生都有机会亲自动手参与实验，让学生成为实验的主人。

例如，在探究“水的浮力”时，我准备好实验材料后，让学生在教师的启发和协助下完成剩下的实验步骤。比如，系铁块、把铁块进入水中、记录实验数据及数据的推导和计算等。学生通过亲身感受，能够更好地理解“水越深的地方，物体受到的浮力越大”的观点是错误的。

再如，进行“金属与氧气反应”的实验时，我让两位学生上讲台将镁带与铜丝加热，当看到镁带先燃烧，并发出耀眼的白光后，学生的注意力一下子被吸引住了，当铜丝由红色变为黑色时，学生们的好奇心被充分调动了。实验后，两位学生在教室走一圈，让其他学生观察，这两位学生感到非常自豪。

三、结语

捷克教育家夸美纽斯曾提出：“寻找一种有效的教学方式，可以使教师教得更少，学生学得更多。”科学作为一门自然学科，只有通过学生们一次次的动手实验，才可以真正理解掌握。因此，科学教师只有不断加深对各项实验的理解，明确实验目的，精心设计课堂实验，激发学生的探究兴趣，不断探索，总结经验，强化实验效果，帮助学生获得科学知识，培养科学素养，才可以增强科学实验教学的有效性，借此达到提高科学学科整体教学质量的目的。

参考文献：

[1]王耀村.初中科学教学案例专题研究[M].杭州：浙江大学出版社，2005.

[2]沈丽.浅谈如何提高初中科学实验教学的有效性[J].新课程（上），2011（01）.

第4篇：科学实验的基本步骤范文

科学实验创新能力培养途径创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。这就要求我国在进行素质教育的时候，加大对学生创新意识的培养，进行创新教育，培养一批高素质的、具有创新精神的人才，以此来促进我国的发展，为我国社会主义建设作出贡献。目前，对学生创新意识与创新能力的培养成为目前教育工作的主要课题，科学实验教学是培养学生科学素养、培养学生的创新精神、提高学生实践能力的重要途径。新课程改革提出：科学实验教学要能够以探究为学，要能够以实践活动为教学方式，实践活动是学生进行探究的主要途径。因此，科学实验教学活动要能够充分发挥培养学生的创新能力的重要作用。教师在科学实验教学活动中，可以通过以下几种措施来加强培养学生的创新能力。

一、创新教学内容，激发学生的主观能动性

随着我国科学技术的快速发展，新的技术层出不穷，但是我国科学实验教学内容却没有跟上科技的发展水平，教学内容更新速度较慢、难以满足新课程改革的需要。这就需要在科学实验教学活动中，讲解一些最先进的科学知识与实验内容，教师还可以增加一些新技术含量较高的实验活动，以此来使科学实验教学内容与现代科学发展水平相适应。教师在设计教学方案的时候，不一定要将所有的知识点都罗列出来，教师要学会适当地留给学生一定的思考问题与设计创新的时间。在改革教学内容的时候，教师要能够遵循循序渐进的原则，可以将验证型、演示型实验与综合型、设计型、研究型实验融合到一起，在教学过程中根据学生的能力水平来逐步提高综合型、设计型、研究型实验在教学内容中的比重。教师在一些基础科学实验教学中要能够注重讲解基础知识以及一些基本的操作技巧，要能够对学生进行实验思维训练。而在综合性实验教学中，教师要能够将教学中重点放在学生对知识的理解上，教师要能够鼓励学生提出问题，鼓励学生独立分析并解决问题，这样才能够激发学生的主观能动性，才能够提高学生的动手实践能力与创新能力。在设计型和研究型实验教学中，教师要能够留个学生更多的空间，要能够让学生学会独立设计实验方案、独立设计实验步骤，独立进行实验操作、独立收集整理实验数据，最近总结实验结果。如果学生发现实验结果与实验的设计不一致，可以再次进行实验，要能够找到问题的根本所在。这能够激发学生的主观能动性，有利于培养学生的创新精神。

二、改革教学方法，发挥学生的创造性

目前，我国教学活动中往往存在一种普遍的现象，那就是大都重视基础理论知识的教育，而忽视实践教育，这是由于学校长期受应试教育的影响而造成的。教师在科学教学活动中，要能够引导学生逐步转变教学观念，提高对学生实践创新能力培养的重视。要想实现这一教学任务，就必须创新教学方法。传统的科学实验教学方法就是教师在课堂教学活动中先演示一遍实验过程，学生主要观察；之后学生再按照教师的演示步骤进行实验，教师看到学生成功完成实验，那么教学任务也就完成了。在这种教学方法中，学生完全处于一种被动的状态，所进行的实验操作也都完全按照教师的示范步骤进行，学生没有设计创新的机会，长期以往，学生就会丧失做实验的兴趣。改革科学实验教学方法，就是要能够转变学生在课堂活动中的地位，要能够树立学生是课堂活动主体的意识，要能够激发学生的学习积极性。在基础实验活动中，学生可以在预习课本的时候，自行设计实验过程与实验办法，并记录下自己对实验结果的预估情况。然后让学生带着自己的实验设计方案去进行实验操作，学生在这一过程中，会养成独立分析问题的习惯，会提高观察能力，学生可以根据实验情况来进一步完善自己的设计方案，教师可以适当地进行指点，这种教学方法能够有效地激发学生的主观能动性，能够发挥学生的创造性。在综合型实验与设计型实验中，教师要能够鼓励学生大胆探索，鼓励学生充分发挥创造性，这样才能够让学生在实验活动中发现自己的进步之处，享受到成功的喜悦。教学方法的改革能够促进学生思维方式与学习方式的多元化，能够提高学生对实验活动的重视，能够激发学生的学习兴趣，培养学生的创新思维与能力。

三、实验课程设计，提高学生的创新能力

科学实验课程设计，需要建立在综合型实验与设计型实验的基础上，涉及到多门学科的知识，是一项综合型的实验设计。例如，教师可以将自然科学、人文科学等两三门的知识融合到一起，可以将理论教学与实验教学结合起来。教师可以设计一个实验题目，然后让学生自行设计实验方案、自行进行实验操作、自行进行实验数据的处理与分析，然后整合资料写一份实验设计报告。最后，教师可以召开专题实验讨论会，将学生的设计成果进行展示。在这个过程中，学生都处于独立思考问题、独立解决问题的状态，这种活动能够增强学生对知识的理解与运用，能够提高学生的思维能力。实验课程设计活动能够有效地训练学生的科研思维能力，培养学生养成良好的学习习惯，能够培养学生养成严谨的科学态度与学习作风，能够有效地提高学生的创新意识与创新能力。在科学实验教学中，教师要能够合理控制实验课程设计的次数，最好是一个学期举行一次，教师可以根据学生的学习能力来逐步提高实验的难度。在这一过程中，学生的创新能力与创新思维得到了提升，这有利于科学实验教学目标的实现，有利于创新型人才培养目标的实现。

参考文献：

＼[1＼]金成余.浅谈《科学》实验教学中学生创新能力的培养.科学大众（科学教育），2013，（02）.

第5篇：科学实验的基本步骤范文

关键词：探究性学习活动 阶段性策略 主动性

化学课程标准明确指出，活动与探究是为了突出学生的实践能力，充分发挥学生学习的主体性而设置的.教师要注意改进传统的实验教学，精心设计各种探究性实验，促使学生主动学习，使他们逐步学会科学探究实验的一般方法.因此，活动与探究要求学生和教师相互配合，这是突出学生主动性的学习方法.在初中化学教学中，探究性学习活动的各个阶段都有相应的策略.

下面结合自己的教学实践谈点体会.

一、探究性学习活动实施前的准备

1.熟练的实验技能

探究性学习活动的顺利进行依赖于扎实的基础，学生要熟练全面地掌握基本的科学实验操作方式和方法，同时必须具备严谨端正的科学态度，还必须具备动手能力，在教师讲解演示后，模仿总结.完整的操作技能是学习化学的关键，也是探究性学习的基础.

2.观察与分析

对于化学实验来讲，通过观察实验前物质的气味、状态、颜色等，实验中物质状态、颜色的变化，还有实验中产生的发光、发热、溶解、凝固、声音等现象，进行对比，得出结论.分析实验前后变化产生的原因，分析区别物理变化和化学变化概念及本质等.

3.引导主动探究心理

活动与探究的主体是学生，是为发挥学生学习的主动性而设置的.初中化学教案也把启发学生学习的兴趣、激发学生学习的自觉性和积极性当做素质教育的能力训练点，并且初中化学的学习实践只有一年，主要任务除了具备基本的操作技能外，就是培养学生的学习兴趣.

二、探究性学习活动实施中的自主探究

探究性学习的一般过程是：问题提出—方案设计—实验探究—独立思考—讨论交流—结论汇总.

获取知识并不是探究性学习的最终目的，它的最终目的是主动利用已经获得的知识作铺垫，然后去发现和探索新知识、新技能，它的主要支撑是科学精神和科学态度，在此基础上做到学、做、思、悟和用环环相扣的过程.因此，探究学习的范围并不仅仅局限于课本，而应该是现实生活中的问题.所以在化学实验中提出的问题必须创立一个联系现实生活的场景，如蜡烛燃烧实验，这个问题的提出，可以联系进入久未开启的菜窖人会晕倒这个情境.

有理论认为，教材内容与学生认知的不统一，可以激发学生的思考，使得学生把目光转向解决现实生活中的问题；方案设计是学生进行实验探究能否得出正确结论的前提条件，所以方案的设计必须严密，有较强的逻辑性；实验探究综合考虑学生的思考能力与动手能力.

在刚刚步入化学学习的初始阶段，必须尽快掌握实验探究的一般步骤，学生必须在学习过程中亲身经历以及体验探究活动，在实验过程中熟悉问题的提出（来源）、对结果的预测与条件假设、策划实验、动手实验、收集情报、完成实验后给出解释以及定论、对结论进行反思与评价、再交流共同探索等一系列环节.

在化学学习的深入阶段，教师要指向明确地让学生参与体验完整的探究实验过程，引导学生亲自完成实验的一般步骤.活动中包括的科学探究要素是可以增加或者减少的，在科学探究活动中各要素出现的顺序是可以改变的，探究活动实验形式多种多样，如调查、实验、收集资料等.在化学教学中，教师应为学生自主发挥课堂内外的科学实验探究活动创造条件，营造气氛，给予指导.

三、探究性学习活动实施后的反思与扩展

第6篇：科学实验的基本步骤范文

仪器设备先进性的程度和档次的高低既是科研能力和学术水平的重要标志，也是学校办学水平的重要标志。玉溪师范学院运动人体科学实验室共有仪器设备375台（件）（实验室固定资产≥800.00元/台（套）），总价值1，385，625.15万元。学生人数多，一年的耗材费用有限，因此有些实验暂时无法开展，即使开展也只作为演示实验，学生亲自动手的机会少。因此，应适当增加仪器设备的耗材费，以增加学生动手的机会，满足本科教育水平的基本要求，适应学科发展。

2针对目前玉溪师范学院运动人体科学实验的对策分析

2.1改变教学观念，重视实验教学

实验教学改革必须打破重理论教学轻实验教学的传统观念，改变实验教学的从属地位。根据实验课教学的自身规律和特点，将分散在各学科中的实验课从理论课中独立出来，统筹建立实验教学课程，使运动人体科学实验课成为基于理论课基础上的独立的教学体系。将运动解剖学实验、运动生理学实验、体育保健学实验、推拿与按摩实验等进行全面的整合打通，打破体育专业一直以来实验课依附于理论课教学，实验课程零散、课时不集中，内容交叉重叠，实验项目缺乏层次要求的现象，将分散于各课程的经典实验项目或精简、或新增、或合并重组、或重新设计，整合成一门实验课程，独立设立《运动人体科学实验》课程，进行实验教学的科学化和整体化设计，建立运动人体科学实验教学体系和管理体系。这样既打破了各学科课程之间的壁垒，减少重复内容，又提高了实验课的教学地位。

2.2整合实验内容，优化实验教学体系

目前玉溪师范学院开设的运动人体科学实验项目内容陈旧，实验项目设置不合理，演示性、验证性的实验过多；单一学科性的实验多，综合性、设计性的实验少；脱离了学生生活中的实际问题，与运动相关性较差，降低了学生的学习热情，不能适应学科发展对实验教学的要求，不利于培养和发展学生发现问题的能力、实践能力、创新思维能力和创造性设计能力，制约了教学质量和人才培养的质量。本着“务实创新、学有所获、学能有用”的实践应用原则进行实验课程内容整合优化，将分散于各分室的实验项目或精简、或新增、或合并重组、或重新设计进行整合为两个实验模块，即基础性实验和应用性实验。每个实验模块包括基础性实验、综合性实验和设计性实验，其实验项目由各分室精选组合而成，避免实验项目重复交叉，课时浪费在无畏的低层次循环中，从而节约实验成本。这既体现了运动人体科学实验的整体性和均衡性，又实现了教学的集约性，有利于培养学生综合运用知识的能力、动手能力、创造性思维能力和独立工作的能力。

2.3改变传统的教学模式和理念

在高等院校的教学过程中，实验室是学校培养学生能力的主要场所。实验室教学在高等院校教育中的地位日益凸显，重视实验教学，有助于培养学生的创新思维和专业水平。目前，玉溪师范学院实验教学依附于理论教学，先学理论再上实验，采取的都是传统的教学模式，即教师讲解实验目的、原理、操作步骤；学生根据实验要求，按照教师的讲解机械被动地参与程式化实验。这种教学模式使学生处于消极、被动地位，实验积极性不高，更谈不上创新能力的培养。因此，必须积极探索改革实验教学方法和手段，提高实验教学质量。（1）理论课上穿插讲授实验内容。理论课与实验课是教学的组成部分，二者相辅相成，在有必要的情况下穿播讲授实验内容。如肌肉的受力分析，知识点多、抽象，可通过多媒体教学模拟进行。学生在理解实验原理和了解实验方法的基础上，通过多媒体演示，看到了规范的实验操作过程，也看到正确的实验现象，其实验的时间就可以缩短，实验效果更好[1]。（2）打破“封闭式”实验教学，实施“开放式”实验教学体系。“开放式”是给学生提供充分开放和自由地进行实验的环境，既是时间和空间的开放，也是设备和项目的双重开放。学生可以根据自己的兴趣和需求选做实验，自行设计实验，使学生在宽松的实验活动中掌握基本的实验方法，并逐步提高动手能力和综合运用知识的能力和创新意识，增强对学生实验课学习的兴趣和信心[2]。只有开放实验室，才能保证学生有足够的时间去探索和实践。（3）实验与健身社团挂钩。将一些设计性、综合性实验放到健身社团完成。这种模式既保障了对基础知识和基本技能的培养，又突出了实践应用。帮助学生联系具体实例，发现、分析与解决全民健身、体育教学与运动训练实践中的问题，这样既可增强吸引力和感染力，又能缩短学以致用的时间，是提高教学质量、提升学生能力，培养学习兴趣的有效途径，并为后期的毕业论文（设计）奠定基础[3]。

2.4完善考核机制

目前，玉溪师范学院运动人体科学实验考核方式是将学生的实验成绩按照一定的百分比，计算在理论课的总成绩中，实验成绩占总成绩的20%；实验成绩的评分方法即考勤占30%，实验报告占70%，这种形式不能对学生的实验综合能力做全面和客观的评价。建议：（1）对运动人体科学实验单独设课。（2）以必修课程或必选课程形式推出，让学生进行选修，成绩合格，记2学分；成绩不合格，重修。（3）成绩评定可参考考勤、实验的主动性与参与性、合作精神、实验操作、实验报告、实验设计等方面综合评定，以提高实验考核的真实性和科学性，使考核能够客观地反映学生的真实水平。具体标准为考勤（20%）、实验操作（20％）、实验报告（30％）、实验设计（10％）、考试（20％）。

2.5加强学科建设，改革实验室体制

在实验室体制改革实践中，我们感到学科建设应该应该引起学校领导的足够重视。学科建设应该引导和带动实验室体制的改革，而现状不容乐观。注重技术、运动队训练，轻理论和实验课的思想还很严重。目前，玉溪师范学院运动人体科学实验室没有专门的实验室负责人，没有专职实验员，实验课由上课老师自行安排完成；实验设备陈旧，好多实验无法完成。建议：（1）学校加大实验室资金支持，增加投入，改善实验场所和设备购置。（2）加强实验室管理和建设，加强政策引导，提高实验人员待遇。（3）加强学科队伍建设。引进高层次人才，有计划地吸引博士、硕士等科研水平高的人才，充实教师队伍，提高实验师资队伍的整体水平。

3结语

第7篇：科学实验的基本步骤范文

一、假设与与假设验证原则

实验的第一个要素是“假设”；第一项原则是“假设验证原则”。

通常，科学探究起源于假设。假设亦称假说，指用来说明某种现象但未经证实的论题。假设一般分为三个步骤，即：提出假设；作出预期（或推断）；验证假设。如果假设得到证实，预期得以实现，则假设或假说就可以转化为科学理论，故假说是科学发展的基本形式。假设是科学发展的第一个要素。同理，假设验证是科学实验的必要环节和应遵循的程序准则，故假设验证是科学实验的第一项原则。

二、变量与单一变量原则

实验的第二个要素是“变量”，第二项原则是“单一变量原则”。

变量，亦称因子，指实验操纵控制的特定因素或条件。按性质不同，通常有以下两类四种变量，即：1、自变量与因变量。自变量指实验中由实验者所操纵、给定的因素或条件；因变量指实验中由于自变量而引起的变化和结果，二者有因果关系。实验的目的在于捕获解释这种前因后果。2、无关变量与额外变量。无关变量，亦称控制变量，指实验中除自变量以外的能影响实验变化和结果的因素或条件；额外变量，亦称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然，额外变量会对因变量起干扰作用。

单一变量原则，是处理科学探究实验中复杂变量关系的准则之一。它有两层意思：一是确保“单一变量”的实验观测；二是确保“单一变量”的操作规范。在初中科学探究实验中几乎都涉及这一原则。

三、控制与平衡控制原则

实验的第三个要素是“控制”；第三项原则是“平衡控制原则”。

控制，是处理实验中变量关系的又一准则，指实验要严格地操纵自变量，以获取因变量；与此同时，还要严格地均衡无关变量，以消除额外变量。一句话，通过实验控制，尽量消除实验误差，以取得较为精确的实验结果。

如果说“单一变量原则”主要是对无关变量和额外变量的控制而言，而这里的“平衡控制原则”，则主要是对无关变量与额外变量的控制而言。意思是说，实验中的无关变量的因素条件很难避免，只有设法平衡和抵消它们的影响。常用的方法有：单组实验法、等组实验法、轮组实验法。

四、对照与实验对照原则

实验的第四个要素是“对照”，第四项原则是“实验对照原则”。

对照是实验控制的有效手段之一，目的在于消除无关变量对实验结果的影响。实验对照原则是设计和实施实验的准则之一。通过设置实验对照对比，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。

通常，一个实验总分为实验组和对照组。至于哪一个作为实验组，哪一个作为对照组，一般是随机决定的。这样，从理论上说，由于实验组与对照组的无关变量的影响是相等的、被平衡了的，故实验组与对照组两者之差异，则可以认定为是来自自变量的效果，这样的实验结果是可信的。实验对照可分为以下四种形式，即：1、空白对照；2、自身对照；3、条件对照；4、相互对照。

五、捕获解释和真实客观原则

实验的第五个要素是“捕获”和“解释”，第五项原则是“客观真实原则”。

观察、实验的实质即在于捕获事实和解释事实。捕获，即捕捉、记录实验中的事实、现象和数据，用术语说，即捕捉记录由自变量带来的因变量。解释，即论证、说明实验中的事实、现象、数据，用术语说，即论证、说明实验中的自变量与因变量的因果关系，从而得出结论进行讨论。

真实客观原则是科学实验所必须遵循的基本准则，即实验中的捕获、解释一定要实事求是，一切从实际出发，使获取的材料（事实、现象、数据）尽可能地反映客观事物的本来面目，不能主观臆造，不能凭空胡诌，不能片面武断。所谓事实，有两类性质：一类是“客观事实”，一类是“经验事实”。实验即在于捕获真实客观的能反映客观事物本来面目的经验事实，并加以合理的解释。

六、实验与观察的联系与区别

实验离不开观察。观察是在自然条件下研究对象的方法，或者说观察是在自然条件下对研究对象的事实现象进行捕获、解释的方法。实验是在控制条件下研究对象的方法，通常包括观察。观察与实验在结构要素和方法要素等方面既有联系，有共同之处，又有区别和差异。其共同点为：都是有主体有目的有计划的能动活动；都要使用感官、仪器、设备等中介手段；都是研究对象的事实现象；都在于对研究对象进行捕获和解释。其不同点为：1、观察以不变革对象为特征，处于自然常态条件下；而实验以变革对象为特征，处于控制操纵条件下。2、观察的方法控制变量比较直观、简单，观测比较被动；而实验是使用假设、变量、控制、对照等中介手段，能使对象纯化、强化，增进了可观测性和可重复性等。

第8篇：科学实验的基本步骤范文

关键词：小学科学；实验课；教学方法

随着时代的不断进步，经济的快速发展，社会之间的竞争局势愈加激烈，人才成为现今严峻竞争局势中提升竞争实力的关键，而教育是培养人才的主要途径，但是由于传统教育观念与教学模式的落后性，不仅使教育事业的发展过于缓慢，跟不上时展的脚步，也无法满足时代对人才的需求。小学科学是以实验的方式对小学生进行科学知识与科学能力培养的一门学科，自从素质教育实施以来，小学科学对学生素质与能力培养的优势更受到了社会各界的广泛关注。因此，跟随素质教育发展的脚步，以其发展规律为基本条件，对小学科学实验课的教学方法进行探索与完善，更能发挥小学科学的优势，强化对小学生科学知识与科学素养的培养，从而实现高效的小学科学实验课。

一、实现小学科学高效实验课教学方法的重要意义

新课程改革以来，素质教育在我国已经全面实施，更加注重对学生综合能力与综合素质的培养。小学科学是对小学生科学启蒙与科学素养培养的主要学科，其以实验教学的方式作为课程教学的根本，更重视对小学生在亲身感受下教学知识与能力的培养与强化，而对小学科学实验课教学方法的完善，不仅能满足素质教育的发展规律，也能够使小学生在对科学的不断探索中爱上科学，发现科学与创造科学，从而更加强化小学生的科学技能，丰富小学生的科学素养，使小学生的综合素质与综合能力得到更好发展，为其成才之路奠定坚实的基础。

二、实现小学科学高效实验课教学方法的具体对策

1.培养学生对科学研究与学习的兴趣

科学是一门比较复杂的自然学科，其知识理论的晦涩难懂，往往会使小学生望而却步，而现今的科学教学多以实验课为主，以实验的方式将教学内容中的重点进行视觉、听觉等感官的展示，使学生能够通过抽象的科学现象理解教学知识的重点，并有一定的记忆印象。但是在现今小学科学实验课的教学过程中，小学生由于心智与思维的不成熟，经常会被实验辅助用具等感兴趣的事物所吸引，却对自身的实验操作充满盲目感，同时，教师对小学生的兴趣没有正确引导，缺乏对科学实验目标与操作步骤不能明确，致使小学生对科学实验提不起兴趣，甚至存在无法掌控的无力感以及厌烦感，大大降低了小学生学习的兴趣与积极性。因此，对实验课教学方法的改进，首先要以培养学生对科学研究与学习的兴趣为前提。兴趣是引导小学生关注与学习的主要动力，教师一定要对学生的兴趣加以利用，在明确教学目标与教学步骤的前提下，在实验的过程中处处对学生的学习兴趣进行正确的引导，从而培养小学生的学习兴趣，提高科学实验课的教学成效。

2.利用多媒体辅助教学工具，给予小学生直观的科学体验

现今科学实验课的教学中，有很多的科学实验研究是无法在课堂上完成的，这不仅是由于教学实验资源的不足，也有其实验自身的限制影响所导致的无法进行，这种情况并不利于小学生对科学的研究与挖掘。目前网络受科技创新的影响也趋于发达，其科学研究的信息资源也非常丰富，因此，对多媒体辅助教学的运用，能够弥补教学实验资源的不足，完成对大型科学实验的展示，给予小学生更为直观与生动的科学体验，从而提高科学实验课的教学成效。

3.运用科学知识解读实际生活中的科学奥妙

生活是科学的来源，而科学是提高生活质量的必备因素，他们的关系非常密切，因此，实现科学知识与实际生活的有机结合，才能使学生充满熟悉感与探索科学的动力，激发学生的学习兴趣，培养学生学习的积极性，使学生不仅能够在生活中对科学知识做到积累，也能使其运用科学知识解读生活中的科学奥妙，做到对自身科学知识与科学素养的强化。

4.合理运用评价功能，培养学生的自信心

评价是给予小学生鼓励，建立小学生自信心的一支强心剂，也是毁灭小学生科学探索勇气的巨大阻力，小学生正处于发展时期，对任何事物都是持有探索的态度而建立认知的意识，教师的鼓励评价，正是推动其探索能力与认知发展的良好助力。因此，教师一定要合理运用评价功能，给予学生鼓励性的评价，培养学生的自信心，使其能够积极地探索科学的奥妙，提高学习效率与学习积极性。

总之，对实现小学科学高效实验课教学方法的研究，能够完善小学科学实验课教学中的不足，提高小学科学实验课教学的质量，有助于小学生良好的成长与发展。

参考文献：

[1]程荣洲.浅谈农村小学数学的教学方法[J].新课程（小学），2014（10）.

[2]孙其战.新课标下小学数学教学方法的探究[J].新课程（小学），2015（6）.

第9篇：科学实验的基本步骤范文

文章编号： 10056629(2012)4000304 中图分类号： G633.8 文献标识码： B

1 对化学实验教学重要性的认识

化学是一门重要的基础科学，虽然和物理学、生物学、天文学等学科的视角和研究方法不尽相同，但它们之间实际上是相通的。例如，核酸化学的研究促成了分子生物学的诞生；地球、月球和其他天体化学成分中化学元素分布规律的研究及星际空间简单化合物的发现，为地球化学和宇宙化学的诞生提供了坚实的基础。这类互相渗透又互相促进的事例，不胜枚举。由此说明，为了全面培育现代公民的科学素质，化学教育不可或缺。

化学是一门实验性科学。通过在原子分子水平上对物质的组成、结构、性质和变化的研究，化学促进了人们对物质世界形成和发展的认识；基于对物质构成及稳定性等的了解，化学实现了对组成和结构极其复杂的天然产物的人工合成，使得某些源于动植物的珍贵资源，可以由简单易得的化学原料进行工业化生产，人造橡胶、胰岛素和青蒿素等的全合成仅仅是其中的个例。合成自然界原来不存在的新物质，则是化学所独有的特色。所有这些成就，都源自出于化学家的实验室工作。此外，和其他基础科学相比，化学更注重物质的个性，个性的发现、识别和鉴定已成为实验化学家的主要工作。虽然近年来理论化学方法得到了长足地进步，但是所得结论仍然需要通过精心设计的实验来验证，从而说明了化学仍然是一门实验性科学。这就确定了化学实验在化学教育和教学中不可替代的地位。

既然对理论推导或科学假设的验证，通常由科学实验来完成，那么为什么又要承认科学实验所得结论都具有不同程度的不确定性，而且把这种认识视为科学素养的最重要内涵？兹以化学为例，物质的性质，不仅决定于它固有的组成和结构，还要受到所处环境（包括物理环境和化学环境）的影响。试以大家都熟悉的水为例，水的沸点依气压而变，同时也和溶解于其中的溶质的数量和性质有关；水在通常情况下是一种灭火剂，但是在遇到赤热的炭或金属钠、镁时，反而会因为分解产生氢而助燃。这些现象说明，只有在能够影响它的众多因素可以固定或忽略不计时，对物质性质的描述才是确定的。而对某些因素的固定或忽略，就可以成为科学结论具有不确定性的原因。如果用数学语言来表述，那就是“物质体系的性质是多因素的函数。”

以上的表述可以借助初等代数中的不定方程来阐明。利用一个类似于像x+y=8的方程，就可以得到上面的结论。因为要求解这个方程中的x，只有以下几种可能，即：① y有固定值；②已知x和y之间的“关系”；③假设或已知在给定条件下，y可以忽略不计。显然，①和②意味着增加了一个方程，不定方程已经转变为正规的二元一次联立方程，只有③才是符合求解不定方程的一种情况，显然③所要求的前提条件本身就包含着不确定性。对于影响因素很多的化学反应体系，基于产物所作出的结论，是在严格控制多项条件下得到的，其中也包括若干被认为可以忽略的因素（如很多实验是在对大气开放的条件下进行的，而大气对实验的影响一般认为是可以忽略的，但是并不都有严格的实验证明），参照上面介绍的那个不定方程，读者应当很容易发现科学实验和它的相似之处。综上所述，科学实验的结论（或由此推出的理论）一定存在着不确定性，就是不言而喻的了。所以，发现实验结论或科学理论的不确定性，并设法减少或去除不确定性的探究性思维和实践，是一切科学活动的核心内容，也是科学的魅力所在！绝对正确的唯一答案，可能只存在于目前的习题、考题和竞赛题之中，它着重于已知的，其实并不完全的科学知识，因而难以起到帮助学生真正懂得什么是科学的作用。

2 化学实验体系三要素

一个化学实验，不论是演示实验还是教学实验，都 可以归纳为：作为实验对象的物质体系（若目的在于探究化学变化过程，也可以称作化学体系）；适当的仪器装置和必要的安全措施；合理的实验步骤和规范的操作技术等三个方面。虽然三者不可或缺，但是从学科教育的角度来看，它们的重要性并不是等同的，而是依次递减的。只要认真分析一下，就可以认同这个看法。既然化学的研究对象是化学物质，学习或探究的目标决定了化学体系的选定（如考虑试剂易得且反应具有典型性；影响反应过程的因素较少或容易控制等。对于中学化学实验来说，还要着重考虑实验者安全和是否具备处理废液等所需条件等）；化学体系选定之后，使用什么样的仪器装置也就大致确定了；实验步骤决定于所选定的化学体系和仪器装置，如何安全地、有序地完成实验，决定了实验者操作技术的规范程度。只有这样来认识化学教学实验，才能真正体现出为什么化学仍然是一门实验性科学，和为什么学习化学一定离不开实验。也才能够做到通过化学实验（包括演示和教学实验、探究性实验活动）培养学生的科学精神和科学作风。

不必讳言的是，现在的化学实验教学中，因为实验体系来自教材或教参，使得实施时往往把注意力放在第二、第三两个方面，化学体系的选择反而成为次要甚至被忽略，于是除去通过实验能够加深对某个实验现象的印象外，学生受到的教育仅仅侧重于某种仪器装置的认识和基本操作训练带来的科学作风培育。化学学科本身教育的缺位，是很多老师认为黑板上“做实验”也并无不可的原因之一，也是中考高考试题中出现花样翻新的种种实验装置设计的诱因之一。

3 实验教学改革要从实验预习开始

对实验在化学教学中作用的评价虽然未必相同，化学实验的重要性在化学教育界却早已达成共识，可是近年来化学实验教学质量不高已成为一个无容讳言的问题。虽然课程内容变化和应试压力的影响、化学实验学时较少、实验经费不足以及缺少实验室辅助人员等问题确系客观存在，但是实验教学改进方向不明、教学价值模糊，以至于师生对化学实验的学习热情明显衰退，则是一个更为基本的原因。为此，新颁布的初中化学课程标准中，不仅明确规定了8个必须完成的基础化学实验，并且把化学实验定为进行科学探究的重要方式。这是我们思考并实践化学实验教学改革的依据。

在研究物质世界时，化学学科着重于物质的个性，通常以物质的组成结构和性质为切入点。因此探索现有物质和设想中的新物质的合成方法（包括分离、提纯和鉴定）便成为化学所独有的研究课题。特定物质合成与分析方法的积累和不断更新，使得化学合成与分析方法成为化学中最重要的基本文献。化学教学中的实验（包括演示实验和学生实验），无不来源于此。这种情况和中医验方汇编对中医教学的作用非常相似。一般情况下，医者在设计和制定处方时，验方通常起着基本框架的作用。但是在实际用于诊治时，通常要求根据患者的症状、体质、甚至当地当时的气候等，对验方内药剂及其配比进行适当地增减，亦即力求更加符合患者的“个性”。能否做到恰如其分，和医者对每味中药以及组合成方剂后综合药性的了解程度密切相关。所以只会照方抓药和只能熟记大量验方的人，不可能视为合格的医生。与此相似，只会按照实验讲义按部就班地进行实验，没有明确的探究目标，不能主动地把观察到的实验现象和化学基本概念相联系，从而使自己对化学的理解得到深化（即通过实验学习化学和化学是一门实验性科学等理念的落实），即使操作很规范，实验过程很顺利，也不能认为是一次高质量的科学实验活动。因为仅仅按照实验讲义规定的方法和步骤完成的实验活动，如果只能落实于所谓“动手能力”（即使对科学习惯的养成有利，也需要进行有针对性地提示和指导）的训练，就不是一次完整的化学教学实验活动，在化学学科教育方面存在着明显的疏漏。这种疏漏将使得化学教学实验的教学效果难以达到预期的目标。那种类似于操作工或实验员的训练方式和目标，用于培育科学素养为主要任务的中学生，并不能够真正引发学生对科学的兴趣和有助于提高他们的探究性学习的能力。

笔者认为实验教学改革要从实验预习开始。首先应当明确该实验的目的和采用的处理方法和步骤，以及事后检查是否达到预期目标的方法。要求的方面和程度应当根据所选择的化学实验体系、实验方法和步骤来确定，更要依据学生的实际水平（包括学科知识和从事科学实验活动的经验两个方面）来制定，这点在化学启蒙阶段尤为重要，不可要求过高。但是如果只要求粗读一遍实验讲义及所附报告格式，学生便会把注意力集中于如何从书本或课堂笔记中寻找将要填入报告空栏中的“答案”，而不会结合实验的目的和步骤进行思考和设定自己关注的重点（即希望通过实验探究的某个方面，包括化学学科内容、操作方式或步骤等）。虽然验证某些原理或化学现象的实验依然是初等化学实验选材时的重点，可是从实验教学来说，实验过程中对化学现象的观察、思考、推理和联想则更为重要。后者对学习兴趣的萌发、探究能力的提高和科学精神的培育，远比结论的再次被证明和相关知识点记忆牢固程度的加深来得重要。如果不能认识到这一点，或者仍然 不能摆脱历年的中考高考试题可能产生的困扰，化学实验教学改革就不能顺利地推进。黑板上“做实验”、纸上画仪器装置图、以及着力于某些基本操作的训练和竞赛来代替化学实验的做法，仍然会大行其道。

应当怎样进行实验的预习？试从初中课程标准中规定的8个必做实验中首先选择“粗盐中难溶性杂质的去除”为例阐明笔者的想法。

“粗盐提纯”是一个传统的基础化学实验，新的初中化学课程标准推荐的必做实验（粗盐中难溶性杂质的去除）只相当于原来的“粗盐提纯”实验的前半部（可能考虑到目前有些学校实验设备较差和学生实验操作熟练程度较低的实际情况）。如果只要求除去难溶性杂质，而不要求得到纯“盐”，可以选择的体系很多，只要组分中同时包含可溶性物质和不溶性物质就可以入选，未必一定要用粗盐。当实验条件具备时，我认为还是完成粗盐提纯实验的全过程为好，因为通过实验可以学到更多的东西。

实验原理简介：粗盐提纯实验的物质体系为同时混有难溶性和可溶性杂质（此处的杂质并非一定指废弃物，系针对纯粹氯化钠而言）的固体氯化钠。实验目的在于依据氯化钠和杂质在水中溶解度的差别使之分离并获得纯净的氯化钠晶体。虽然难溶性和可溶性杂质的去除都以溶解度差别为依据，但是前者基于可溶和难溶；后者基于温度对氯化钠在水中溶解度的影响远低于粗盐中所含可溶性杂质（如钙、镁、钾、铁等的氯化物；硫酸盐及硝酸盐等）所体现的差别，二者并不相同。为了简便实用，通常采用两次分离操作。难溶性杂质的分离采用简单的过滤分离法方案[此外还有离心分离法、抽滤分离法、倾析（decantation）法、以及类似于化工厂常用的压滤法（filter press）可供选择]，易溶性杂质的分离则采用结晶分离方案来完成。

第一次过滤除去的是粒径大于滤纸孔的难溶性杂质，而不是溶于水中的分子和离子（也包括能够穿过滤纸孔的胶体微粒）。水并不是唯一可用的溶剂，对目标物质和杂质具有不同的溶解性才是选择的依据。第二次过滤是为了把滤液蒸发后得到的氯化钠晶体从残余的母液中分离出来。结晶法分离基于在同一温度下，溶液中所含物质到达饱和浓度的先后次序的不同。以温度对溶解度影响的不同为依据的体系，只有少数的特例，其中以氯化钠最为典型。当溶液中氯化钠的含量远高于其他可溶性物质时，过程则更容易控制。以至于工艺条件相当粗放的海水晒盐法已经成为海盐生产的主要途径。

简单的验纯方法：结晶分离法的实现，取决于一个基本原理，那就是在形成结晶时，晶体中不包含母液中的其他成分和溶剂分子（水合物中的水应计入水合离子，少数因离子半径相近晶格相同的物质可以形成类似于固溶体的晶体除外），这种性质和晶体结构的规整性和组成微粒的密堆积特性有关。因此结晶法不仅用于分离，而且广泛地用于提纯（并发展为重结晶法和分级结晶法等）。所以可以把晶体中是否含有溶剂（此处为水），作为初步验纯的方法之一。晶态物质因晶格不同，外形随之有所不同，但是同一纯净物的晶体，大小可以各异，基本形状却大致相同。水晶是最为常见的一例（此外还有大家熟悉的五水硫酸铜和钾铝明矾等）。用放大镜或显微镜观察食盐晶体就可以见到同样的情形（例如面角不变），所以观察和比较晶体外形也可以作为一种简单的验纯方法。

实验体系的特点：这是学生初次接触到的化学实验，选择大家所熟悉的食盐（粗盐）作为实验体系，不仅因为价廉易得，提纯过程比较简单，而且效果明显。有助于学生对所涉及的提纯方法、步骤和用到的基本操作留下比较深刻的印象。对于化学中所要求的“纯”，也能够有所体验和认识。

此处的“纯”包括两重含义，即外观和内涵两个方面。由混有有色杂质的粗盐到晶莹剔透的氯化钠晶体；由和多种无色物质共存，到组成单一的纯物质。实验者可以观察到氯化钠的“真面目”，从而对它作出精确地描述。其次，因为氯化钠的溶解度和温度关系不大，通过控制结晶条件，分离效率很高，一般不需要进行重结晶，对于初学者的实验技巧和操作熟练程度要求较低。

对实验目标完成情况的自我检查：既然实验的目的是粗盐提纯，那么最后应当从产物纯净情况和收率两个方面进行自我检查和评价。基于初等化学的要求，建议增加验纯和观察所得氯化钠晶体（外形和晶体内是否含有水）两个方面的探究内容，并引导学生思考有关物理变化与化学变化、物理性质与化学性质、纯净物等概念在这个实验中的应用。

实验后可供思考的问题：请根据学生情况进行选择，可以采用学生自行研讨和探究的方式，也可以采取教师边提问边讲解的方式，还可以选择直接讲解的方式。

（1）本实验要想除去的杂质具有什么特点，实验中建议采用的方法依据了什么原理？

（2）在实验过程中，要经过两次过滤，一次是为了除去不溶性杂质，另一次是为了把纯净氯化钠固体从母液中分离出来。完成两次过滤时，都要对滤纸上的滤出物用少量蒸馏水淋洗。这是为什么？它们的目的相同 吗？（一次是为了除去滤出物上沾附的食盐溶液；一次是为了除去食盐晶体上沾附的可溶性杂质。）

（3）去除粗盐中所含不溶性杂质的方法，除了这个实验用的过滤法外，还有其他方法可用吗？（还可以用离心法和倾析法，这些在化学实验中都是常见的方法。）

（4）所得氯化钠晶体中会有水存在吗？如何证明你的结论？（加热前后保持恒重；加热时上方的表玻璃上无水汽；碾碎后无水迹等，也都是实验中常用的方法。）

（5）假如粗盐中含有可溶性有色物质，现在用的方法也一定有效吗？（建议由学生自己探究，实验方法基本相同，更能体现化学的特点和科学精神的教育。）

（6）残液是否一定是废弃物？（进行化学和环保、资源相关联的教育。）

4 实验实施方案建议

方案1：把这个实验放在学习过溶液和溶解度的有关知识之后进行。可以更好地巩固所学的知识，使得溶解度概念在实验中得到切实地应用，而且还可以扩展到对结晶过程、提纯过程中的缜密思考及采取的有效步骤（如对滤出物的淋洗）的初步认识以及对产物的检验等方面，都是在课堂上和书本上很难直接学到或体验到的，有助于三维教育目标的落实。

预习要求除阅读实验讲义中的基本操作与实验步骤外，还要求对溶液和溶解度概念、溶解度与温度的关系图进行复习。并尝试回答教师事先设定的几个问题（由教师根据学生情况自己拟定，应包括实验目的和大致步骤，每个步骤希望达到的目的，氯化钠的溶解度和温度的关系有何特点等）

建议在学生的实验报告中增加以下项目：验纯结果；氯化钠的收率；实验过程中得失之处的反思。

方案2：把这个实验分成两个，一个以学习过滤操作为主，可以放在学期之初。另一个放在学习了溶液和溶解度有关课程之后，着重于探究如何从溶有粗盐的混浊液的滤液获取纯净的氯化钠晶体。其他建议请参照方案1，不再赘述。

参考文献：