時(shí)間：2023-08-23 16:34:33
序論：在您撰寫震撼的科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開(kāi)闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
培養(yǎng)學(xué)生能力是現(xiàn)代教育的主要標(biāo)志和根本任務(wù)。科學(xué)成為未來(lái)世紀(jì)的中心學(xué)科，更應(yīng)重視對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)教學(xué)的主要內(nèi)容，是科學(xué)老師常用的教學(xué)手段 ，也是學(xué)生學(xué)好科學(xué)的有效方法。所以，以科學(xué)實(shí)驗(yàn)為突破口，探索一條培養(yǎng)學(xué)生能力的有效途徑是必要的，也是可行的。在我國(guó)，現(xiàn)行中學(xué)教材中的科學(xué)實(shí)驗(yàn)大多是照方抓藥式的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，啟發(fā)性、探索性不強(qiáng)，影響了對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)。有些實(shí)驗(yàn)成功率又不高，更抑制了學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的積極性。
傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
中學(xué)生所做過(guò)的絕大多數(shù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)都是教材中預(yù)先設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生只是通過(guò)實(shí)際操作，觀察一下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出事先已確定的結(jié)論。這各實(shí)驗(yàn)，我們稱之為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)行科學(xué)教材中安排的實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生形成、理解、鞏固所學(xué)的科學(xué)知識(shí)有一定的作用。但由于實(shí)驗(yàn)安排始終處于概念理論的領(lǐng)隊(duì)地位，僅僅作為驗(yàn)證科學(xué)知識(shí)的手段，而缺乏對(duì)知識(shí)信息作縱向和橫向的反饋，因此有可能阻礙學(xué)生創(chuàng)造思維的發(fā)展，不利于能力的培養(yǎng)。
與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相對(duì)應(yīng)的是自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，這種實(shí)驗(yàn)只給出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，由學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、選擇實(shí)驗(yàn)器材、藥品、確定實(shí)驗(yàn)步驟、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的延續(xù)和發(fā)展，是克服學(xué)生普遍存在的理論高分，實(shí)驗(yàn)低能的有效手段。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是一個(gè)動(dòng)手動(dòng)腦、培養(yǎng)學(xué)生多方面能力的過(guò)程，是尋方治病的過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中常常會(huì)有出人意料的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和心理感覺(jué)，學(xué)生興趣盎然。同時(shí)也會(huì)遇到挫折和失敗，這也是對(duì)學(xué)生進(jìn)行挫折教育、發(fā)展學(xué)生非智力因素的一種有效手段，這也是我們現(xiàn)代教育中所必須的。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的定義界定和作用
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)課題所提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，讓學(xué)生在已有的科學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能技巧的基礎(chǔ)上，選擇恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)方案來(lái)解決問(wèn)題的過(guò)程。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的課題一旦提出，學(xué)生作為認(rèn)識(shí)主體必定要經(jīng)歷思考步驟（想法）和操作步驟（做法）兩個(gè)科學(xué)認(rèn)識(shí)過(guò)程。即首先需要分析課題所希望得到的科學(xué)事實(shí)是什么，再依次選取欲得到這些事實(shí)應(yīng)采取的正確方法，所使用的儀器設(shè)備，應(yīng)控制的外界條件，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析評(píng)估等等，這一系列的思考步驟為認(rèn)識(shí)主體指明和制定了正確的認(rèn)識(shí)方向和道路，是主體順利達(dá)到科學(xué)認(rèn)識(shí)目的的主觀手段和工具。而作為操作步驟則為主體提供具體的行為方法途徑，是主體順利達(dá)到科學(xué)目的的現(xiàn)實(shí)手段和工具。因此，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)這一方法的實(shí)施恰恰就是借助于問(wèn)題情境下，思考步驟和操作步驟兩方面的強(qiáng)化實(shí)踐，使學(xué)生在科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)中有效地提高解決問(wèn)題的能力，從而有效地落實(shí)中學(xué)科學(xué)教學(xué)大綱中所提出的“要重視能力培養(yǎng)和科學(xué)方法教育”的要求。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)目標(biāo)
對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、方法、裝置的進(jìn)一步完善，會(huì)提出改進(jìn)意見(jiàn)；
對(duì)于給出的各種方案，能分析和優(yōu)選出最佳實(shí)驗(yàn)方案； 綜合運(yùn)用已學(xué)過(guò)的科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)基本技能，根據(jù)確定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，自行設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證結(jié)論，得出規(guī)律，探索新知識(shí)，解決新問(wèn)題。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)推廣存在的難題
1．由于僅限于現(xiàn)行科學(xué)教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探討，缺乏對(duì)國(guó)內(nèi)外各種有關(guān)資料的收集、驗(yàn)證和篩選工作，因此從培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)的高度來(lái)看，尚缺乏整體研究。
2．升學(xué)率的牽制，大面積推廣受阻。
3．課時(shí)安排，老師的能力及實(shí)驗(yàn)室的配置也存在矛盾。
盡管如此，鑒于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)這一教學(xué)方法對(duì)提高學(xué)生解決問(wèn)題能力的實(shí)際作用，它應(yīng)該是科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革方向之一。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)的幾點(diǎn)說(shuō)明
1．在平行班中進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果是試驗(yàn)班與對(duì)照班相比，學(xué)生的自學(xué)能力、思維能力、觀察能力、動(dòng)手能力及意志品質(zhì)等方面均強(qiáng)于對(duì)照班。中考中試驗(yàn)班的同學(xué)實(shí)驗(yàn)題失分率明顯降低。
2．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)給學(xué)生創(chuàng)造了一個(gè)良好的學(xué)習(xí)氛圍和最佳的學(xué)習(xí)心境，大大提高了學(xué)習(xí)效率。尤其是設(shè)計(jì)“失敗實(shí)驗(yàn)”，經(jīng)過(guò)“失敗—成功”的多次反復(fù)，對(duì)學(xué)生的震撼力深刻、持久。在這一過(guò)程中，學(xué)生獲得了科學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)了能力，促進(jìn)了身心發(fā)展，培養(yǎng)了良好的意志品質(zhì)和實(shí)事求是、勇于探索的精神。同時(shí)使學(xué)生受到科學(xué)研究方法的訓(xùn)練，對(duì)他們以后的工作和學(xué)習(xí)都打下一定的基礎(chǔ)。
一、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
中學(xué)生所做過(guò)的絕大多數(shù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)都是教材中預(yù)先設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生只是通過(guò)實(shí)際操作，觀察一下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出事先已確定的結(jié)論。這種實(shí)驗(yàn)，我們稱之為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)行傳統(tǒng)科學(xué)教材中安排的實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生形成、理解、鞏固所學(xué)的科學(xué)知識(shí)有一定的作用，但由于實(shí)驗(yàn)安排始終處于概念理論的領(lǐng)隊(duì)地位，實(shí)驗(yàn)僅僅作為驗(yàn)證科學(xué)知識(shí)的手段，而缺乏對(duì)知識(shí)信息作縱向和橫向的反饋，因此會(huì)阻礙學(xué)生創(chuàng)造思維的發(fā)展，不利于能力的培養(yǎng)。
與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相對(duì)應(yīng)的是自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，這種實(shí)驗(yàn)只給出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、選擇實(shí)驗(yàn)器材、藥品、確定實(shí)驗(yàn)步驟、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的延續(xù)和發(fā)展，是克服學(xué)生普遍存在的理論高分、實(shí)驗(yàn)低能的有效手段。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是一個(gè)動(dòng)手動(dòng)腦、培養(yǎng)學(xué)生多方面能力的過(guò)程，是尋方治病的過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中常常會(huì)有別有天地的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和心理感覺(jué)，學(xué)生興趣盎然。同時(shí)學(xué)生也會(huì)遇到挫折和失敗，這也是對(duì)學(xué)生進(jìn)行挫折教育、發(fā)展學(xué)生非智力因素的一種有效手段，這也是我們現(xiàn)代教育中所必須的。
二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的定義界定和作用
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)課題所提出的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，讓學(xué)生在學(xué)得的科學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能技巧的基礎(chǔ)上，選擇恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)方案來(lái)解決問(wèn)題的過(guò)程。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的課題一旦提出，學(xué)生作為認(rèn)識(shí)主體必定要經(jīng)歷思考步驟（想法）和操作步驟（做法）兩個(gè)科學(xué)認(rèn)識(shí)過(guò)程。
首先需要分析課題所要得到的科學(xué)事實(shí)是什么，再依次選取欲得到這些事實(shí)應(yīng)采取的正確方法，所使用的儀器設(shè)備，應(yīng)控制的外界條件，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析評(píng)估等等，這一系列的思考步驟為認(rèn)識(shí)主體指明和制定了正確的認(rèn)識(shí)方向和道路，是主體順利達(dá)到科學(xué)認(rèn)識(shí)目的的主觀手段和工具。作為操作步驟則是為主體提供具體的行為方法途徑，是主體順利達(dá)到科學(xué)目的的現(xiàn)實(shí)手段和工具。因此，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)這一方法的實(shí)施恰恰就是借助于問(wèn)題情境下，思考步驟和操作步驟兩方面的強(qiáng)化實(shí)踐，使學(xué)生在科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)中有效地提高解決問(wèn)題的能力，從而也就有效地落實(shí)中學(xué)科學(xué)教學(xué)大綱中所提出的“要重視能力培養(yǎng)和科學(xué)方法教育”的要求。
三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)目標(biāo)
1. 對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、方法、裝置的進(jìn)一步完善，會(huì)提出改進(jìn)意見(jiàn)； 2. 對(duì)于給出的各種方案，能分析和優(yōu)選出最佳實(shí)驗(yàn)方案；
3. 綜合運(yùn)用已學(xué)過(guò)的科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)基本技能，根據(jù)確定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，自行設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證結(jié)論，得出規(guī)律，探索新知識(shí)，解決新問(wèn)題。
四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的幾點(diǎn)說(shuō)明
1．在平行班中進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果是試驗(yàn)班與對(duì)照班相比，試驗(yàn)班學(xué)生的自學(xué)能力、思維能力、觀察能力、動(dòng)手能力及意志品質(zhì)等方面均強(qiáng)于對(duì)照班。中考時(shí)試驗(yàn)班學(xué)生實(shí)驗(yàn)題失分率明顯降低。
2．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)給學(xué)生創(chuàng)造了一個(gè)良好的學(xué)習(xí)氛圍和最佳的學(xué)習(xí)心境，大大提高了學(xué)習(xí)效率 。尤其是設(shè)計(jì)“失敗實(shí)驗(yàn)”，經(jīng)過(guò)“失敗—成功”的多次反復(fù)，對(duì)學(xué)生的震撼力深刻、持久。在這一過(guò)程中，學(xué)生獲得了科學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)了能力，促進(jìn)了身心發(fā)展，培養(yǎng)了良好的意志品質(zhì)和實(shí)事求是勇于探索的精神。同時(shí)使學(xué)生受到科學(xué)研究方法的訓(xùn)練，對(duì)他們以后的工作和學(xué)習(xí)都打下一定的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)；新穎；學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)
中圖分類號(hào)：G630 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-2851（2013）-07-0232-02
所謂新穎，本意是指新生的帶芒的谷穗，現(xiàn)引申指新鮮而別致（據(jù)《高級(jí)漢語(yǔ)詞典》）。本文所指的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新穎性取其新鮮之意。
新穎的事物可以引起學(xué)生的定向探究反射。明朝的教育家王陽(yáng)明曾說(shuō)過(guò)：“今教童子，必使其趨向鼓舞，中心喜悅，則其進(jìn)自不能已。”要誘發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，就是要激起這種受“鼓舞”而不能自已的求進(jìn)體驗(yàn)。教學(xué)內(nèi)容與手段的不斷更新變化，可以不斷引起學(xué)生的探究意識(shí)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲。[1]
科學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是科學(xué)教學(xué)的重要組成部分。成功的實(shí)驗(yàn)教學(xué)能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，引導(dǎo)學(xué)生最大限度地發(fā)揮積極、創(chuàng)新的主體性，是實(shí)施和落實(shí)科學(xué)教學(xué)目的的有效保證。什么樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)能成功激趣呢？筆者認(rèn)為關(guān)鍵是兩個(gè)字：新穎。
對(duì)于科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從某種角度來(lái)看，有三個(gè)重要的要素，即：實(shí)驗(yàn)教學(xué)參與者、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)環(huán)境。這三個(gè)要素可以在不同層次，不同角度進(jìn)行組合，從而產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)整體的新穎性。
下面將從三要素角度來(lái)探討科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新穎性問(wèn)題。
一、從實(shí)驗(yàn)教學(xué)參與者的角度探討實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新穎性
科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的參與者指科學(xué)實(shí)驗(yàn)操作者、指導(dǎo)者和所有觀察該實(shí)驗(yàn)的人，一般是指教師和學(xué)生，但也有例外（比如：當(dāng)教師在課堂上播放一段科學(xué)實(shí)驗(yàn)錄像時(shí)，實(shí)驗(yàn)的參與者除師生外還包括錄像中的操作員）。因此，從參與者的角度看，科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新穎性可以通過(guò)改變參與者各成分的主導(dǎo)性地位來(lái)體現(xiàn)。
按照實(shí)驗(yàn)操作者的不同，科學(xué)實(shí)驗(yàn)可分為演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)。演示實(shí)驗(yàn)是由教師進(jìn)行表演和示范操作，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察和思維的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)是由學(xué)生親自動(dòng)手做的實(shí)驗(yàn)，它是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和能力，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度和學(xué)習(xí)科學(xué)方法的重要的教學(xué)形式。[2]一般情況下，新課引出的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)都安排為演示實(shí)驗(yàn)，而學(xué)生實(shí)驗(yàn)則安排在章節(jié)結(jié)束后，用于復(fù)習(xí)鞏固所學(xué)內(nèi)容。這樣的安排有一定的合理性，但不能一成不變。負(fù)責(zé)的教師都會(huì)課前經(jīng)過(guò)認(rèn)真的準(zhǔn)備，在演示時(shí)按先前設(shè)計(jì)好的步驟逐一展示，領(lǐng)著學(xué)生觀察現(xiàn)象，然后順利地得出結(jié)論。這看起來(lái)似乎很有效：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，學(xué)生提起了興趣，而且得到了該得到的結(jié)論。但仔細(xì)想想：實(shí)驗(yàn)是誰(shuí)設(shè)計(jì)的？誰(shuí)在選擇實(shí)驗(yàn)條件的控制？誰(shuí)迫切地希望實(shí)驗(yàn)順利？實(shí)驗(yàn)成功后誰(shuí)最開(kāi)心？關(guān)于實(shí)驗(yàn)展開(kāi)的一系列問(wèn)題的答案竟然都是老師，而不是實(shí)驗(yàn)教學(xué)最中心的主體——學(xué)生，這難道不是最大的問(wèn)題嗎？如果總是照搬教材并由教師“壟斷”著演示實(shí)驗(yàn)，那么學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)軇?dòng)性將得不到很好的體現(xiàn)。盡管有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也能激起學(xué)生興趣，但那是低水平階段的，是短暫的、盲目的，只能成為“有趣”。時(shí)間一長(zhǎng)，甚至剛下課，這種短暫興趣便會(huì)煙消云散。只有在學(xué)生自己的實(shí)踐中鍛煉發(fā)展起來(lái)的有趣才能成為樂(lè)趣，或更進(jìn)一步成為志趣——高水平的興趣。我們的可以做的嘗試是改變某些演示實(shí)驗(yàn)的操作者，讓學(xué)生來(lái)完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作或其中的一部分。當(dāng)然教師要充分考慮好以下問(wèn)題：本實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生做是否足夠安全，是分成幾組學(xué)生實(shí)驗(yàn)還是派代表上去做，代表是隨機(jī)點(diǎn)還是輪流或指定，等等。然后，要有一定的提前時(shí)間讓學(xué)生預(yù)習(xí)，在學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作中及時(shí)做出積極反饋和指導(dǎo)。另一方面，在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，教師也不是觀旁者或監(jiān)督員，而是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主導(dǎo)者，應(yīng)該積極主動(dòng)地進(jìn)行觀察和指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)工作，巡行于各學(xué)生處觀察其操作是否規(guī)范，觀察現(xiàn)象是否認(rèn)真，是否如實(shí)記錄數(shù)據(jù)。如果出現(xiàn)大部分學(xué)生都存在困難的操作，教師可以再次充當(dāng)操作者的身份，對(duì)該步驟進(jìn)行演示。
教師和學(xué)生在特定實(shí)驗(yàn)中的角色反串有時(shí)會(huì)起到意想不到的效果。
二、從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的角度探討實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新穎性
科學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括科學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)象（即科學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中被實(shí)驗(yàn)者變革的物質(zhì)對(duì)象）和科學(xué)實(shí)驗(yàn)手段?！案鶕?jù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的和實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)層次上的不同要求，又可把科學(xué)實(shí)驗(yàn)手段劃分為：科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本科學(xué)手段和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)代化科學(xué)手段兩大類型?！盵3]前者通常是指科學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器、工具和設(shè)備；后者主要是指質(zhì)普法、熒光法、吸收光度法、放射科學(xué)分析法等等一些新的實(shí)驗(yàn)手段和分析技術(shù)。
1.從實(shí)驗(yàn)對(duì)象上增加新穎性
實(shí)驗(yàn)對(duì)象一般都是以已知的面貌出現(xiàn)的，比如要驗(yàn)證O2的氧化性時(shí)，教師會(huì)提供碳、硫、鐵；要學(xué)習(xí)稀硫酸的性質(zhì)時(shí)，教師會(huì)準(zhǔn)備好銅片、鋅、氧化銅等物質(zhì)。
有時(shí)不告知某一實(shí)驗(yàn)對(duì)象會(huì)起到設(shè)置懸念的效果。在初三進(jìn)入實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)階段后，我設(shè)計(jì)了一節(jié)實(shí)驗(yàn)探究課：請(qǐng)同學(xué)們幫我鑒定一瓶掉了標(biāo)簽的白色粉末（只知道是一種純凈物）。當(dāng)時(shí)我提供了PH試紙、蒸餾水、鑒別物質(zhì)常用的酸、堿、鹽以及常用玻璃儀器等物質(zhì)。面對(duì)這種一無(wú)所知的“白粉”，學(xué)生的第一反應(yīng)是不知從何下手。但幾秒鐘的沉思后，有人打破了僵局：“先測(cè)測(cè)酸堿性！”仿佛是一語(yǔ)道破了天機(jī)，學(xué)生的思維一下打開(kāi)了?！跋扔谜麴s水試試溶解性，取溶液做性質(zhì)實(shí)驗(yàn)?！薄胺謩e檢驗(yàn)陰離子和陽(yáng)離子?！逼綍r(shí)學(xué)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)一點(diǎn)一點(diǎn)都用起來(lái)了，爭(zhēng)先恐后地。我按學(xué)生提出的點(diǎn)子，征求了各步先后順序的大致安排，逐一請(qǐng)不同的學(xué)生上講臺(tái)操作、驗(yàn)證，并一起得出結(jié)論。學(xué)生體會(huì)到自己的設(shè)想與實(shí)驗(yàn)的差異，當(dāng)最終推出這種物質(zhì)中含有Ba2+和Cl-時(shí)，很多學(xué)生都興奮地說(shuō)：“是氯化鋇”。
2.從科學(xué)實(shí)驗(yàn)手段上增加新穎性
基于中學(xué)教學(xué)條件的限制，對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)手段上增加新穎性的實(shí)際操作可以從改變實(shí)驗(yàn)儀器方面著手。一種方法是購(gòu)置、使用一些新鮮的儀器。另一種方法是把日常生活中常能見(jiàn)到的器具“移植”到科學(xué)實(shí)驗(yàn)中來(lái)，比如用針筒做二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)的容器；用“娃哈哈”瓶做氫氧爆炸容器等。也可以利用常見(jiàn)的科學(xué)儀器，進(jìn)行組裝后以新的形式出現(xiàn)。這些創(chuàng)新不僅能彌補(bǔ)原有儀器的缺陷，同時(shí)能帶給學(xué)生新鮮感，并成為引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新的最好實(shí)例。
初中科學(xué)八年級(jí)上第二章、第二節(jié)是“大氣壓與人類生活”，教材中安排了一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)是用帶橡皮球的玻璃罐吸皮膚，我備課時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)中會(huì)存在一定的困難：如何解釋大氣壓與人體內(nèi)部的氣壓不同，并且學(xué)生的注意力會(huì)分散。我從實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行了如下改進(jìn)。把人體用一個(gè)彩色氣球代替，氣球吸進(jìn)玻璃罐的程度很深入，并且學(xué)生也容易分析球內(nèi)的氣壓與外界的大氣壓之間的差異。同時(shí)我還用集氣瓶來(lái)代替撥火罐實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象明顯。本實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)引起了學(xué)生的很大興趣，讓他們感覺(jué)到學(xué)以致用的可行性和有效性。實(shí)驗(yàn)如下圖：
三、從實(shí)驗(yàn)環(huán)境的角度探討實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新穎性
學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境有校內(nèi)環(huán)境和校外環(huán)境之分。
1.從校園外部環(huán)境設(shè)置科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新穎性
一般的教學(xué)都發(fā)生在校內(nèi)，所以發(fā)生在校園外的實(shí)驗(yàn)教學(xué)本身就帶上了新穎性。這方面的落實(shí)，新教材上一些家庭小實(shí)驗(yàn)的增設(shè)提供了有效的材料，比如冰袋的制作等。然而，不可否定的事實(shí)是，絕大多數(shù)的中學(xué)生家中不會(huì)備有科學(xué)藥品和儀器，學(xué)校在這方面也無(wú)力滿足每個(gè)學(xué)生的需求。
那么，是不是就只能放棄呢？答案當(dāng)然是否定的，我們可以設(shè)計(jì)一些學(xué)生用家里的日用品就能完成的、安全有趣的實(shí)驗(yàn)。比如結(jié)合碳酸鈣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)及學(xué)生對(duì)雞蛋殼成分的了解，可以布置這樣的家庭小實(shí)驗(yàn)：雞蛋放入醋中，放置一天，用手去感覺(jué)外殼的變化。甚至有條件讓家長(zhǎng)買來(lái)大河蚌，把里面的珍珠取出來(lái)可以與醋反應(yīng)。
2.從校園內(nèi)部環(huán)境設(shè)置科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新穎性
發(fā)生在校園內(nèi)部的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境可以按時(shí)間段分為科學(xué)課堂內(nèi)的環(huán)境和課外活動(dòng)的環(huán)境。
科學(xué)課堂內(nèi)可以結(jié)合教學(xué)實(shí)際需要營(yíng)造不同氛圍：利用多媒體的靈活性、強(qiáng)表現(xiàn)性、高容量等優(yōu)點(diǎn)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣；利用精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題促進(jìn)學(xué)生深入淺出地思考問(wèn)題；要求學(xué)生獨(dú)立思考或是通過(guò)合作學(xué)習(xí)等等。在種種不同形式的教學(xué)環(huán)境創(chuàng)設(shè)中，要注意的一點(diǎn)是：我們不是要營(yíng)造安靜或活潑熱鬧的表面環(huán)境，我們要的是能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)能動(dòng)性的環(huán)境。
課外活動(dòng)中，也存在創(chuàng)設(shè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)情景的可能。在一次“珍愛(ài)生命——遠(yuǎn)離艾滋”主題班會(huì)上，為了形象地表示艾滋病在其有效的傳播途徑中的傳播速度，我讓學(xué)生做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：20位學(xué)生將20杯水（其中一杯含酚酞，象征艾滋病患者）互相摻和，幾個(gè)來(lái)回后逐杯滴加NaOH溶液，變紅的象征已染上艾滋病。實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單，結(jié)果卻深入人心，學(xué)生震撼很大，收到了較好的實(shí)驗(yàn)效果。
科學(xué)教學(xué)的基本特征是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在中學(xué)科學(xué)教學(xué)中起著極為重要的作用。實(shí)驗(yàn)不僅僅是一種為學(xué)生提供感性認(rèn)識(shí)的直觀手段，還是激發(fā)學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生探究意識(shí)和創(chuàng)新精神的有效途徑和方法。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新穎性是實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)揮作用的關(guān)鍵。本文僅結(jié)合作者的教學(xué)實(shí)踐，提出了科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新穎性的思考角度，同時(shí)力求探討判斷實(shí)驗(yàn)新穎性的依據(jù)。事實(shí)上要做到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新穎性本身就需要?jiǎng)?chuàng)新，這是一個(gè)復(fù)雜而艱巨的課題，有待于在今后的教學(xué)工作中不斷摸索和完善。
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楹我豢盼佬塹姆⑸洌引發(fā)了這么大關(guān)注？這要從其魔法般的特性說(shuō)起。
大約一百多年前，我們生活在一個(gè)很“經(jīng)典”的宇宙里，一切都合乎常情，沒(méi)有什么奇怪表現(xiàn)。隨后，量子理論出現(xiàn)了。
突然間，事物的表現(xiàn)不再總是合乎一個(gè)理性的人的料想了。在微觀尺度上，一個(gè)粒子可以同時(shí)處于兩個(gè)地方，甚至可以同時(shí)向兩個(gè)不同的方向運(yùn)動(dòng)。而且粒子之間可以互相糾纏―通過(guò)某種方式即時(shí)地遠(yuǎn)程感知、影響對(duì)方。
起源于1900年的普朗克量子力學(xué)，描述了這些看似魔法的物理現(xiàn)象。這套理論不斷獲得實(shí)驗(yàn)支持，在一百多年里催生了許多重大發(fā)明――原子彈、激光、晶體管、核磁共振等，改變了世界面貌。
量子信息技術(shù)是量子力學(xué)的最新發(fā)展。其中，用這一技術(shù)有望打造“不可攔截”的密鑰，讓通信高度保密。而未來(lái)的量子計(jì)算機(jī)，可能會(huì)比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)快億萬(wàn)倍。這些特性看似魔法，未來(lái)卻會(huì)成為尋常事。
中國(guó)此次發(fā)射量子衛(wèi)星的主要任務(wù)是，執(zhí)行星地高速量子密鑰分發(fā)、廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)、星地量子糾纏分發(fā)以及地星量子隱形傳態(tài)等多項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)。這都是量子信息技術(shù)的最前沿研究，自然舉世矚目。
但是，要讓看似魔法的效果真正實(shí)現(xiàn)，還需要長(zhǎng)期艱苦卓絕的努力。因?yàn)椋慊A(chǔ)科學(xué)研究，需要耐得住寂寞、甘坐冷板凳以及長(zhǎng)期的積累。
量子、引力波等許多看似枯燥無(wú)味或高深難懂的基礎(chǔ)研究，之所以吸引全球各主要國(guó)家持之以恒地研究投入，正在于它們都有著引發(fā)魔法般巨變的前景。量子力學(xué)已經(jīng)引發(fā)了社會(huì)巨變。例如，電磁波的發(fā)現(xiàn)最終使人類有了無(wú)線電通信和手機(jī)，在狹義相對(duì)論中質(zhì)能關(guān)系理論的指導(dǎo)下，科學(xué)家最終制造出了原子彈、氫彈和核反應(yīng)堆，衛(wèi)星定位等技術(shù)也借助了狹義相對(duì)論的知識(shí)?；A(chǔ)科學(xué)研究可以帶給人類什么？它帶給人類無(wú)窮的可能。前沿基礎(chǔ)研究，探索的是“魔法”的奧秘，必將帶來(lái)社會(huì)進(jìn)步。
在今年引力波發(fā)現(xiàn)后，美國(guó)麻省理工學(xué)院校長(zhǎng)拉斐爾?賴夫的公開(kāi)信中的一段話發(fā)人深?。骸盎A(chǔ)科學(xué)研究往往是艱苦的、嚴(yán)謹(jǐn)且緩慢的，但不要忘記，它又是震撼性的、革命性的和具有催化作用的。如果沒(méi)有基礎(chǔ)科學(xué)，最好的設(shè)想就無(wú)法得到改進(jìn)，‘創(chuàng)新’也只能是修修補(bǔ)補(bǔ)。只有基礎(chǔ)科學(xué)進(jìn)步，社會(huì)才能進(jìn)步?！?/p>
本人任教的學(xué)校中，學(xué)生普遍對(duì)科學(xué)及技術(shù)有濃厚的興趣和好奇心。為了讓學(xué)生在課余時(shí)間參與有趣的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，從而提升他們對(duì)學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，本人于數(shù)年前已開(kāi)始在學(xué)校內(nèi)舉辦“科學(xué)實(shí)驗(yàn)工作坊”，并由科研特工隊(duì)負(fù)責(zé)協(xié)助示范及帶領(lǐng)活動(dòng)。經(jīng)過(guò)本人與科研特工隊(duì)約2個(gè)月的商討，我們的探索終于有了成果。我們把4個(gè)能施展“魔法”的科學(xué)實(shí)驗(yàn)做了創(chuàng)新及改良，并設(shè)計(jì)了一個(gè)活動(dòng)方案。我們希望能通過(guò)此活動(dòng)，讓全校學(xué)生體會(huì)科學(xué)的奧妙，并于校園內(nèi)凝聚研習(xí)科學(xué)的氣氛。于是，我向校長(zhǎng)提交計(jì)劃書，建議沖出傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室，走到校園的操場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，并與校長(zhǎng)詳述活動(dòng)的理念和可行性，結(jié)果成功取得校長(zhǎng)的批準(zhǔn)和無(wú)限量支持。
活動(dòng)內(nèi)容與過(guò)程
概況
活動(dòng)對(duì)象為全校中一級(jí)至中六級(jí)學(xué)生，所涉及的人數(shù)約為1000人。活動(dòng)日期為2011年5月26日至5月27日；活動(dòng)地點(diǎn)是學(xué)校風(fēng)雨操場(chǎng)；形式是在操場(chǎng)內(nèi)設(shè)置攤位，展示4個(gè)能施展“魔法”的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，并由科研特工隊(duì)帶領(lǐng)全校學(xué)生參與活動(dòng)。4個(gè)能施展“魔法”的科學(xué)實(shí)驗(yàn)為隱形墨水、牙簽水上漂、反斗沙桶和水柱識(shí)轉(zhuǎn)彎。
有關(guān)科學(xué)原理
隱形墨水?！半[形墨水”其實(shí)是酚酞溶液。由于酚酞溶液是無(wú)色的，所以我們不能看到用酚酞溶液所寫在紙上的字或符號(hào)。但是只要用蘸有氫氧化鈉溶液的毛筆在紙上輕輕一掃，酚酞溶液會(huì)由無(wú)色轉(zhuǎn)為粉紅色，隱藏的信息就會(huì)忽然現(xiàn)形，效果如同魔法一樣。
牙簽水上漂。肥皂或洗潔精的成分含有表面活性劑，可以使水的表面張力減弱。所以牙簽沾了肥皂或洗潔精的那一端，附近水面的表面張力比較弱，另一端水面的表面張力相對(duì)比較強(qiáng)，因此牙簽就被張力較強(qiáng)的那方牽引而自動(dòng)前進(jìn)了，效果非常震撼。
反斗沙桶。固體的沙子也會(huì)產(chǎn)生浮力，但沙子的流動(dòng)性不像液體那么好，因此需要敲打沙桶的邊緣，幫助固體的沙子流動(dòng)。由于乒乓球的密度低于沙子，因此在敲打沙桶期間，原本埋藏在沙堆的乒乓球會(huì)忽然浮出到沙堆的表面，讓觀眾吃驚。
水柱識(shí)轉(zhuǎn)彎。由儀器滴定管流出的水柱本是垂直向下的，但只要利用1根帶電荷的棒靠近水柱，水柱便會(huì)被帶電荷的棒所吸引。這是因?yàn)樗且环N極性溶劑，水分子會(huì)按其極性而被吸引，讓水柱出現(xiàn)“識(shí)轉(zhuǎn)彎”的嚇人場(chǎng)面。
以上4個(gè)“科學(xué)魔法”均有一個(gè)共同點(diǎn)，就是在進(jìn)行期間會(huì)出現(xiàn)讓觀眾感到有震撼性的場(chǎng)面，從而刺激其好奇心，在不知不覺(jué)間很想探索相關(guān)的科學(xué)原理。另外，就是這4個(gè)“魔法”的背后均同時(shí)涵蓋初中與高中的課程知識(shí)。
活動(dòng)預(yù)期效果
基于以上提及的設(shè)計(jì)及選材理念，可預(yù)期的效果是，無(wú)論就讀初中或高中的學(xué)生在看見(jiàn)“魔法”后，都會(huì)不期然感到共鳴，聯(lián)想起相關(guān)的科學(xué)知識(shí)，達(dá)到不同層次的反思及探索。再者，通過(guò)不同班級(jí)的學(xué)生一同欣賞“魔法”表演，可以預(yù)期這種形式能促進(jìn)同班同學(xué)問(wèn)、甚至是跨越級(jí)別的朋輩間的討論。經(jīng)驗(yàn)告訴我，這種朋輩之間互相討論和學(xué)習(xí)往往勝過(guò)傳統(tǒng)的老師單向式教學(xué)。
活動(dòng)所需的資源
“隱形墨水”需要酚酞溶液、氫氧化鈉溶液、過(guò)濾紙、燒杯、毛筆。演示“隱形墨水”不受場(chǎng)地條件限制。
“牙簽水上漂”需要牙簽、肥皂（或洗潔精）、盛水的器皿、自來(lái)水。盛水器皿須具一定的大小，否則牙簽在水上漂移的空間會(huì)有所限制。由于在每次表演后，自來(lái)水必須更換才能成功重新施展“魔法”，所以表演場(chǎng)地附近最好有充足的水源，例如靠近水龍頭或是洗手間。
“反斗沙桶”需要裝沙子的桶、沙子、乒乓球。沙子分量不能太少，否則乒乓球基于敲打時(shí)的震蕩也會(huì)冒出來(lái)，違反了“魔法”背后的精神。演示“反斗沙桶”不受任何場(chǎng)地限制。
“水柱識(shí)轉(zhuǎn)彎”需要滴定管、自來(lái)水、發(fā)泡膠杯（或塑料尺子）、燒杯（用于補(bǔ)充自來(lái)水）。使用滴定管的好處是可隨時(shí)控制水柱的流動(dòng)，這樣可節(jié)省用水量。演示“水柱識(shí)轉(zhuǎn)彎”不受場(chǎng)地限制，雖然涉及用水，但只要表演前用燒杯裝夠自來(lái)水，便可不斷補(bǔ)充，連番施展“魔法”。
4個(gè)“科學(xué)魔法”所需的大部分物資均是生活中容易找到并且廉價(jià)的，而所能施展的“魔法”卻有出人意外的震撼力。因此，“科學(xué)魔法擂臺(tái)”活動(dòng)可謂“要求低、效果大”。
場(chǎng)地安排方面，由于“牙簽水上漂”涉及使用較多的自來(lái)水以及必須頻繁更換自來(lái)水，所以表演場(chǎng)地附近最好有充足的水源。其余的3個(gè)“科學(xué)魔法”則不受任何場(chǎng)地限制，對(duì)表演者實(shí)在非常便利。
活動(dòng)方案的創(chuàng)新點(diǎn)及重點(diǎn)
“科學(xué)魔法擂臺(tái)”活動(dòng)方案有以下的創(chuàng)新點(diǎn)及重點(diǎn)。
科學(xué)知識(shí)的包裝。活動(dòng)中的“魔法”所涉及的科學(xué)知識(shí)并非復(fù)雜及難以理解的，有些更是傳統(tǒng)課程建議在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行的課堂活動(dòng)。然而，只要加上適當(dāng)?shù)陌b，這些實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的吸引力便會(huì)大增，感覺(jué)上會(huì)更加生活化。
走出實(shí)驗(yàn)室。構(gòu)思活動(dòng)方案時(shí)，我銳意突破常規(guī)，走出傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室，在校園公開(kāi)場(chǎng)所進(jìn)行帶有“魔法”的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。一方面，不用學(xué)生專門去實(shí)驗(yàn)室；另一方面，這種活動(dòng)形式能一次惠及更多學(xué)生。沖破實(shí)驗(yàn)室在空間上的限制，也有助于灌輸“科學(xué)無(wú)所不在”的理念。
朋輩互相學(xué)習(xí)?；顒?dòng)由科研特工隊(duì)向全校學(xué)生演示“科學(xué)魔法”，而老師則刻意退居幕后。通過(guò)這種“朋輩間互相學(xué)習(xí)”的模式，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生“他能做到，我也能做到”的想法，有助于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力及自信心。
老少成宜。舉辦一般科學(xué)活動(dòng)時(shí)往往因?yàn)橄嚓P(guān)的科學(xué)知識(shí)要求或其難度，導(dǎo)致活動(dòng)對(duì)象有所限制。然而，“科學(xué)魔法擂臺(tái)”活動(dòng)的設(shè)計(jì)理念涵蓋初中與高中的課程知識(shí)，能達(dá)到老少成宜、甚至老少一同討論科學(xué)的效果。再者，透過(guò)不同班級(jí)的學(xué)生一同欣賞“魔法”表現(xiàn)，可以預(yù)期這種形式能促進(jìn)同班同學(xué)間、甚至是跨越年級(jí)的朋輩討論。這種朋輩之間互相討論和學(xué)習(xí)往往勝過(guò)傳統(tǒng)的老師單向式教學(xué)。
活動(dòng)的效果
“科學(xué)魔法擂臺(tái)”活動(dòng)一共舉辦2天，活動(dòng)期間師生反應(yīng)均非常熱烈，活動(dòng)氣氛及效果良好。活動(dòng)期間更有學(xué)生向科研特工隊(duì)查問(wèn)為何只有這4個(gè)“科學(xué)魔法”實(shí)驗(yàn)和為何只舉辦2天，可見(jiàn)這類型的活動(dòng)的確頗受歡迎。我在現(xiàn)場(chǎng)也觀察到，學(xué)生在欣賞“魔法”之余，也不斷與身旁的同學(xué)互相討論有關(guān)原理，達(dá)到朋輩間互相學(xué)習(xí)及研習(xí)科學(xué)的目標(biāo)。
活動(dòng)可能出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方案
“科學(xué)魔法擂臺(tái)”活動(dòng)可能出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方案如下。
隱形墨水。假如表演者一時(shí)緊張混淆了酚酞溶液和氫氧化鈉溶液（兩者均為無(wú)色），“魔法”的效果便會(huì)頓時(shí)失色。由于表演“魔法”所使用的物品不宜用標(biāo)簽標(biāo)示，所以應(yīng)該使用兩種不同大小的燒杯分別裝兩種溶液，并且分開(kāi)左右放好，以免造成混亂。經(jīng)過(guò)多次隱形墨水“魔法”表演之后，原本無(wú)色的溶液可能因?yàn)槎啻问褂妹P的“交叉感染”，而自動(dòng)變成了粉紅色，如果繼續(xù)使用變了色的“隱形墨水”，根本就沒(méi)有“魔法”可言了。建議使用兩種不同款式的毛筆，以資識(shí)別。同一種款式的毛筆只用于某種指定的溶液，這樣可減慢“交叉感染”情況。一旦發(fā)現(xiàn)任何一種溶液已變成了粉紅色，應(yīng)該及時(shí)更換。
牙簽水上漂。表演者必須清楚牙簽的哪一端沾了肥皂，否則當(dāng)牙簽放在水面時(shí)，因?yàn)榉崔D(zhuǎn)了方向，牙簽便會(huì)很快撞向器皿。表演者應(yīng)把牙簽沾了肥皂的那一端處于下方，這樣也可方便表演者利用手來(lái)遮掩肥皂。放牙簽時(shí)，切記要把沾了肥皂的那一端貼近器皿的邊緣，這樣便能成功發(fā)揮“牙簽水上漂”的威力了。假如表演者在完成演示后忘了換水，由于器皿中水的表面張力已被影響，表演者將不能繼續(xù)施展“魔法”。因此表演者應(yīng)至少預(yù)備2個(gè)盛水的器皿交替使用。當(dāng)觀眾注意其中一個(gè)器皿時(shí)，在旁的工作人員可悄悄地更換另一器皿中的自來(lái)水。
反斗沙桶。演示時(shí)，桶內(nèi)的沙子分量不能太少，否則乒乓球由于敲打時(shí)的震蕩也會(huì)冒出來(lái)，露出馬腳之余，也違反了“魔法”背后的精神。沙子分量也不宜太多，因?yàn)樘嗌硶?huì)導(dǎo)致敲打時(shí)間增長(zhǎng)，導(dǎo)致表演變得沉悶。表演者應(yīng)在正式表演前進(jìn)行足夠的測(cè)試，記錄敲打時(shí)的力度、頻率和完成“魔法”所需的時(shí)間，看看表演時(shí)間是否合適和判斷是否需要改變沙的分量。表演者一旦找出最適當(dāng)?shù)纳匙臃至亢螅銘?yīng)在沙桶上劃上記號(hào)。為了精益求精，表演者在每次演示前都應(yīng)檢查沙的分量是否合適。
水柱識(shí)轉(zhuǎn)彎。當(dāng)?shù)味ü苤兴枯^少時(shí)，水柱會(huì)變得不穩(wěn)定和不流暢，影響演示效果。因此表演者應(yīng)注意及時(shí)補(bǔ)充水，或者至少預(yù)備2個(gè)滴定管交替使用。發(fā)泡膠杯經(jīng)過(guò)多次使用后，即使強(qiáng)烈的摩擦，其帶電荷的能力也會(huì)逐漸減弱，所以應(yīng)適時(shí)更換膠杯，以延續(xù)其施展“魔法”的能力。
除了以上的注意事項(xiàng)外，由于以上4個(gè)“科學(xué)魔法”的其中3個(gè)均涉及使用水或溶液，故此每個(gè)“魔法”的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)備有足夠數(shù)量的毛巾，以便隨時(shí)清理表演區(qū)域。此外，“魔法”表演場(chǎng)地附近（建議在洗手間內(nèi)）應(yīng)備有拖把，以備不時(shí)之需。
活動(dòng)的改善方向及延續(xù)性
我認(rèn)為如果再次籌辦“科學(xué)魔法擂臺(tái)”活動(dòng)，可從以下的方向作出改善和探索其延續(xù)性。
問(wèn)卷調(diào)查量度活動(dòng)成效。這次活動(dòng)完成后，我并未向全校學(xué)生發(fā)出問(wèn)卷調(diào)查活動(dòng)的成效。如果再次籌辦“科學(xué)魔法擂臺(tái)”活動(dòng)，我會(huì)設(shè)計(jì)一份問(wèn)卷，務(wù)求以量化的形式量度活動(dòng)成效，從而加強(qiáng)活動(dòng)成效的客觀性。
這次活動(dòng)完成后，我并未運(yùn)用明確的工具跟進(jìn)學(xué)生通過(guò)活動(dòng)所學(xué)到的科學(xué)知識(shí)。如果再次籌辦這個(gè)活動(dòng)，我會(huì)針對(duì)不同級(jí)別的學(xué)生設(shè)計(jì)一系列的工作表，從而評(píng)價(jià)學(xué)生能否通過(guò)活動(dòng)增進(jìn)對(duì)相關(guān)科學(xué)知識(shí)的理解，這也可以作為具體反映活動(dòng)成效的一項(xiàng)工具。
經(jīng)過(guò)這次活動(dòng)后，相信學(xué)生更能掌握如何設(shè)計(jì)出具吸引力的“科學(xué)魔法”。故此，我計(jì)劃日后定期向科研特工隊(duì)、甚至向全校學(xué)生征求有趣實(shí)驗(yàn)，讓有興趣的學(xué)生自行研發(fā)出自己的“科學(xué)魔法”。再進(jìn)一步說(shuō)，甚至可將這個(gè)模式設(shè)計(jì)成個(gè)人或班際比賽，變成人人有機(jī)會(huì)表演，以真正達(dá)到“擂臺(tái)”的效果，以此推進(jìn)朋輩互相學(xué)習(xí)及學(xué)生主導(dǎo)學(xué)習(xí)。
該項(xiàng)目獲得第27屆全國(guó)青少年科技創(chuàng)新大賽科技輔導(dǎo)員創(chuàng)新成果科技教育方案類一等獎(jiǎng)。
作為國(guó)內(nèi)唯一以聲、光為主題的公益科技館，“索尼探夢(mèng)”科技館是索尼最具特色的公益項(xiàng)目之一，科技館創(chuàng)立的根本目的，就是讓前來(lái)參觀的孩子們對(duì)科技產(chǎn)生更大興趣。“索尼探夢(mèng)”科技館負(fù)責(zé)人認(rèn)為，其實(shí)科技館面臨的最重要挑戰(zhàn)，是將科學(xué)知識(shí)和創(chuàng)新結(jié)果介紹給孩子們時(shí)所用的表現(xiàn)手法。2000年開(kāi)館至今，索尼公司在“索尼探夢(mèng)”項(xiàng)目上累計(jì)投入人民幣超過(guò)4.5億元，至今已接待超過(guò)154萬(wàn)名參觀者。同時(shí)，面向偏遠(yuǎn)地區(qū)和更多城市的“愛(ài)心助學(xué)”活動(dòng)，更是惠及全國(guó)各地11萬(wàn)名中小學(xué)生。
創(chuàng)新之心
隨著科技不斷進(jìn)步，“索尼探夢(mèng)”科技館不斷創(chuàng)新館內(nèi)展品的同時(shí)，獨(dú)特、創(chuàng)新的趣味實(shí)驗(yàn)也一直是它最吸引孩子們的特色之一。開(kāi)館至今“索尼探夢(mèng)”已開(kāi)發(fā)出200余個(gè)趣味實(shí)驗(yàn)，通過(guò)寓教于樂(lè)的方式激發(fā)青少年對(duì)科學(xué)的興趣。
自2000年以來(lái)，“索尼探夢(mèng)”定期推出“特別主題展”：如以科技為主題的“機(jī)器人大展”、“觀看日食活動(dòng)”、“模式識(shí)別展”；以環(huán)保為主題的“清涼地球展”、“多彩生命――保護(hù)生物多樣性”、“綠能風(fēng)潮2012”；以科學(xué)實(shí)驗(yàn)為主題的“創(chuàng)意水火箭”、“科學(xué)實(shí)驗(yàn)廣場(chǎng)――狂歡集市”……“索尼探夢(mèng)”創(chuàng)意出一個(gè)又一個(gè)流行科普話題和活動(dòng)，用生動(dòng)有趣的形式，帶領(lǐng)孩子們走進(jìn)了科學(xué)天地。
“索尼探夢(mèng)”還推出了精彩紛呈的現(xiàn)場(chǎng)表演活動(dòng)，其獨(dú)創(chuàng)的“科普童話劇”，以光、聲音、環(huán)保為主題，巧妙地融合了知識(shí)和趣味，將新穎的科學(xué)實(shí)驗(yàn)與離奇生動(dòng)的劇情相結(jié)合，配以變幻多樣的音樂(lè)、夸張幽默的風(fēng)格，成為科普界的亮點(diǎn)。此外，“探夢(mèng)實(shí)驗(yàn)室”、“閃電百科二選一”、“親實(shí)驗(yàn)夢(mèng)工房”、“PICO冒險(xiǎn)奇兵”等，也都成為青少年關(guān)注的熱點(diǎn)。
科普之夢(mèng)
“索尼探夢(mèng)”融匯了索尼創(chuàng)新科技和美國(guó)舊金山Exploratorium展館經(jīng)典科普展示經(jīng)驗(yàn)，館內(nèi)的展品、展示以“光和聲音”為主題，通過(guò)展示未來(lái)科技與數(shù)碼技術(shù)發(fā)展前景，為青少年打造出了一個(gè)能親身體驗(yàn)科學(xué)的神奇、了解科學(xué)的意義、培養(yǎng)對(duì)科學(xué)濃厚興趣的場(chǎng)所。
館內(nèi)的展品以互動(dòng)、體驗(yàn)為特色，追求創(chuàng)意新鮮、科技頂尖、質(zhì)量上乘。為了讓孩子們感興趣，館內(nèi)展品運(yùn)用了索尼在數(shù)碼、IT、音視頻等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，其策劃、設(shè)計(jì)和制作大都來(lái)自日本和美國(guó)，注重科普教育的趣味性和互動(dòng)性，孩子們可在這里盡情體驗(yàn)獨(dú)特新穎的科技展品帶來(lái)的樂(lè)趣。館內(nèi)最新呈現(xiàn)的“CG夢(mèng)工場(chǎng)”、“CG魔法鏡”等展品，融合了動(dòng)畫制作技術(shù)和數(shù)碼網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能讓孩子們體驗(yàn)高科技帶來(lái)的震撼和趣味，培養(yǎng)對(duì)科學(xué)的濃厚興趣，幫助孩子們開(kāi)啟科學(xué)夢(mèng)想。
公益之路
“生活中如何測(cè)量質(zhì)量？”王亞平以提問(wèn)的方式開(kāi)始講課。地面課堂的同學(xué)們有的說(shuō)用天平，有的說(shuō)用電子秤，還有人提到用“曹沖稱象”的辦法。但是，這些方法在太空失重的環(huán)境下都將“失靈”，那么航天員如何測(cè)體重？
王亞平用天宮一號(hào)上的質(zhì)量測(cè)量?jī)x現(xiàn)身說(shuō)法。他們從艙壁上打開(kāi)一個(gè)支架形狀的裝置，聶海勝把自己固定在支架一端。王亞平拉開(kāi)支架，一放手，支架便在彈簧的作用下回復(fù)原位。裝置上的LED屏上顯示出數(shù)字：74.0，這表示聶海勝的實(shí)測(cè)質(zhì)量是74千克。
王亞平向同學(xué)們解釋，天宮一號(hào)中的質(zhì)量測(cè)量?jī)x，應(yīng)用的物理學(xué)原理是牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律：F（力）=m（質(zhì)量）×a（加速度）。質(zhì)量測(cè)量?jī)x上的彈簧能夠產(chǎn)生一個(gè)恒定的力F，同時(shí)用光柵測(cè)速裝置測(cè)量出支架復(fù)位的速度v和時(shí)間t，計(jì)算出加速度（a=v/t），就能夠計(jì)算出物體的質(zhì)量（m=F/a）。
演示完質(zhì)量測(cè)量，王亞平又取出一個(gè)物理課上常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)裝置——單擺。王亞平沿切線方向輕推小球，奇妙的現(xiàn)象出現(xiàn)了，小球開(kāi)始繞著懸掛點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)——而在地面對(duì)比試驗(yàn)中，需要施加足夠的力，給小球一個(gè)較大的初速度，才能使它繞懸掛點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。
原來(lái)，這也是因?yàn)樵谔罩兄亓οВ∏蛟讷@得初速度后，單擺不會(huì)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)而只做圓周運(yùn)動(dòng)。
接下來(lái)的陀螺試驗(yàn)顯示，高速旋轉(zhuǎn)的陀螺具有很好的定軸特性，在太空失重環(huán)境下，這一特性更加直觀地呈現(xiàn)出來(lái)。
王亞平介紹說(shuō)，高速旋轉(zhuǎn)陀螺的定軸特性在航天領(lǐng)域用途廣泛。在天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器上，就裝有各式各樣的陀螺定向儀，以精準(zhǔn)地測(cè)量航天器的飛行姿態(tài)。
本次太空授課最令學(xué)生感到震撼的是失重環(huán)境下液體表面張力的演示。王亞平也吊足了學(xué)生們的胃口，用“見(jiàn)證奇跡的時(shí)刻”來(lái)引發(fā)更大期待。
她把一個(gè)金屬圈插入裝滿飲用水的自封袋中，慢慢抽出金屬圈，便形成了水膜。輕輕晃動(dòng)金屬圈，水膜也不會(huì)破裂。然后王亞平利用水膜造了一個(gè)大水球，并向水球內(nèi)注入空氣，在水球內(nèi)形成兩個(gè)球形氣泡。隨后，奇特的現(xiàn)象發(fā)生了，兩個(gè)氣泡各自游移，并未融合。
“王亞平在太空授課中所做的5項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，‘瞄準(zhǔn)’的是微重力環(huán)境下物體運(yùn)動(dòng)的兩種特性——測(cè)質(zhì)量、單擺運(yùn)動(dòng)以及陀螺的動(dòng)態(tài)與靜態(tài)實(shí)驗(yàn)，展示的是失重環(huán)境中的剛體動(dòng)力學(xué)特性；水膜及水球?qū)嶒?yàn)，展示的是失重環(huán)境中液體表面張力作為‘主導(dǎo)因素’的奇異特征?！?/p>
在太空授課前夕，參與在軌科學(xué)實(shí)驗(yàn)演示論證的兩位力學(xué)專家——中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所國(guó)家微重力實(shí)驗(yàn)室副主任、研究員康琦和研究員趙建福，向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者詳細(xì)闡述了微重力科研的獨(dú)特價(jià)值及其對(duì)人類未來(lái)的意義。
微重力科學(xué)涉及一個(gè)龐大的學(xué)科體系，這難免會(huì)讓公眾產(chǎn)生理解上的困惑。然而，提起“微重力”的另一個(gè)稱謂——“失重”，大家則不會(huì)感到陌生了。對(duì)公眾而言，此次太空科學(xué)實(shí)驗(yàn)授課無(wú)疑是一次新奇的體驗(yàn)和難得的科普經(jīng)歷，然而其背后蘊(yùn)藏的對(duì)于我國(guó)載人航天工程的特殊意義，人們則知之甚少。
比如，航天器在飛行過(guò)程中，設(shè)備和燃料都涉及液體管理和熱管理，特別是航天員生存所必需的氧氣和水的供應(yīng)，都離不開(kāi)對(duì)液體形貌的控制。
“航天員出艙活動(dòng)時(shí)需要對(duì)航天服內(nèi)部的濕度進(jìn)行控制，如果出汗產(chǎn)生的水蒸氣導(dǎo)致航天服內(nèi)部濕度過(guò)大，就會(huì)影響到宇航員的體能與動(dòng)作。因此，這就須將水蒸氣冷凝變成液體排掉，而氣與液之間的界面在常重力與微重力情況下會(huì)有很大差異，需要我們認(rèn)真研究。”康琦說(shuō)。
事實(shí)上，在國(guó)外載人航天的發(fā)展歷程中，嘗試在微重力狀態(tài)下進(jìn)行科學(xué)研究一直貫穿始終，并且是重要內(nèi)容之一。20世紀(jì)60年代，美蘇展開(kāi)太空競(jìng)賽，微重力實(shí)驗(yàn)成為兩國(guó)角力的焦點(diǎn)，但這些研究成果大多處于保密狀態(tài)。
此次太空授課活動(dòng)，由中國(guó)載人航天工程辦公室聯(lián)合教育部、中國(guó)科協(xié)共同主辦。其中，中國(guó)科協(xié)在參與總體方案制定與實(shí)施的同時(shí)，主要負(fù)責(zé)組織授課專家組、提出授課內(nèi)容、編寫教案腳本、準(zhǔn)備課件等，同時(shí)負(fù)責(zé)協(xié)助天地演練。
在經(jīng)過(guò)反復(fù)討論并綜合了各方面專家的意見(jiàn)后，授課專家組約定：太空授課要同中小學(xué)生常識(shí)與知識(shí)結(jié)構(gòu)接軌，凡演示科學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及物理學(xué)概念時(shí)，必須使用通俗語(yǔ)言表述，比如用“失重”而不用“微重力”講解，使用“測(cè)體重”而不用“測(cè)質(zhì)量”的說(shuō)法……
