注重中學(xué)科學(xué)課實(shí)驗(yàn)方法探究多渠道提升中學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力

于土根

中學(xué)科學(xué)是一門綜合性基礎(chǔ)學(xué)科，其內(nèi)容豐富多彩，涉及多個領(lǐng)域、多門學(xué)科。要讓中學(xué)生掌握好中學(xué)科學(xué)，許多知識都必須通過實(shí)踐數(shù)據(jù)、現(xiàn)象和結(jié)果來加以證實(shí)。

因此，中學(xué)學(xué)校科學(xué)課程教師要大力加強(qiáng)中學(xué)科學(xué)課實(shí)驗(yàn)方法的研究探索，應(yīng)與時俱進(jìn)，充分吸收現(xiàn)代科學(xué)研究成果，采用先進(jìn)的教學(xué)儀器設(shè)施，革新實(shí)驗(yàn)方法開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓廣大中學(xué)生積極自覺自發(fā)參與進(jìn)來，手腦并用、精于觀察、勤于思考，將獲得基本知識技能與培養(yǎng)創(chuàng)新能力二者統(tǒng)一起來，自主開展實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動，提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力。

多種實(shí)驗(yàn)方法交叉組合，充實(shí)學(xué)生的知識基礎(chǔ)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以開闊學(xué)生的知識視野，使學(xué)生多角度多方位思考問題，并且進(jìn)一步理解基礎(chǔ)知識，從而構(gòu)建科學(xué)合理的知識結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。教師可以在教學(xué)中采取“一種實(shí)驗(yàn)，多種方案”、“一個實(shí)驗(yàn)，多種途徑，多種方法”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。

一、演示實(shí)驗(yàn)與學(xué)生實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，加深要領(lǐng)理解

實(shí)驗(yàn)是學(xué)生直接接觸科學(xué)的過程，是增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的關(guān)鍵措施，也是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的主要途徑。

如教學(xué)“汽化”，為了能激發(fā)學(xué)生的興趣，引發(fā)良好的學(xué)習(xí)動機(jī)，教師先演示實(shí)驗(yàn)：一杯未加熱但冒氣的熱水，一杯正在電爐上沸騰的水。這兩杯水正在由液態(tài)變?yōu)槠麘B(tài)，都屬于汽化現(xiàn)象，可是這兩個現(xiàn)象有什么不同呢？教師提出的問題激發(fā)了學(xué)生的好奇心，引發(fā)起學(xué)生的思考。這時，可以請學(xué)生進(jìn)行小組自由討論，學(xué)生能得出一杯水只是水面冒氣，另一杯水則是水面與內(nèi)部同時冒氣這一正確結(jié)論。教師由此引出主題，“我們把只在液體表面上發(fā)生的汽化現(xiàn)象叫蒸發(fā)；把在液體的表面和內(nèi)部同時發(fā)生的汽化現(xiàn)象叫沸騰。”明確了汽化的兩種表現(xiàn)形式，那么，蒸發(fā)快慢到底與哪些因素有關(guān)呢？我們可以一起來研究。如何研究呢？聯(lián)系起一系列關(guān)于蒸發(fā)的日常生活常識，如洗干凈的濕衣服利用太陽光自然曬干或者采用烘干機(jī)烘干；超市中對潮濕的地面，使用扇風(fēng)方法加快干燥過程等。及時引導(dǎo)學(xué)生針對上述現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，展開進(jìn)一步討論，明確實(shí)驗(yàn)原理，編寫實(shí)驗(yàn)步驟，動手實(shí)驗(yàn)操作，讓全體學(xué)生親身體驗(yàn)感受整個實(shí)驗(yàn)過程。教師請一位學(xué)生上講臺用備好的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)施示范實(shí)驗(yàn)，教師在旁邊指導(dǎo)協(xié)助學(xué)生完成示范實(shí)驗(yàn)操作過程。這樣的組合讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的真正主人，有利于發(fā)揮他們的主觀能動性，可以引發(fā)學(xué)生展開積極能動的多維思考，激起學(xué)生展開豐富的創(chuàng)造性想象，在思考與實(shí)驗(yàn)操作實(shí)踐中獲取、理解知識，將更加有利于學(xué)生知識的鞏固和提高，延伸擴(kuò)大知識面。

二、演示實(shí)驗(yàn)與課外實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，深化知識理解

如學(xué)習(xí)“平面鏡”一節(jié)，課堂上教師用一支蠟燭，一塊玻璃板、一盒火柴，進(jìn)行光屏演示實(shí)驗(yàn)。求證平面鏡成像是實(shí)像還是虛像問題。在玻璃板一側(cè)分別放上一支蠟燭用火柴將蠟燭點(diǎn)燃，同時利用光屏去玻璃板的另一側(cè)接收像，發(fā)現(xiàn)不管怎樣移動光屏的位置都接收不到像，原來平面鏡所成的像是虛像。學(xué)生盡管參與了教師演示實(shí)驗(yàn)的過程，但對于空間、時間的限制總存在著困惑和疑問，于是，教師讓學(xué)生在課外自己動手做這個實(shí)驗(yàn)，讓他們自己得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。這樣，既鍛煉了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察能力和操作能力，又體現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性，深化了對知識的理解。

此外，結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)，積極鼓勵學(xué)生課外自制教學(xué)輔助儀器。自制教具是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個優(yōu)良傳統(tǒng)，它在中學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生過重要的作用和影響，它的目的在于更新教育理念，改進(jìn)教學(xué)方法，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，充分發(fā)揮和挖掘?qū)W生的動手能力與創(chuàng)造想象能力，提高教育教學(xué)質(zhì)量。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，適時地運(yùn)用設(shè)計(jì)新題，構(gòu)思巧妙的教具，能有效激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究欲望。目前，已有不少自制教具由于結(jié)合教學(xué)、構(gòu)思巧妙、造價低廉、性能良好，被廠家廣泛采納，列為定型產(chǎn)品。因此，學(xué)生在自制儀器的過程中，能夠發(fā)揮想象力，鍛煉動手能力，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，更主要的是能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，開闊學(xué)生學(xué)習(xí)的視野，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

采用科學(xué)訓(xùn)練方法，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維

圍繞學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中可能碰到的問題，教師需要運(yùn)用科學(xué)的方法預(yù)以引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的思考方法和學(xué)習(xí)習(xí)慣，從而養(yǎng)成學(xué)生在解決問題時，能夠充分運(yùn)用創(chuàng)新的思維分析，規(guī)范思路，穩(wěn)妥而有新意地完成一次完整的實(shí)驗(yàn)。在教學(xué)活動中，教師應(yīng)及時地以實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練為切入口，指導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，規(guī)范整個實(shí)驗(yàn)操作過程。

一、實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備

教師通過抽查或是提問方式，了解學(xué)生是否掌握了實(shí)驗(yàn)的基本內(nèi)容、目的，原理和步驟，以及提示學(xué)生每組所用儀器的性能和注意事項(xiàng)，盡可能做到讓學(xué)生手腦并用。學(xué)生只有掌握了扎實(shí)的基本知識，實(shí)驗(yàn)操作過程才不會產(chǎn)生很多的困難與問題，才能讓學(xué)生站得高看得遠(yuǎn)，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新思維，強(qiáng)化其獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)和成敗的關(guān)鍵是教師能否真正做到規(guī)范化的示范操作，正確全面講解操作要領(lǐng)。為了讓學(xué)生增強(qiáng)動手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ處熯€要針對學(xué)生易犯的錯誤操作演示，作比較分析，找出產(chǎn)生易犯的錯誤操作演示的原因，從而使學(xué)生獲得清晰而深刻的印象。

二、實(shí)驗(yàn)中的指導(dǎo)

在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備中將儀器、儀表調(diào)在非正常工作狀態(tài)，促使學(xué)生養(yǎng)成實(shí)驗(yàn)前首先調(diào)整儀器，再做實(shí)驗(yàn)的習(xí)慣。例如，校準(zhǔn)電表的零點(diǎn)，選擇適當(dāng)?shù)牧砍蹋娏麟妷菏欠褡銐虻取＿@樣可以大大減少實(shí)驗(yàn)故障和誤差。指導(dǎo)學(xué)生正確掌握實(shí)驗(yàn)條件，提倡觀察與思考緊密結(jié)合。手、眼、腦并用，實(shí)驗(yàn)中帶著問題進(jìn)行，如在實(shí)驗(yàn)中觀察到了什么現(xiàn)象，為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，如果實(shí)驗(yàn)條件加以改變，又會出現(xiàn)什么現(xiàn)象，造成差異的原因有哪些，怎樣做才能最大限度減少誤差等。讓學(xué)生思考分析這些問題，不僅會使學(xué)生的觀察加更細(xì)致入微，而且還會讓學(xué)生的思維能力得到很好的訓(xùn)練。在遇到困難問題時，教師要啟發(fā)學(xué)生思考，鼓勵引導(dǎo)學(xué)生迎難而上，爭取獨(dú)立解決問題；必須強(qiáng)調(diào)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，當(dāng)學(xué)生已經(jīng)注意到實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確時，就會把相關(guān)實(shí)驗(yàn)的各方面因素都調(diào)動起來，從而提高實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量，促進(jìn)教學(xué)相長，讓師生在每次做同一個實(shí)驗(yàn)操作會有不同的思考與收獲，讓實(shí)驗(yàn)活動常做常新。

三、實(shí)驗(yàn)后的總結(jié)

鼓勵引導(dǎo)學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報告，它是讓學(xué)生將實(shí)驗(yàn)所獲得的感性認(rèn)識上升為理性認(rèn)識的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析、處理問題能力的重要手段與舉措。強(qiáng)調(diào)學(xué)生運(yùn)用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法對原始數(shù)據(jù)計(jì)算、分析和歸納，得出結(jié)論，實(shí)事求是，從實(shí)驗(yàn)中找出偏差，進(jìn)而查找誤差原因，進(jìn)行細(xì)致全面的誤差分析，提高對儀器性能的操作認(rèn)識，不斷提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰εc水平。

教師對普遍存在的問題，要及時進(jìn)行總結(jié)講評，如有必要，還應(yīng)進(jìn)行重演實(shí)驗(yàn)操作，分析產(chǎn)生誤差與錯誤原因，以糾正學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作誤差與錯誤認(rèn)識，以達(dá)到理想的教學(xué)效果。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模斫鈱?shí)驗(yàn)的原理，確定科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，能選擇合理的器材進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)。同時，應(yīng)對實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問題有預(yù)見性，并有相應(yīng)的改進(jìn)措施，這需要學(xué)生具有良好的知識應(yīng)用能力和高品質(zhì)的觀察、分析、判斷、處理能力。

初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)大部分都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，由于是“驗(yàn)證”，所以實(shí)驗(yàn)的目的、原理是非常清楚的。然而，我們還是要運(yùn)用從不同的內(nèi)容、器材、方法各方面進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)驗(yàn)證，來求得提高學(xué)生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新精神。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要是要求學(xué)生綜合運(yùn)用已有知識 ，采用合理的方法對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行改進(jìn)調(diào)整或優(yōu)化設(shè)計(jì)。教師有目的故意改變實(shí)驗(yàn)條件。有意識地突出某個因素的作用，降低其他因素的影響，從而訓(xùn)練學(xué)生發(fā)現(xiàn)對問題起主要作用的因素，把握事物的主要矛盾，認(rèn)識事物的本質(zhì)。這樣就要求教師盡可能多地設(shè)計(jì)、選擇多種演示方案，使學(xué)生不拘泥于一個途徑、一種方法，而是從基礎(chǔ)知識出發(fā)，得出合乎條件的多種實(shí)驗(yàn)途徑、多種方案、方法。還可以在教學(xué)中采取“一種實(shí)驗(yàn)，多種方案”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，如氫氣的實(shí)驗(yàn)室制取，除了用教材中的簡單制法外，還可以向?qū)W生介紹和演示啟普發(fā)生器制法、電解水制法、凝固空氣制法等。在教學(xué)中，教師要有意識地引導(dǎo)鼓勵學(xué)生敢于標(biāo)新立異，勇于想象、猜想和假設(shè)，最大限度地開拓學(xué)生的思維空間。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，恰當(dāng)合理地變驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探索性實(shí)驗(yàn)，能夠在實(shí)驗(yàn)中鍛煉學(xué)生的實(shí)際操作能力，養(yǎng)成他們良好的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法。要充分利用課外活動開展探究實(shí)驗(yàn)，可以從科學(xué)教材中選做實(shí)驗(yàn)，選學(xué)內(nèi)容及習(xí)題中挑選一些內(nèi)容，或從生活實(shí)際中選擇一些學(xué)生感興趣、有啟發(fā)性作用的內(nèi)容。如作用力和反作用力裝置，小電動機(jī)、潛望鏡、望遠(yuǎn)鏡的制作、照明電路的安裝等。在教師的指導(dǎo)（告知條件、提供材料、誘導(dǎo)思維、組織討論，必要的示范操作）下，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)方案，動手操作、觀察記錄、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，最后用成品及實(shí)驗(yàn)報告或小論文等得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

通過對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)與優(yōu)化創(chuàng)新，讓學(xué)生在討論、比較方案的過程中不斷產(chǎn)生優(yōu)化思維方法，促使學(xué)生思維的發(fā)散性與創(chuàng)造性發(fā)展。

促進(jìn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)走向標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化和現(xiàn)代化

充分運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)研究成果，引進(jìn)計(jì)算機(jī)多媒體電教手段，促進(jìn)中學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)走向標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化、和現(xiàn)代化，不斷提高教學(xué)質(zhì)量。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，如講授金屬活動順序，可以先把鎂條、鋁條、鐵絲、銅絲，分別彎成鎂、鋁、鐵、銅的元素符號形狀，放在培養(yǎng)皿中，用投影儀打到布幕上，然后倒入稀硫酸，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，同學(xué)們可以清楚看到銅絲表面上無變化，鐵絲表面上有些模糊，鋁條表面上有大團(tuán)小氣泡，鎂條表面上有大量氣泡迅速放出。通過投影儀，把本來很小的試管放大，讓全體參加實(shí)驗(yàn)的同學(xué)在同一時間里都能觀察清楚。這樣教師以前做實(shí)驗(yàn)很難解釋清楚的道理，通過現(xiàn)代教育手段就容易解釋清楚。這樣的試驗(yàn)，增強(qiáng)了說服力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，微觀概念很難解釋，學(xué)生也最難理解。如分子、原子、離子等微粒，人們?nèi)庋劭床坏剑譀]有現(xiàn)成的資料片可用，學(xué)生沒有感性認(rèn)識，理解記憶困難。采用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)模擬微觀粒子運(yùn)動，讓學(xué)生觀看，形象逼真生動，學(xué)生記憶印象深刻，教學(xué)效果良好。

綜上所述，中學(xué)科學(xué)課程實(shí)驗(yàn)，一個實(shí)驗(yàn)，可以不拘泥于一個途徑、一種方法，可以有“多種實(shí)驗(yàn)途徑、多種方案、方法”。 主要是教師要有意識地引導(dǎo)鼓勵學(xué)生敢于標(biāo)新立異、勇于想象、猜想和假設(shè)，最大限度地開拓學(xué)生的思維空間，教育學(xué)生學(xué)會知識技能，學(xué)會動手動腦，著力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力。