實驗教學的方法與技巧
一、間接經驗與直接經驗統一規律
規律是事物內在的、本質的、必然的聯係，它是客觀存在的。教學規律則是教學過程內部一些因素之間的本質的必然的聯係。因此，客觀地存在於教學工作中的教學規律，我們隻能在教學實踐中去探索它、認識它、遵循它，讓它指導我們科學地進行教學活動，提高教學工作效率。
教學是學生認識客觀世界的過程。這個過程有兩方麵的內容，一方麵是獲取直接經驗，即學生通過親自活動、探索獲得的經驗；另一方麵是獲取間接經驗，即人類長期積累並整理而成的認識成果。在教學中，獲取兩種經驗的渠道多樣，兩種經驗在學習過程中相互促進。具有以下三個方麵的特點。
1學生學習的知識是以間接經驗為主，即以書本知識為主。
毛澤東從知識的來源和總體的角度，對這一問題有過論述。他認為“一切真知都是從直接經驗發源的”，但就一個人獲得知識的途徑來說，“不外直接經驗和間接經驗兩個部分。而在我為間接經驗者，在人則仍為直接經驗”，而且“事實上多數的知識都是間接經驗的東西。”這個論述既反對了唯心論的唯理論，也反對了事必躬親的狹隘經驗論。同時明確了教學中應遵循的基本點：即是教學以向學生傳授間接經驗為主，要采取有效的方法，讓他們在極短的時間內掌握人類所積累起來的基礎知識。事事都讓學生從實踐開始去學習，就是讓學生退回到茹毛飲血的時代學習鑽木取火，既無必要也不可能。以學習間接經驗為主，是人類學習的一條捷徑。因為學習間接經驗、書本知識，學生可以不受時間和空間的限製，掌握必要的中外古今的知識，做到事半功倍。人類對機械運動的認識，從公元前古希臘的亞裏斯多德到十七世紀英國牛頓論證三大定律和萬有引力定律，曆時兩千多年。現在學生學習牛頓力學，隻要用幾十個小時就可能掌握。馬克思對這種現象有精僻的見解：“再生產所必需的勞動時間同最初生產科學所需要的時間是無法相比的。例如學生在一個小時就能學會二項式定理。”論述說明了兩個問題，一是學生以學習間接經驗為主是完全符合人類認識世界的規律的；二是學生以學習間接知識為主，是教學過程的一個基本特點。
2學習間接經驗必須以學生個人的直接經驗為基礎。
現成的書本知識，一般表現為概念、原理、定律與公式所組成的係統，是一種偏於理性的知識。這種知識對學生來說，是他人的認識成果、間接的經驗，具有抽象性，不容易被理解。學生要完全掌握書書知識，就必須依靠個人以往積累的或現時獲得的感性經驗作為學習的基礎。兒童數概念的形成，一般的方法就是讓學生判斷常見的水果和其它物品的多少，就是這個道理。所以，教學中要充分利用學生已有經驗，增加學生學習新知識所必須有的感性認識，以保證教學的順利進行。要使學生更快、更好地掌握間接知識，則必須根據教學需要充分利用和豐富學生已有的直接經驗。這是我們在教學活動中應遵循的又一個基本點。
3學生在學習過程中實踐活動的特點，是以掌握書本知識為主要目的的一種學習性的實踐。
這種實踐是從學習書本知識的需要出發，事先經過教師的周密安排，由教師引導學生有意識地把理論和實際聯係起來，從而得出必要的結論的過程。學習自然常識，關於兩天前物候變化的知識，通過教師具體指導，學生觀察泥鰍、螞蟻等動物和天象變化，對這方麵的知識就會掌握得特別牢固。學生實踐活動的主要方式是練習、實驗、實習、獨立觀察以及參觀、調查、訪問和參加一定生勞動和社會生活等。我們在教學活動中，要注意防止兩種片麵傾向：一是隻重視書本知識的實習，忽視感性知識的積累，其結果使學生的眼界局限於教科書之內，掌握知識一知半解，學習方法以死記硬背為主，不能靈活運用所學知識。一是重視學生個人經驗的積累，把學生在學習過程的實踐同一般的社會實踐等同起來，認為隻有讓學生直接參加社會上的階級鬥爭、生產鬥爭和科學實驗才算參加了實踐活動，忽視書本知識的學習，結果是使學生不能掌握係統的科學知識，甚至導致取消教學、取消學校。這兩種偏向違背了教學的規律性，割裂了教學過程中直接經驗與間接經驗的聯係，嚴重影響教學的提高。
二、蘇霍姆林斯基論手腦並用
蘇霍姆林斯基是把學生的學習活動作為勞動活動來看待的。他十分重視的手腦並用的勞動，認為在生產勞動實踐活動中，可以開發學習上有困難的孩子的智力。他確信：勞動的雙手是“智慧的創造者”，“兒童的智慧出在他的手指上”。他認為，雙手的勞動對人的智力發展有特別重要的意義。他說：“……人的手可以做出幾十億種動作，這是意識的偉大的培育者，是智慧的創造者”。“在人的大腦裏，有一些特殊的、最積極的、最富創造性的區域，依靠把抽象思維跟雙手的精細的、靈巧的動作結合起來，就能激發這些區域積極活躍起來。如果沒有這種結合，那末大腦的詐區域就處於沉睡狀態。在青年和少年時期，如果沒有把這些區域的活力激發起來，那末它們就永遠也不會覺醒了。”他確信，對手的訓練，可以促進思維的發展。在低年級開設的手工勞動課上，孩子們學會了使用雕刻刀，能寫出漂亮的字，他就會對稍有一點點偏差的地方都很敏感，不能容忍馬虎了事的作業。這種敏銳的感覺會遷移到思維上去。手能教給思維以精確性⌒、工整性和明確性。
蘇霍姆林斯基還認為，學生在學習上顯得困難，智力發展表現落後，可以為他創造條件，在勞動過程中顯示力量，產生自尊心和自信心，並使這種自尊心和自信心遷移到學習上，從而促進智力發展。
三、實驗教學體係
實驗法，是學生在教師指導下，利用一定的儀器設備進行獨立作業，通過觀察事物的變化獲取知識的方法。實驗法被廣泛地利用於自然科學學科的教學。
實驗教學的主要特點是：學生親自動手，利用一定的儀器、設備、工具，通過實驗性的直接變革認識對象，並引起客體的一係列變化中，使學生獲得直接知識。
實驗法最主要的優點，是學生親自參加實驗性的實踐活動，取得的知識印象深刻，能堅定不移的確信知識的可靠性。通過實驗活動所證明的理論知識和形成的觀點，容易形成信念，建立唯物主義世界觀基礎。實驗活動本身又培養了學生的科學態度、科學方法和科學實驗的技能，以及遵守操作規程，作事準確無誤，愛護公共財物的良好習慣，它對培養學生的科研能力也具有重要意義。
運用實驗法對教師的要求：
①要編製實驗計劃。內容應包括實驗的題目、目的、要求，實驗所需的儀器、材料、工具等。
②要做好組織工作。當前我國的教學實踐多數是分組實驗。要分好小組(一般以2～4人為好)，指定小組負責的學生。
③實驗前做好各種物質準備。對實驗所必須的儀器、設備、材料要做好檢查，試驗設備的效能，以保證實驗教學的順利進行。
④實驗開始時，要向學生說明實驗的目的和要求。在中學，還要適當說明儀器設備的構造、名稱及正確的使用方法；教學生會正確的觀察、測試和做記錄；學會初步分析處理數據，得出結論；了解誤差概念，並初步學會對誤差的計算方法；會寫實驗報告。
⑤實驗進行時，教師要巡視檢查學生實驗操作情況，指導糾正實驗活動中的錯誤，幫助實驗中遇到困難的學生。
⑥實驗結束後，要進行總結。總結時，教師可指定學生報告他們的實驗進程和實驗結果。然後由教師進行講評(有條件時學生可以參加)，指出優缺點，明確改進方向。總結之後，教師指導學生整理儀器、工具和材料。教師在課後應對學生的實驗報告進行批閱。
四、程序性實驗教學法
程序性實驗教學的主要目的是使學生初步學會探索自然的程序。它往往表現為預先設計一定的實驗步驟，讓學生按照這種程序進行實驗操作，這是兒童探索自然的一種基本功訓練。這個訓練包括以下三項內容。
1使用實驗器材方法的訓練
在兒童第一次使用某種實驗器材時，就要讓他們懂得使用的方法。例如教《水的蒸發和沸騰》一課，兒童第一次使用酒精燈，就必須讓他們學會掌握酒精燈的使用方法，讓學生從打開酒精燈的燈帽、點火、加熱、滅火，一個步驟一個步驟地嚴格進行操作訓練。紮實練好這些基本功有利於今後的學習和探索。
2觀察力的訓練
分組實驗教學中的觀察可以分為短期觀察和長期觀察兩種。短期觀察可以在一節課或幾節課的時間內完成。這種觀察課題可以使學生保持興奮的狀態，完成實驗操作。但是兒童在觀察過程中常常會表現出分不清主次，以偏概全，輕易下結論等毛病。因此在實驗觀察中必須有意識地訓練，幫助他們克服這些毛病。
長期觀察則需幾天，甚至幾個月的時間。對於這種觀察學生又往往表現為缺乏耐心，不能持之以恒。例如關於“季候”的觀察，前後持續的時間整整一個學年。兒童對於前斯的觀察可能興趣盎然，而後逐漸冷淡，甚至放棄觀察。因此對於這種觀察課題的訓練重點不在於觀察方法，而在於觀察的“毅力”。
3推理能力的訓練
自然教材處處包含對學生進行推理能力的培養和訓練。從教材中學生可以廣泛地接觸演繹推理，類比推理，歸納推理等推理方法。我們的分組實驗教學過程中的推理能力訓練正是在這個基礎上進行的。要提高學生的推理能力，必須充分重視自然教學過程，認真按照教材設計的程序組織分組實驗。注意留有充裕的時間讓學生進行推理的實踐活動，不急於下“結論”，這樣分組實驗教學才能有效地培養學生的推理能力。
五、實驗課的教學結構與實施原則
根據學生參與探究活動的形式與程度，實驗型課又可分為“演示實驗型”、“學生實驗型”、和“課外實驗型”三種。和其它課型一樣，實驗型課也遵循著一些基本的教學原則，有它特定的教學模式和結構。原則之一就是實驗型課的教學課程必須滲透科學研究的過程，以科學研究的過程作為實驗型課的基本模式與結構。
1、科學研究過程是人們探索和發現某種科學規律的過程，它大致可分為四個階段：
(1)進行大量的觀察和實驗，收集資料；
(2)把收集來的資料進行歸納、分類、分析和綜合，使寓於資料中的規律逐漸明朗化；
(3)對觀察和實驗的事實提出解釋和預見，即作出假設和設想；
(4)對假設和設想進行科學的證明。
教學過程是學生在教師的指導下，學習和掌握某些教學內容的過程。它與科學研究過程既有相同的地方，又有不同的地方。
2、實驗型課的教學過程大致上可分為：問題、預想、探索、運用、總結五個階段。
問題：從實驗或日常生活所見到的現象中提出研究的問題，取得感性的資料。
預想：將資料進行科學加工，提出預想或假設。
探索：針對預想或假設進行實驗，得出結論。
運用：運用結論去解釋實際問題。
總結：通過總結，牢固地掌握科學知識和科學方法，培養良好的科學態度。
例如，教學“空氣的壓力”一課，教師可先讓學生用玩具吸盤手槍對準玻璃射擊，討論“吸盤子彈”為什麼會吸在玻璃上而不掉下?是橡皮吸盤與玻璃之間有粘性嗎?讓學生觀察發現不存在什麼粘性，進而提出“空氣有壓力”的預想。通過水杯實驗進行驗證，得出空氣確有壓力而且壓力來自四麵八方後，引導學生用這一結論去解釋一些常見的現象，最後師生共同加以總結。這樣的教學過程基本上符合科學研究的過程，其特點是十分明顯的。
由於教學過程十分複雜，有時不一定都按這全過程進行教學。可以讓學生先學知識，後進行實驗，實驗的目的在於應用知識，引證知識；也可以先做實驗後學習知識，實驗的目的是提供感性知識，引導學生加深領會學習內容。總之，實驗型課不應固定某一種教學模式，應隨教師的個性、才能而有不同的發揮，隨教材內容的不同而各有其不同的探究方法。
3、上好實驗型課的核心是處理好學生、教師、教材和教學計劃之間的相互作用。因此，在教學觀念上，教師必須明確下述五點。
(1)教師應把自己看著是“教學的組織者”，負責準備實驗設備和材料，指導學生開展實踐活動，從中仔細聽取和觀察學生的實驗情況，以便進行一些必要的提示或提出有關的問題，鼓勵學生加深和擴大所學到的實際知識。曾有一位教師在教學“機器怎樣做工”一課時，準備了一疊白紙和一輛自行車。課堂上讓學生備盡其能地將白紙裝訂成本。盡管有的學生使用了小刀和訂書機，裝訂的本子比完全用手工裝的好、快、省力，卻無法與大工廠生產的本子比美。這時教師引導學生總結出機器做功的優越性。然後將學生帶到室上觀察並使用他們很熟悉的自行車，找出自行車上動力、傳動、工作三個部分，認識其它機器是否也由這些部分組成。這樣獲得知識，學生覺得輕鬆愉快。
(2)組織實驗教學要求有一個符合學生興趣和實際能力的教學計劃，要讓學生在興趣盎然的情況下進行實驗，給他們自主權，讓他們去探索，從而理解和運用自己或同學通過實踐弄明白的道理。
(3)實驗型課同其他課型有很大的不同，即學生在實踐活動中看到的接觸到的都是實實在在的事實，因此，教師要教育學生尊重事實。
對在實驗中因控製條件、操作步驟的差異而產生的一些異常現象應正確對待。這些異常現象既可以看成是問題，也可以看作是機會。如果把教學隻看作是傳授知識，那末所出現的異常現象就成了問題，因這些異常現象會造成混亂，不利於知識的傳授。但是，如果把教學看作是促使學生去探索，那末異常現象帶給學生的是下一步探索的機會，許多有經驗的教師都把異常現象作為教學的一個組成部分，在教學計劃中都作了預料，借此培養學生的興趣和質疑的態度。
(4)鼓勵學生用普通用品、玩具和遊戲器具來開展實驗。例如，在教學“水有壓力”時，可讓學生用一般的塑料袋套在手上，試試有什麼感覺；然後將套有塑料袋的手伸入水中，試試有什麼感覺；通過比較兩種不同的感覺，得出“水有壓力”的結論。除塑料袋外，我們還可用廢舊的紙盒、易拉罐製成“小孔成像”器，用橡皮泥、寫字墊板、鐵絲製成水輪機等。遺憾的是，不少教師缺乏這方麵的培訓，習慣用自己學習時用的那一套器具和方法來進行教學，常常抱怨缺少實驗器具。實際上，隻要對周圍的物品和環境有充分認識，這類問題都可迎刃而解。
(5)教師要指明實驗過程中的注意點，防止發生事故。事故往往是危險的條件和人為的錯誤相加的結果。各種器具的完全使用要點不能靠學生從自己體驗中得來，而要靠教師事先的指點。注意實驗安全，不僅能防止事故的發生，而且有助於培養學生的謹慎態度。
4、實驗型課的教學評價應以“形成性評價”為主，以實際操作的方法進行，目的在於幫助學生的學習。評價的項目一般可分為三個方麵：
(1)能否正確使用常用的器具，包括能正確稱呼器具的名稱，了解其主要性能，能熟練加以操作等；
(2)能否處理實驗中發生的現象，包括對實驗現象作如實觀察和記錄，對記錄能作簡單的處理，能正確表達結論的主要內容；
(3)能否設計簡單的實驗，包括能根據預想設計實驗加以驗證，能從幾個方麵設計實驗加以考察，且設計的實驗目的明確、器材簡便、方法適當、效果明顯。
六、實驗課教學的基本程序
“實驗課”是學生在教師指導下，運用感官和儀器，有目的有計劃地認識在人為控製條件下的事物和現象的一種課型，如《熱脹冷縮》、《聲音是怎樣產生的》、《磁鐵》、《電流》等。實驗課側重培養學生的實驗能力，引導他們用科學實驗的方法來認識自然，掌握科學認識的基本程序。其課堂教學過程一般分為“情境示題——自由探究——研討整理——擴展運用”四個環節。
情境示題
是指教師利用學生想看、想做、想知道等心理來設計一個蘊含著要研究的問題的小實驗、遊戲、魔術等，創設一種學習情境，使學生主動自覺地卷入問題中來，迅速成為整個認識活動的主體。因此，這一階段又可稱為“主體化階段”。
自由探究
是學生按照科學研究的程序，根據材料的結構去設計實驗、進行實驗、觀察實驗現象獲取知識的過程。在這一階段，教師以及用於實驗的材料都應給學生提供一種心理上的安全感，給他們設計實驗、動手操作和出差錯的自由，使他們真正感受到自己就是一個正在進行科學實驗的“小科學家”。
研討整理
教師利用學生集體的相互作用，引導學生交流各自的經曆，對實驗中的事實和現象展開研討，建立自己的解釋模型，逐步形成概念的階段。
擴展運用
是教師引導學生對已經獲得的認識加以引申推廣，用以解釋新的事物和現象，不斷發現新問題的過程。
上述四個階段中，“自由探究”和“研討整理”是實驗課教學的主體階段。依據這四個階段組織教學時，教師必須注意以下三點：(1)精心選擇有結構的材料，因為材料結構的科學性是實驗教學的關鍵；(2)深入了解學生的認識實際，隻有這樣，才能有效地發揮學生的主體作用；(3)放手讓學生探究研討。
七、五步觀察實驗教學法(例說)
上好觀察實驗課，應該精心地設計課堂教學組織形式，充分發揮觀察、實驗的作用，使學生通過觀察實驗、分析討論，主動地去獲取知識。
現以《磁鐵》為例，談談安排方法：
第一步：選擇—準備
根據《磁鐵》教學目的，讓學生在認識磁鐵的種類和性質的過程中，發展小學生觀察力和實驗能力，選用“探究—研討”教學法。
首先為各自然小組準備大小不同、形狀各異的8塊磁鐵(其中學生自帶的一部分)，大頭針、回形針、鞋釘、各種金屬塊、非金屬塊若幹，細線、磁化後的鋼鋸條一根。
第二步：演示—引進
掛出磁性(特種)黑板一塊，抓起一把鞋釘向黑板撒去，結果隻隻被吸住。問：這是什麼原因?出示一輛內裝條形磁鐵的小汽車，用另一根條形磁鐵去“遙控”小汽車。問：這又是什麼原因?接著揭示課題，探究磁鐵的奧秘。(板書：磁鐵)