启发式科学化学实验论文范文

启发式科学化学实验论文范文第1篇

摘 要：随着教学改革的深入，多种新颖有效的教学方式逐渐被引入到教学体系中来，启发式教学就是其中的一种。启发式教学法是以学生为中心，培养学生独立地学习。现探讨启发式教学法的本质及方式，并在新课标基础上分析高中化学教学改革的思路，把启发式教学应用在高中化学教学中。

關键词：启发式教学；高中化学；教学；实践环节

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2018.20.074

虽然新课程标准已经推行了多年，但在高中化学教学中，由于高考的压力，许多教师为了增加学生的知识储备，仍采用传统的“灌输式”教学，学生在这种教学模式的限制下只能被动地记录、接受教材和教师的观点，对于学生创造性思维和自主性思维的发展非常不利。因此，利用启发式教学方法，让学生在教师的引导下发挥主观能动性，进而实现知识的探索和获取，已经成为提高高中化学课堂教学效率的必然选择。

一、 启发式教学的概述

孔子用“不愤不启，不悱不发”来概括启发式教学。“启”即“开其意”，“发”即“达其词”。诚然，“启发”都指的是教师的工作，而启发的对象——达的主体，才是学生。所谓启发式教学是指教师在教学过程中根据教学任务和知识传递的客观规律，从学生的实际情况出发，采用提示、示范、图示、假设等多种教学方式，启发学生的思维，调动学生学习的积极性和主动性，从而让其在活跃的课堂中完成综合能力提升的一种创新型的教学思想。

二、 高中化学教学中启发式教学方法的应用

（一）利用比喻启发

比喻启发，是指教师灵活运用自然贴切、生动形象的比喻，将教学内容化难为易、化深为浅，达到启智开塞的目的。这种方式常用于化学概念原理及规律等抽象理论的讲解。概念具有逻辑性、概括性和抽象性等特征，学生常感到枯燥乏味，不感兴趣。例如，学习化学平衡的移动时，有的学生对V正和V逆大小改变时化学平衡移动的方向不理解，我把它比喻成平面上左右水平受力的物体，向右的力看成正反应速率，向左的力看成逆反应速率，当左右水平受力相等时，物体处在“化学平衡”状态，如果改变受力的大小，如向右的力大于向左的力（V正和V逆），物体就会向右移动，相当于化学平衡向正反应方向移动。再结合影响化学反应速率的因素，化学平衡移动方向的判断就迎刃而解了。又如，共价化合物是由非金属元素的原子间通过共用电子对而形成，非金属元素的原子易得到电子，它们怎样形成化合物呢？在解释这一问题时，我把两个非金属元素的原子吸引电子的能力相当说成是双方势均力敌、各不相让；把形成共用电子对说成为了避免两败俱伤最后双方达成协议，都提供电子来共用，以建立和平共处的原则。这样找准相似点加以表达，形象有趣，记忆深刻。再如，用水稀释0.l mol/L氨水时，溶液中随着水量的增加而减小的是

A.c（OH-） / c（NH3·H2O） B.c（NH3·H2O） / c（OH-）

C.c（H+） 和c（OH-）的乘积 D.OH-的物质的量

在对0.1mol/L氨水稀释的过程中，电离平衡向电离方向移动，OH-的物质的量增加，但c（OH-）减小，c（NH3·H2O）也减小，但减小的程度要大于c（OH-）减小的程度，我把c（NH3·H2O）的减小比喻成“直线下降”， c（OH-）比喻成“曲线下降”， 所以c（NH3·H2O）/c（OH-）减小，故选B。

（二）利用课堂语言激励

德国教育家第斯多惠说：“教学艺术的本质不是传授，而在于激励、唤醒、鼓励。”在课堂教学中，运用鼓励性语言对学生的思考和发现给予积极评价，可以保护学生的学习热情，调动其学习积极性，把学生深深地吸引到学习上来，使他们积极、自觉、愉快地进行学习；同时使后进生克服心理障碍，消除自卑心理，增强自信心。现在的高中学生思想还不成熟，大部分学生心里非常脆弱，自尊心很强，经不起挫折，本来就对学习兴趣不高，犯错误后，若教师和家长都予以批评，学生就会更加厌学。教师一定要学会摸透学生心理，找学生谈话一定要讲究艺术。在课堂教学中，运用鼓励性语言积极评价学生的思考和发现，既充分尊重每个学生的学习愿望，又保护他们的学习热情。对后进生运用鼓励性语言，会使他们克服心理障碍，消除自卑心理，增强自信心。课堂上适时、恰当地运用鼓励性语言，有助于活跃课堂气氛，提高课堂效率。

（三）利用直观启发

教学的直观性是以学生的思维由具体到抽象的发展规律为依据的。化学教学要充分发挥实验、化学与自然现象和生活具有广泛联系的优势。在可能的范围内，尽量让学生去观察、操作，通过生动形象、具体多样的实验现象，强化他们的感知，激发他们探求其中的“奥秘”，还要由近及远地联系学生已有一定感性知识的问题，如燃料的燃烧、铁器生锈、食品的酸败和岩石的风化等，唤起他们的直观联想，引导他们从化学知识的角度去认识这些事实的本质。然后，运用现代化的电教手段，包括幻灯机、投影仪、放映机以及录音和录像设备等。这是开拓直观教材的领域，拓展贯彻直观启发性教学的一个重要方面。最后，各种直观教材都迫切需要语言直观的密切配合。语言直观有利于学生的认识从实验直观和抽象直观向抽象思维转化。比如，用“水乳交融”来形容乳浊液；用“水往低处流”来解释能量最低原理；联系臭鸡蛋的气味来描述H2S的臭味等。这种直观性启发教学，便于学生从具体形象的事物之中了解抽象的道理。

三、 结论

总之，启发式教学可以让学生在教师的引导下，实现自主性探索和发现，并在不断完善知识体系的过程中完成知识的积累，因此高中化学教师应该从教学内容和学生的认知特点出发，在课堂上营造合理的启发氛围，突出学生学习主体地位，并让学生在动脑、动口、动手的学习实践中与教师实现互动，进而实现学生综合素质全面提升的教学目标。

参考文献：

[1] 陶沼灵.启发式教学方法研究综述[J].中国成人教育，2007（4）.

[2] 蒋青.基于创新教育的启发式教学过程设计与实践[J].重庆邮电学院学报（社会科学版），2006（6）.

启发式科学化学实验论文范文第2篇

1 激趣引题, 导入重点

夸美纽斯说:“兴趣是创造一个欢乐光明的教学途径之一”。教师通过创设一定的学习环境, 以唤起学生的学习欲望。这一阶段可直接作为新课导入, 也可以设计在新课导入和进入新知识学习之间的过渡, 但它决不等同于导入过程, 而是启发式教学必不可少的重要一步, 因为它直接牵动着学生发现、探索问题的兴趣。如果教师通过导课能够创设一种有趣的思维意境, 从而刺激学生强烈的好奇心, 无疑会使教学事半功倍。

例如:在讲氢氧化钠的性质时, 可以设计非常有趣的实验:将氢氧化钠固体放入热水中, 水会沸腾起来, 为什么?同学们带着一些问题自己去认识、分析、概括评价一下, 这样一定能激发学生的思维主动性。

这一阶段, 从教育教学目标上, 否定了以传授知识为目标的注入式教学, 变教师讲授知识为学生探求知识, 把教学的基点定位在发展思维和培养能力方面。从教学内容上讲, 老师创设的情景和显现的内容, 必须和教学的重点内容相关联, 但最好不要是结论性的答案, 而是基本结论的一定范围内, 留有空间, 以便充分发展学生探索问题的能力。从教学结构上讲, 这一阶段以学生观察、联想活动为主, 教师通过媒体显示或实物显现, 学生学习的兴奋点。

2 巧妙设疑, 培养思维

心理学认为:激发学生质疑可以集中学生注意力, 提高学习兴趣;可以启发思维、发展智力;可以反馈评价, 调控教师的教学;也可以引导学生的思考方向, 扩大思维广度, 提高思维层次, 但更重要的在于可以让学生学会如何学习, 如何思考, 更好地培养学生的思维能力。

希腊教育学家亚里斯多德讲过一句名言:“思维自惊奇与疑问开始”。日本的课堂提问研究者把提问分为两大类。一类是“徒劳的提问”;另一类是“重要的提问”, 而区别两者的重要标志, 就是看提问是否有效地发展学生的思维能力。设疑要有中心, 要突出重点为;要有启发性和激励性;要有直观性和灵活性;设问还要有系统性和连贯性;由浅入深, 由具体到抽象。以实现学生由“学会”到“会学”的转变。

例如:在讲授氢氧化铝的两性知识时, 教师可以先演示Al (OH) 3分别和HCl、Na OH反应的实验, 然后设疑:为什么Al (OH) 3既能和盐酸反应又能和氢氧化钠反应生成水呢?Al (OH) 3究竟是酸还是碱呢?接下来可以让学生自己阅读教材去解决问题。这样学生的兴趣能较好在得到激发, 并促进学生去认真地研读教材。

“问题”是开启思维和发展思维的源泉。在日本, 一个问题的答案往往不是唯一的, 而是开放式的。这已成为教育家集中研究的问题, 他们认为:“这是未来不断开发新技术人才必须具备的思维模式”。启发式教学模式以发展学生的能力, 提高学生的素质为目的, 传授知识仅仅是实现这一目标的一个过程。引导学生观察、发现、分析、解决问题是课堂教学的轴心, 在教学结构上, 师生之间、学生之间形成一种合作关系, 既可以是师生之间的个别或群体讨论与对话, 又可以表现为学生之间的个别或群体讨论与对话。这一过程是启发式教学的灵魂, 教师要尽可能地有意制造认知过程中的障碍, 如提正反两方面的立论, 故意误导等, 从而使学生在迂回曲折、历经坎坷的多向思维之后, 获得知识。在教学技艺上, 教师要鼓励持各种不同观点的学生, 尊重错误观点的学生, 要注意保护好学生的积极性。

3 释疑导拨, 精心备课

通过精要、生动的讲解, 由此及彼, 由表及里。引导学生逐步接近知识结构。但同时要使学生注意的是教师必须把主要的精力放在捕捉学生学习的障碍和思维的灵感方面, 并及时开导点拨。而不能一味地以自我意识去教导, 而要以学生学习化学的动机, 让学生沿着思维的阶梯, 确保学生能在教师有效的引导下, 自觉地发现知识、掌握知识, 从而调动他们潜在的勇气、胆识, 培养他们的能力。

在这一教学阶段, 教师处于主导角色的位置。因此, 教师的重点应放在如何启发学生的“学”上。所以, 教师必须转变备课只熟悉教参和教材的呆板模式上, 上课时“照本宣科”的轻备课, 重授课的教学思路, 确立重备课, 活课堂的教学思路。而且化学是一门与生活紧密相关的学科, 因此, 上课前应广泛收集现实生活中的各种资料与教材相结合, 设定课堂中使用的教学媒体和教学方法, 并使之与教学内容有机结合起来。扎实、科学、全面的备课, 将会使课堂教学厚积薄发, 游刃有余。

4 重视实验, 鼓励创新

化学是一门以实验为基础的自然科学。教师应改变以传统的实验教学模式, 一切以学生的发展为本。化学实验, 对学生都极具诱惑力, 充分利用实验, 对培养学生的创新意识是极有价值的。在实验教学过程中, 既要重视技能训练同时还要重视创新能力的培养。因此, 应将书本中的一些验证性实验改成探索性实验。从而激发学生求知、探究的欲望, 培养他们自我发现问题、解决问题的能力。但同时要注意:实验时, 教师应根据学生的动手能力, 当前的药品仪器制定方案, 讨论要根据学生的思维特点, 知识基础, 安排好层次与难度, 整体设计不仅要做到有趣、恰当, 还要安全。同时实验探究要合理科学, 问题讨论要有中心、有层次, 要有充分锻炼学生的实验创新能力。

设计性或探索性实验不仅要求掌握一定的化学知识和实验技能, 还要求他们灵活地、创造性地综合运用这些知识与技能。设计性或探索性实验在激发学生的创新欲望、培养他们的意识和创新能力等方面所具有的作用是其它常规实验所无法比拟的。如:学习原电池知识后, 可布置一个课外作业:利用生活中的某些物品自制简易原电池。又如:学习乙炔的实验室制法时, 可以要求学生根据乙炔的反应原理、反应条件和特点, 自己设计一套制取乙炔的实验装置, 这套装置可以参考教材的设计, 但不能与教材完全相同。学生完成后, 再组织学生一起分析、讨论、比较设计方案的可行性和优缺点等。对好的方案特别是有创新的方案, 进行表扬和奖励。鼓励学生创新, 调动学生的创新积极性和主动性。

运用启发式教学模式可以改变传统的课堂教学机械沉闷的现状, 它使整个教学活动呈现出以学生的主体活动为主线, 以教师主导为辅线的动态模式, 让课堂充满生机, 使师生双方处于平等、民主、宽容的“伙伴”关系之中, 真正摆正了教学过程中教师的主导地位和学生的主体地位, 使课堂教学达到理想的效果。

摘要：在化学课堂上采用激趣引题, 导入重点;巧妙设疑, 培养思维;释疑导拨, 精心备课;重视实验, 鼓励创新等启发式教学模式就可较全面地提高学生的化学思维能力, 创新能力, 让教学过程更加得心应手。

启发式科学化学实验论文范文第3篇

摘要：《义务教育化学课程标准（2011年版）》在前言中，全面地论述了义务教育课程的总目标，且把科学探究置于课程的总目标中。本人认为，化学实验因其独特的魅力，可以有效培养和提升九年级学生的科学探究能力。其中，化学实验的引导、改进、设计、运用是培养和提升九年级学生科学探究能力的有效手段。

关键词：科学探究  九年级学生  化学实验  实验能力

《义务教育化学课程标准（2011年版）》在前言中指出：“义务教育阶段的化学教育，要激发学生学习化学的好奇心，引导学生认识物质世界的变化规律，形成化学的基本观念;引导学生体验科学探究的过程，启迪学生的科学思维，培养学生的实践能力。引导学生认识化学、技术、社会、环境的相互关系，理解科学的本质，提高学生的科学素养。”本文结合作者改进人教版九年级化学教材中的实验事例，在理论和实践等方面作一些探讨，目的是改进教学内容，提高学生实验探究能力。

一、通过化学实验的引导，培养学生自主实验的能力

自主性是科学探究的一个基本特征。学生能熟练地进行科学探究，有着浓厚的探究兴趣，可以显著增强他们进行实验的自主性。在化学学习中，魅力最大的就是化学实验。但是多数学生只是对实验过程中的丰富多彩的现象感兴趣，而对科学探究过程则不一定感兴趣，所以在实验过程中必须让学生亲自参与其中。

例如，在人教版九年级化学教材“对蜡烛及其燃烧的探究”实验中，我带领学生将这个实验分三个阶段：点燃前—点燃时—点燃后。其中在探究蜡烛燃烧产物时，我们设计了如下表格：

通过讨论与交流，学生们最终得出结论：蜡烛燃烧时生成了CO2和H2O。

做完这个实验，我又拿出酒精灯并点燃，让学生根据蜡烛燃烧的探究步骤，归纳出酒精燃烧的产物。学生们还针对以上探究过程，进行对比分析，发现了一些新的问题（如，为什么蜡烛燃烧过程中可以看到黑烟，而酒精燃烧时则看不到黑烟呢？）接着他们又提出了假设，并寻找资料进行验证。由此可见，学生们在实验中表现了较强的自主性，并能较熟练地操作新的实验探究。

二、设计改进验证性实验，培养学生的创新精神

化学知识就存在于在我们日常生活和学习之中，当学生认同这一观点时，就会极大地激发并持久保持着化学探究的兴趣，使得科学探究空间无限的延伸。

例如：在人教版九年級化学教材中，学完酸碱指示剂后，我布置了一个探究任务，探究生活中的哪些物质可以做指示剂，大部分学生选择了紫卷心菜作为探究目标。下面是学生设计的实验及实验内容。

【提出问题】紫卷心菜汁液能做酸碱指示剂吗？

【猜想与假设】紫卷心菜汁能做酸碱指示剂

【查阅资料】紫卷心菜汁在不同pH值的溶液中显示的颜色。

【设计实验进行验证】

【得出结论】紫卷心菜汁在不同的酸碱性溶液中可以显示不同的颜色，但不适合做酸碱指示剂。

【反思与评价】学生发言的积极性十分高涨，很快提出了用浓度10%、20%、30%的Na2CO3溶液进行实验，且将两种变为红色和变为绿色的溶液倒在一起，有的变为紫色，有的变为蓝色，学生的思路不断得到拓展，学生的创新热情越来越高。

【表达与交流】生活中其他有色物质，如：胡萝卜汁、紫薯汁、苋菜汁等能否用作指示剂呢？

将九年级化学教科书上的一些验证性实验改为探究性实验，既体现了教师教学行为的多样性，也充分调动了学生学习化学的热情，培养了他们的创新精神。

三、进行验证性实验教学，培养学生的多向思维能力

多向思维是一种立体思维，它告诉我们思考问题可以从多方向、多角度、多层次进行，从而形成解决问题的思路、方法。在思考问题时，善于利用多向思维，可以突破“点—线—面”的限制，从而使思路更加畅通;促进学生善于随机应变，打破常规和定式。

例如，人教版九年级化学教材中，用实验验证酸和碱之间的中和反应，学生设计了许多的实验方案，如下：

方案一 向NaOH溶液中先滴入石蕊溶液，再加入稀盐酸

方案二 向NaOH溶液中先滴入酚酞溶液，再加入稀盐酸

方案三 取NaOH溶液于烧杯中，测其温度为T1，再加入稀盐酸，测其温度为T2

方案四 向稀盐酸中先加入足量的NaOH溶液，再加入铁钉

方案五 向稀盐酸中先入足量的NaOH溶液，再加入Na2CO3固体

方案六 向NaOH溶液中先加少量Na2CO3固体，再滴加稀盐酸

方案七 向NaOH溶液中先入足量的稀盐酸，再滴入酚酞溶液

学生们设计的实验方案数量超过了我的课前设计数量。特别是方案六，我带领学生们做实验，发现此实验方案很难出现预期的现象，若改成定量实验则能达到目的，但又会因此加大难度。我引导同学们对上述几个实验方案进行讨论，结合科学探究实验设计的基本要求，通过对七种实验方案的综合比较、判断，确定了最佳实验验证方案（从操作的简易程度，现象是否明显等诸多方面考虑，方案二为最佳）。

四、实施科学探究实验教学的反思

（一）注意科学探究实验的条件

探究性实验要考虑四个条件：（1）学生对科学探究实验有一定的知识、方法储备;（2）科学探究实验内容不应超过化学课程标准，可以“起点高，落点低”;（3）教师要充分利用课余时间带领学生准备、进行实验。（4）科学探究实验结束后要及时总结反思，并要求学生将实验过程转化为小论文等形式的文字稿。

（二）增加学生动手实验的次数

随着动手实验次数的增加，学生们能很快熟悉科学探究的过程和方式。这样，在探究实验过程中，学生们就能更好地发挥主观能动性，从而更高效地达到实验目的。

（三）鼓励学生寻找实验代用品

我们身边的衣食住行蕴含着丰富的化学知识，教师可增加学生动手实验的机会和次数，发动学生多利用身边的一些日常生活中的物品，来进行课本上的科学探究实验和一些家庭小实验。

总之，学生科学探究能力的培养不是一朝一夕能完成的，必须通过教师长期的课堂教学的渗透和学生亲手实验的全面锻炼，理论结合实践，才能得到满意的结果。

参考文献：

[1]陈进前.改进化学实验教学，培养科学探究能力[J].教学研究，2004（10）：1314.

[2]赵坚志.化学实验方案的设计与创新思维能力培养[J].教学研究，2012（6）：4344.

启发式科学化学实验论文范文第4篇

关键词：改进;化学实验;科学素养

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.12.033

目前的初中化学教学，由于受着很多方面的影响，教师还不太重视化学实验的教学，还不太重视学生科学素质的培养。本文就以沪教版初中化学第四章第一节“燃烧与灭火”为例，谈一谈如何通过改进化学演示实验、改进分组实验、改进家庭实验来培养学生的科学素养。

一、改进演示实验，培养学生的环保意识

化学实验教学不仅可以帮助学生形成化学概念，理解和巩固化学知识，正确掌握实验的基本技能，而且对培养学生能力，实验探究的思路指导都具有重要意义。课本上有许多安排的演示实验不够严谨，产生的有害物质对环境造成污染。这时就需要我们化学教师充分发挥自己的聪明才智，对这些实验进行改进，以更加环保，以此来培养学生的环保意识。

课本第99页“练习与实践”第2题中的实验：通过铜片上的红磷、热水中的白磷没有燃烧，而铜片上的白磷燃烧来验证燃烧的条件。但是该实验白磷燃烧时产生的白烟五氧化二磷会逸散，造成空气污染。鉴于此，笔者设计了如下实验改进。

其中倒扣的小烧杯的作用就是防止五氧化二磷逸散造成空气污染。尽管只是在铜片上罩一个小烧杯，但是弥补了该实验的缺陷。让学生感到实验的改进并不是遥不可及的。培养学生的环保意识是初中生学习化学要具备的科学素养之一。

二、改进分组实验，培养学生的创新精神

著名化学家戴安邦教授曾指出：“化学既要传授化学知识和技术，更要训练科学方法和思维，还要培养学生精神和品德。”在化学分组实验中，培养学生动手的同时，训练学生的思维能力和创新精神。

在学习这一节时，笔者在课前布置了一个任务，让学生以小组为单位，自主设计实验来探究灭火的原理，然后在课堂上进行展示设计的成果，比一比哪组设计的新颖、简单，以此来培养学生的自主、合作、探究能力，从而培养学生的创新精神。

(学生戊)原理：拍打纸箱，冲出的气流带走热量，使温度降到着火点以下。

通过五组同学的课外自主设计和创新，使课堂高潮此起彼伏。不但掌握了灭火的原理还充分展现了学生的创新能力、动手能力，开阔了学生的视野。培养学生的创新精神也是初中生学习化学要具备的科学素养之一。

三、改进家庭实验，培养学生的实践能力

家庭实验是利用家庭中的现有资源来完成的探究教材中的实验的一种形式。它具有简单、方便、易操作等特点，但是却被广大一线化学教师所忽视，而家庭实验能够实现从理论知识向实际运用的转化，能够引导学生灵活运用知识、科学方法、科学精神去解决实际问题，解决新情境中的问题，解释我们社会生活中的一些现象。而寻找替代品完成家庭实验的过程，是一个知识迁移的过程，是一个提高能力的过程，更是一个激发科学情趣，培养学生科学素养的过程。

在学习燃烧的条件前，我布置了两个家庭小实验：一是打开煤气后，调节空气阀门，一会调大，一会调小，观察火焰燃烧现象有什么不同，为什么?二是用扇子扇炉子和烛火，观察着火现象，分析原因。学生听到通过家庭小实验来完成问题，情绪非常高涨，认真在家里做实验，观察现象，分析原因。在第二天化学课上同学们踊跃发言，得出完全燃烧与不完全燃烧的条件：与氧气的量有关。通过观察实验现象得出完全燃烧的必要性。实验虽然简单，但是让学生亲自去实践，亲自去经历，感受了化学的神奇的魅力，学生的学习情感得到了升华。

在课堂上，我又改进了一个蜡烛的先熄灭而后复燃的小实验，让学生再次感受灭火的原理和燃烧的条件，如下图所示。

(学生己)原理：用嘴吹，使温度降到着火点以下。只要满足其中一个条件，即可达到灭火的目的。而此时，迅速凝华的石蜡蒸气即白烟的温度还不是太低，通过打火机的及时点燃，又使其温度达到了着火点，所以看到了蜡烛又复燃的奇观。

当熄灭的瞬间，火苗沿着白烟重又点燃蜡烛，学生一片惊奇声。然后，我又让好奇的同学上台演示，一拨一拨的同学演示以后，课堂再次高潮。学生大胆尝试，勇于实践，大大提高了科学素养。从某种程度上讲，培养学生的实践能力更是初中生学习化学必备的科学素养。

总之，我们化学教师要多动脑筋，以实验为载体，以课堂为主阵地，多实行自主、合作、探究、开放的教学模式，挖掘学生的潜能，让学生成为课堂的真正的主人，改进一些演示实验、分组实验和家庭实验，逐渐提高他们的科学素养。

参考文献

[1] 雍世伟.例谈家庭小实验在导入新课中的独特魅力[J].化学教与学，2015(1)

[2] 杨秀杰.浅谈初中化学教学中科学素养的培养[J]. 黑龙江科技信息，2012(14)

启发式科学化学实验论文范文第5篇

数字化时代，实验方式、实验工具、实验手段越来越智能化，随着时代的发展也越来越贴近生活。实验教学应为学生的发展赋能。为解决传统的科学实验教学中存在的问题，笔者尝试在科学实验中应用开源硬件，将创客教育融入小学科学教学中，并以项目式学习的方式积极开展实验活动。

一、利用开源硬件改进小学科学实验教学的需要

《义务教育小学科学课程标准》强调：“科学学习要以科学探究为核心。”探究既是科学学习的方式，又是科学学习的目的，而实验则是探究的主要方式。传统的实验工具已难以满足当下小学科学实验教学需求。比如，由于存在安全隐患，水银温度计将于2026年全面禁止生产。酒精灯、火柴等实验器具也面临同样的问题。在传统环境下由于实验室工具和设备短缺，并受环境、资源影响，小学科学实验教学的过程和效果都不太理想。

（一）开源硬件与掌控板

开源硬件是与自由及开放原始码软件相同方式设计的计算机和电子硬件。这类计算机和电子硬件的所有设计信息是公开的，学生可借此深入学习和个性化地开发。与开源硬件功能类似的智能设备已经在生活中得到大量应用，如智能家居、智慧校园，这些设备和应用贴近学生的学习和生活。同时，它们在安全性、可拓展性、智能化程度上相较于传统的科学实验工具有了很大提升。小学五、六年级的学生已经具备了一定的图形化编程的知识基础，他们通过选择和使用编程模块，设定相关参数，给模块连线并上传到掌控板等控制器板，便能轻松快速地做好开源硬件使用前的准备。掌控板非常适用于创客教学，它是一款开源的Micro Python微控制器板。通过板载的各类传感器，它能科学地检测得到各种准确可靠的信息，不仅可以用于青少年编程学习，而且是科学实验中非常好用的智能小工具。

（二）使用开源硬件开展科学实验教学的优势

相较传统的实验方式，用开源硬件开展科学实验教学具备以下优势。

1.创设“真实”的科学实验环境

作为数字原住民的当代学生，他们对于信息技术有着天然的亲近感。他们对新技术、新事物充满好奇。教師利用传统的科学技术手段、工具和方法，也能让学生了解科学知识，培养他们的科学精神。面向未来，培养学生解决不可知问题的能力，需要更好的教学方式。教师为学生提供多种实验方式、多种实验工具，让他们自主选择，帮助学生提升面向未来的能力和竞争力，是数字时代教育发展的必然。

巧用开源硬件，既能帮助学生解决存在于科学实验中而又难以用传统方法解决的问题，又能培养学生的创新能力与实践精神。笔者在实验教学中的运用开源硬件，为学生深入探究提供技术支持。正如许知远先生所说：“教育不是首先着眼于实用性的，而是要去‘唤醒’学生的力量，以使他们能在目前还无法预料的未来局势中做出有意义的选择。”

2.提高学生适应数字时代的能力

笔者利用开源硬件开展小学科学实验教学，以跨学科的核心素养和关键能力为载体，指向实验中真实的问题解决，帮助学生对不同学科知识与技能进行整体理解与融合运用。通过科学知识与智能硬件的融合，笔者为学生设置了真实的、有吸引力和复杂的实验问题，培养学生数字化能力，鼓励学生用数字工具分析问题和解决问题，引导学生主动适应数字时代。

3. 培养学生的创新精神和实践能力

教师引导学生使用开源硬件参与科学实验，有助于培养学生的创新精神和实践能力。学生自主选择开源硬件，参与科学实验，改变了传统的按部就班的实验方式，突破了传统科学实验对于实验时间、地点的限制。学生可以使用开源硬件，在合适的地点和时间，根据需要开展科学实验活动，还可以对实验的过程和方法进行改进。

二、小学科学实验教学中掌控板的应用要领

（一）利用传感技术获取实验数据

传统的小学科学实验教学中，学生依赖主观判断和人工采集来获取相关实验数据。比如，对于光线亮度的判断，学生可以通过视觉来感受光线的明暗和强弱，但是对于具体的光线值则难以判断，而大多数小学科学实验室缺乏相应的检测设备。实验者通过掌控板加载的光敏传感器和LED显示屏及模块化的编程软件，可以观察光线强弱的模拟值。学生可以通过前后的数值对比，跟自己的主观判断相互印证，加深对知识的理解。相较于传统方式，学生使用掌控板获取实验数据，更加精准，能够采集到以往难以获取的实验数据。

（二）物联网技术助力实验数据的积累、整理、分析

教师整合掌控板、Mind+和Siot，可以组建一个小型的本地物联网，方便学生在科学实验中收集、整理和分析实验数据。有些科学实验耗时较长，需要长时间的数据采集，可是小学生每天还有其他的学习任务，不可能长时间通过人工的方式采集数据。教师利用掌控板、Mind+和Siot，实现物物相连，赋予每个实验对象以生命，创建本地物联网服务器。系统将动态采集的数据数字化，并生成相应的数据模型，为小学生参与科学实验提供精准的数据支持。

（三）支持项目式学习

项目式学习理念坚持以真实问题驱动教学，注重持续探究和学生核心素养的培养。在小学科学实验教学中，项目式学习越来越多地被教师采用。在传统的实验条件下，由于教学方法和实验工具受限，以及安全考虑，教师对于部分实验教学还是以体验为主，探究则被放在次要位置。“教师演示，学生模仿”，甚至以教师演示来替代学生实验操作是常态。教师借助掌控板等开源硬件可为学生合作探究实验提供技术和硬件支持。由于实验安全性大大提升，教师可以通过问题驱动，引导学生以持续探究的方式参与实验学习。相关物联网技术为学生课后参与小组合作探究提供了硬件和平台支持。

（四）拓展学习时空

传统的小学科学实验教学受制于实验条件和工具，往往只能在科学实验室完成，实验过程跟学生在生活中见到的实际情况有一定的距离。借助掌控板等开源硬件，学生可以根据学习需要，在更多合适的地点和时间开展科学实验活动。实验的场域可以是科学实验室和班级课堂，也可以是校园或郊外等地方。实验的时间也可以从课堂延伸至课后、假期。

（五）促进学科深度融合

掌控板在科学实验中的应用促进了学科深度融合。信息技术与科学在开源硬件领域互融互通，不仅可以促进技术在学生科学学习中的应用，而且可以促进教学环境、教学方式和学习方式的改进。基于真实问题和学习需求的学科深度融合，促进了学生跨学科学习能力和学科核心素养的提升，也为教师的专业成长开辟了路径。以前，科学实验教学中学科之间的融合是浅层次的，比如在实验中使用电子表格记录或录制视频来记录和演示实验等。在掌控板等开源硬件的支持下，学科壁垒被打破，学生可以融合各学科的知识、技能与方法，在实验中探索与解决问题。

三、掌控板在科学实验教学中的应用及分析

（一）精准记录实验环境数据并控制实验环境

在小学科学实验中，使用开源硬件附载的各类传感器，能够更精准、更科学、更快捷地获取实验对象的各种数据，控制实验环境，为科学实验提供技术和数据支撑。以“养蚕”为例，它是小学科学传统的实验项目，教学目标是培养学生的科学精神和态度、动手实践能力和正确的劳动价值观念。以前，学生是以传统的方式养蚕，存在“以喂代养”的问题，实验流于形式，很少深入探究问题。这样的做法不仅与现在工厂现代化养蚕的实际相脱离，而且不利于学生深入开展科学实验活动。笔者引导学生智慧养蚕，基于学生在养蚕过程中遇到的问题，让学生使用掌控板、温湿度传感器、气压温度传感器、物联网环境、智能手机或平板电脑等开展实验。

养蚕实验项目是学校传统的科学实验项目，学生或多或少在养蚕过程中遇到问题。笔者鼓励学生根据蚕的生活习性，分析在养蚕过程中遇到的问题。学生提出的问题集中在两方面：一是对蚕生长环境的营造和监控。蚕的生长发育与环境关系紧密，温度、湿度、空气与气流、光线等因素直接影响蚕的生长发育。二是蚕沙的收集。蚕沙又名蚕屎，是家蚕的粪便，也是一味中药。如何收集蚕沙又保证干净卫生是学生养蚕实验中的难题。针对这些问题，笔者鼓励学生结合已学习的开源硬件知识，提出解决问题的方法，设计方案，并准备相关材料。为解决蚕生长环境的问题，学生使用掌控板、光线传感器、温湿度传感器，实时观察蚕的生长环境，同时在蚕盒上部安装风扇，将蚕盒光强、温度、湿度控制在一个适合蚕生长的范围（如图1）。学生借助掌控板搭建养蚕盒环境监控系统，既可以通过掌控板的OLED屏幕实时了解蚕盒的环境信息，又可以通过掌控板与物联网MQTT（EasyIot）的结合应用，远程了解蚕的生长环境，自动记录蚕生长环境相关数据（如图2和图3）。为解决收集蚕沙的问题，笔者引导学生使用激光切割技术制作双层蚕盒，设计镂空的中间隔板，以便收集蚕沙。

在养蚕实验的教学过程中，笔者借助技术引导学生主动探究，培养他们发现问题、分析问题和解决问题的能力。在实验过程中，笔者坚持科学学科的育人理念，通过问题驱动，将大项目分解成多个小项目，让学生参与实验探究。

（二）支持长周期观察实验活动

在小学科学实验中，有的实验所需测量工具多，测量周期长。如果在实验中融合应用开源硬件，采集到以往小学阶段科学实验中不易测量的相关数据，可为学生提供长期、精准、实时的数据，为深入探究提供技术支持。以“观测天气”为例，以往由于实验时间跨度大，学生需要记录不同天气甚至不同季节的天气数据，操作难度较高。同时，在实验中还需要用到气温计、雨量器、风向风力计、空气质量检测仪等工具，很多学校难以为每个小组配齐配足实验工具。实验者利用掌控板以及光线传感器、温湿度传感器、空气质量传感器、闪电传感器、雨量计、风向风力计等传感器，可以实现智慧化、网络化的长周期天气观察。

为解决“观测天气”实验中遇到的问题，笔者鼓励学生分析问题，并提出智能化的解决方案。学生使用掌控板将其与物联网平台MQTT（EasyIot）联通，借助系统自动收集天气收据，自动传输、存储数据，解决了天气数据记录、存储的问题。同时，使用掌控板自带的温度传感器、光线传感器等，外接空气质量传感器、闪电传感器等，检测校园内的空气质量（如图4和图5），为学习、生活提供便利。掌控板与物联网平台互联互通，能够实现相关数据自动记录和快速查询的功能（如图6）。

在“观测天气”教学过程中，笔者注重实验的持续性和设备、技术的不断更新。在实验过程中，做好指导工作，并充分与学生交流，尊重学生的个性化选择;引导学生通过小组合作完成任务，创设平台，让实验成果对学生的生活有用。

（三）综合解决复杂观察問题

在传统的实验条件下，学生参与复杂的观察实验，需要用到多种实验工具，非常不便。掌控板具有集成化、数字化、智能化、多功能化、系统化以及物联化等特性。在实验中，学生用一块掌控板就可以综合解决复杂的观察问题。这样既能节约准备实验器具的时间，又大大节省实验的经济成本。

在上述两个案例中，笔者既解决了实验中环境数据采集、环境控制、长周期记录等问题，又让学生在面对真实的复杂观察实验时能够充分利用开源硬件解决观察问题。掌控板附载的传感器以及外接的传感器的组合应用，不仅让实验者的触觉、味觉和嗅觉得到延伸，而且能采集到很多用传统的方式难以采集的数据，比如在“观测天气”实验中，实验者还可以用其检测空气质量，采集闪电次数等数据。

四、应用前景

（一）开源硬件将在小学科学实验教学中得到普及和应用

在传统的实验条件下，教学前期，科学教师要做大量的器材准备工作。教师在小学科学教学中应用开源硬件，可大大缩短准备科学实验器材的时间，有效促进科学实验教学的常态化实施。同时，相比传统的科学实验工具，开源硬件更为安全，其应用符合数字时代要加强对学生人文关怀的价值追求，也有利于培养学生解决未来未知问题的能力。随着模块化编程软件的普及，掌控板附载传感器越来越丰富，将会受到越来越多师生的认可和欢迎。

（二）开源硬件的应用让科学实验与学生生活联系更紧密

以掌控板为代表的开源硬件是很好的教学工具。实验教学中应用掌控板可满足数字时代学生对于多元化学习工具选择的需求，符合当代学生的成长经历和需求。它贴近学生当下的生活，又能够为学生未来的生活做准备。掌控板为跨学科的项目式学习提供了有力的平台和工具，可促进学科深度融合和课堂教学变革。

（作者系江苏省常州市雕庄中心小学教师）

启发式科学化学实验论文范文第6篇

摘要：在高校众多的实验室中，运动人体科学实验室是极具特色的一类，此类实验室不仅要为学校的教学和科研服务，还要为更广泛的群体提供健康咨询、运动指导等服务。

关键词：高校 运动人体科学 实验室

运动人体科学实验的主要任务是揭示运动过程中人体形态结构、生理功能和能量代谢变化规律及其适应机制，传授体育保健康复的相关技能，探讨运动中各种生理现象及生理变化不同水平的机制，掌握与运动相关的若干生理指标的测定方法，培养学生的动手操作能力，提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，评定和监控运动人体的机能。

一、运动人体科学实验室建设的主要问题

（一）重视资源配置，忽视资源共享

在运动人体科学高度发展的今天，以往学科分离、各自为政的实验室建设模式已经无法满足运动实践的要求，长期延续的结果必然使运动人体科学的研究与实践面临重大、复杂的障碍。同时，我国高校运动人体科学实验室的研究条件、研究成果、经费水平、建设规模，都与发达国家存在明显差距，即便是在学术传统和基础积累方面，也显得十分薄弱。因此，需要从这一实际情况出发，采用“走出去”和“引进来”相结合的模式来加强专业高效的实验平台建设。

（二）组织机构之间相互独立

在目前高校运动人体科学实验室组织结构中，往往根据专业课程建设的需要，又单独设置不同的实验分支机构。这些机构或分支都不可避免的要从自身的利益出发，强调自身的完整性，而对其他分支的建设情况却较少关注。这就使得实验室的整体建设中资源重复配置严重，实验设备难以得到及时的补充和充分的利用，极大地限制了实验室的资源共享，使学生的实践能力难以得到有效的锻炼。

（三）教学和管理方式落后

高校运动人体科学专业的学生长期以来都存在动手能力差的弊病，这主要是学校长期受“重理论、轻实践”、“重基础、轻实验”思想的束缚，致使实验教学被置于尴尬的境地。一个基本的事实是，运动人体科学实验必须通过“教师讲解 + 学生动手方能实现，封闭的教学模式必将使学与用脱节、知与行不一”。此外，这种落后的教学和管理方式使学科之间、师生之间、理论教师与实验技术人员之间难以相互沟通和融合，对学科的发展和人才的培养极为不利。

二、当前高校运动人体科学实验室建设思考

（一）加强实验室的特色建设

高校运动人体科学实验室是隶属于体育系的基础实验室，它的主要任务是验证运动人体科学相关课程的理论知识，培养体育专业学生的实验操作能力，解决体育活动过程中出现的身体机能、能量代谢以及运动损伤等问题。随着实验室开放工作的实施，它不仅承担着完成实验教学的功能，而且承担着健身活动过程中的身体检测和健身指导等功能。

（二）加强交叉学科建设

在高校，运动人体科学实验室所拥有的仪器设备“大而全、多而贵”，这些资源不但能够应用于运动生理学、运动生物化学、运动生物力学等相关课程中，在其他学科中也能够得到一定的利用。因此，有必要加强实验室资源在学科-学科之间的共享力度，使实验室的外延性功能得到体现，在本学科发展的基础上带动相关学科的进步。

（三）加强实验室的社会功效

运动人体科学实验室实验项目的特色决定了它与社会的千丝万缕的关系，已不仅仅使学生受益,对于指导大众健康与健身也具有重要的意义。通过血压、心电图、尿成分、血糖等项目的检测与分析，评定身体的健康状况，为他们提供身体体质测评、健康监督、健身等生理学问题咨询，同时根据他们各自的身体状况，尤其对于高血压、心脏病、糖尿病、动脉粥样硬化等特殊人群，提供有针对性地锻炼方案，即运动处方，全面指导大众健身，推动全民健身计划的实施。运动人体科学实验室除具有指导大众健身的功效外，对于指导高水平运动员的训练也具有重要作用，通过测定运动员心肺功能、运动前后的血乳酸浓度变化及尿蛋白的检测，可以评定运动员的运动能力和运动后的恢复能力，从而判断运动员的发展潜力，一方面可以制定有效的训练处方，另一方面也为运动员的选材提供了测试标准。

（四）加强实验室开放力度

实验室开放是目前我国高校实验室改革和发展的大趋势，实验室作为教学、科研和为社会服务的基础，对提高人才培养质量，促进学科建设具有重要意义。本着适应素质教育的需要，为学生实践能力和创新能力培养创造有利条件，在原有实验室开放的基础上，选择一批有利于学生实践能力和创新能力提高，对学生有吸引力，基础条件较好的实验，提供一定的经费支持，在实验内容、时间和条件等方面都有保证的情况下，面向广大学生开放，为学生提供实验条件，鼓励学生积极参与各种创新实践活动。

（五）加强运动人体科学实验人才培养

运动人体科学实验室在配备专职实验人员，新转入教师时，必须经过一年的培训，考核通过后才能上岗。鼓励青年教师继续深造，每年定期组织教师开展教研活动，参加学术研讨、考察学习，并主持、参与高水平研究项目，提高师资队伍的整体水平。加强思想道德教育，弘扬科学精神，坚持实事求是，克服浮躁心理，端正学风，勤奋治学，强化服务意识和团队精神。

目前，高校运动人体科学实验室的建设已具备一定的基础，还需要进一步加大开放力度，在保证教学的同时，加强开放，实现资源共享，以开放促建设，以建设促发展，全面提升运动人体科学实验室的水平。

参考文献：

[1]段立军.高校运动人体科学实验室建设探究[J].实验室研究与探索,2012,31(4 )

[2]王 红.高校运动人体科学实验室资源共享的实践与思考[J].实验室研究与探索，2009，28( 11)

[3]陈 华.略谈运动人体科学实验室的建设与管理[J].体育科学研究，2006, 6

[4]王 红.运动人体科学实验室资源共享的实践探索[J].实验室科学与技术，2009,4

[5]邢晓冬,王文燕,陈晨等.论高校运动人体科学实验室的建设改革[J].内蒙古民族大学学报(自然科学版),2007, 22(6)