耦合學(xué)生思維斷層 助推實驗創(chuàng)新

梁正蓮

摘要：由于各種原因，學(xué)生對演示實驗的一些現(xiàn)象的分析，會出現(xiàn)思維跟不上課堂教師教學(xué)節(jié)奏的斷層現(xiàn)象。如何在思維斷層處著力，改進(jìn)實驗是我們研究教材、挖掘教材 努力的一個方向。

關(guān)健詞：耦合 思維斷層 實驗改進(jìn)

【中圖分類號】G633.98

初中科學(xué)教材中，許多經(jīng)典的演示實驗為學(xué)生提供了豐富的感性材料，幫助學(xué)生建立了有效思維過程，有些還是突破知識難點的關(guān)鍵，有的為科學(xué)結(jié)論提供了實證。但由于種種原因，對演示實驗的一些現(xiàn)象，學(xué)生會從他們形成的思維定勢來認(rèn)識現(xiàn)象的本質(zhì)。當(dāng)教師傳授的實驗結(jié)論與學(xué)生認(rèn)識不一致時，會出現(xiàn)學(xué)生的思維跟不上課堂教學(xué)節(jié)奏的現(xiàn)象。如果教師不關(guān)注這種斷層現(xiàn)象，演示實驗不僅起不到應(yīng)有的作用，在不連續(xù)思維的引導(dǎo)下，學(xué)生掌握的知識是零散的，而且對學(xué)生的情感、態(tài)度、價值觀的教學(xué)目標(biāo)起到負(fù)面的影響，甚至影響學(xué)生學(xué)習(xí)的方法。如何在思維斷層處著力，是我們研究教材、挖掘教材努力的一個方向。下面筆者從分析學(xué)生思維斷層原因，改進(jìn)實驗著手進(jìn)行嘗試。

一、 由生活經(jīng)驗引起的思維斷層

覆杯實驗是證明大氣壓存在的經(jīng)典實驗。它傳統(tǒng)實驗裝置如圖。但學(xué)生由于生活常識影響，如玻璃間有水玻璃不易分開；紙間有水，紙不易翻頁，父母給他們的解釋是被水粘住的原因。當(dāng)觀察到覆杯實驗現(xiàn)象時，硬紙片不掉下來的時，多數(shù)學(xué)生認(rèn)為水粘住。而傳統(tǒng)的教學(xué)，教師往往把大氣壓作用的結(jié)論硬塞給學(xué)生。學(xué)生思維的流暢性被打破，只得被動接受這結(jié)論。

為了讓實驗具有說服力，消除原有生活經(jīng)驗的干擾，對傳統(tǒng)覆杯實驗裝置進(jìn)行改進(jìn)。用大號的玻璃針筒（也可用檸檬杯）代替杯子，用小乒乓球拍代替硬紙片。在乒乓球拍一面固定一個帶有鉤子的螺絲釘。先用小橡皮帽堵住玻璃針筒的小孔，在玻璃針筒灌滿水，用乒乓球拍蓋住玻璃針筒的另一開口。讓學(xué)生觀察，并在螺絲釘?shù)你^子上掛小鉤碼。

這裝置可以在學(xué)生出現(xiàn)各種結(jié)論時，如認(rèn)為是水粘住、大氣壓作用等的疑惑時，然后拿開橡皮帽。通過二次的比較和分析研究，學(xué)生不難理解大氣壓的作用，自動耦合思維斷層，同時還能讓學(xué)生直觀感受到大氣壓的值是很大的。

二、由知識前概念引起的思維斷層

學(xué)生思維斷層的其中一種原因是由于先前的知識或活動而造成的對現(xiàn)有活動的一種特殊的思維定勢狀態(tài)。如分子引力實驗，分子引力傳統(tǒng)的演示實驗裝置如圖。分子引力的知識對學(xué)生來說是抽象且模糊的。由于受先前的大氣壓覆杯實驗的影響，學(xué)生自然的會認(rèn)為下面鋁塊沒有掉落的原因是大氣壓的作用。造成具體的實驗現(xiàn)象與抽象的邏輯思維脫節(jié)。找到了思維斷層的真問題，突破它的瓶頸就找到了。把這個實驗裝置放在鐘罩內(nèi)，抽掉空氣，觀察現(xiàn)象。從而使學(xué)生從實驗現(xiàn)象中否定了自己原有的思維定勢，使思維得以流暢。

三、 由于教材實驗本身不嚴(yán)謹(jǐn)引起的思維斷層

要讓學(xué)生的思維從實驗現(xiàn)象中順利地得到實驗結(jié)論，且心服口服。就必須要從學(xué)生真實思維出發(fā)，設(shè)計的實驗必須是合理且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹６滩闹杏行嶒灥脑O(shè)計本身就不嚴(yán)謹(jǐn)，容易引起學(xué)生的爭議。

如華師大八下教材探究光的反射規(guī)律中的活動是如下安排的：如裝置甲中背景板右側(cè)和左側(cè)在同一平面演示，觀察反射光線和入射光線，然后將乙中右側(cè)背景板向后偏折觀察反射光線和入射光線。分析比較得出反射光線、入射光線和法線是在同一平面的結(jié)論的。

這個結(jié)論只在右側(cè)板向后轉(zhuǎn)和左右板面在同一平面上進(jìn)行的，沒有向前旋轉(zhuǎn)背景板觀察反射光線和入射光線的操作步驟。在進(jìn)行這部分知識教學(xué)時，學(xué)生往往會提出反射光線、入射光線和法線是在同一平面的結(jié)論得出是不嚴(yán)密的。如老師按照學(xué)生要求增加一步：把這個裝置的右側(cè)背景板向前旋轉(zhuǎn)，由于背景板與平面鏡是嚴(yán)密的，反射光線經(jīng)左右兩板面多次反射在右側(cè)的背景板上也會出現(xiàn)光線，出現(xiàn)的結(jié)果與正確的結(jié)論相違背的。

為了真正體現(xiàn)科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性，同時讓學(xué)生對光的反射定律的理解能順利得到啟動和深入。必須增加向前旋轉(zhuǎn)右側(cè)背景板的操作步驟。為了消除反射光線經(jīng)左右兩板面多次反射的影響，可以把右側(cè)背景板抬高，離開平面鏡一定的距離，也可在右側(cè)背景板割去一角。如果在右側(cè)背景板割去一角，如圖丙。右側(cè)背景板向前旋轉(zhuǎn)，這時反射光線穿過缺角部分，不會在右側(cè)背景板顯示。當(dāng)右側(cè)背景板轉(zhuǎn)到三線一面時，在背景板上才顯示出反射光線。

四、 由于實驗現(xiàn)象的本質(zhì)太抽象引起的思維斷層

有些實驗由于現(xiàn)象的本質(zhì)過于抽象，對于初中學(xué)生來說，很難從現(xiàn)象看到本質(zhì)。對于這些實驗可能部分科學(xué)老師也難以說清其實質(zhì)，在教學(xué)中老師如果沒有及時解決學(xué)生思維障礙，這些實驗可能會成為傳遞負(fù)能量的材料。

如華師大九年級的《氣體對外做功內(nèi)能減少》實驗。如一位教師在執(zhí)教《做功改變物體內(nèi)能》中的物體對外做功內(nèi)能減少的內(nèi)容時，他按照書本做了一個實驗：在試管中里裝一些水，用軟木塞住，然后用酒精燈加熱，使水沸騰。

老師的意圖原本是說明水蒸汽對外做功，內(nèi)能減少。但學(xué)生的回答是試管中的水蒸氣溫度高于外面空氣的溫度，水蒸氣遇冷液化成液態(tài)的水，認(rèn)為是熱傳遞引起的，學(xué)生認(rèn)識與正確結(jié)論出現(xiàn)偏差。老師無法反駁學(xué)生的觀點，接下去的課一團(tuán)糟，學(xué)生對下面的教學(xué)內(nèi)容不感興趣。

學(xué)生的思維斷層的原因是管內(nèi)的水蒸氣與外界的空氣要發(fā)生熱傳遞，為了還原實驗現(xiàn)象的原始面貌。改進(jìn)實驗裝置時必須使管內(nèi)的水蒸氣與外界的空氣的熱傳遞可以忽略，而管內(nèi)水蒸氣的溫度可以比較。新的實驗裝置出來了：用較長玻璃管代替試管，用活塞代替軟木塞，在活塞中插入靈敏數(shù)字溫度計，然后用酒精燈加熱，使水沸騰。先按住活塞，記下溫度計的示數(shù)，然后快速放手，水蒸氣推動活塞向上運動，觀察玻璃管上方水汽的變化，記下溫度計的示數(shù)。當(dāng)活塞被水蒸氣向上推動后，玻璃管上方白霧及活塞及玻璃管壁的大量的水珠的現(xiàn)象，以及靈敏數(shù)字溫度計示數(shù)的下降，學(xué)生很容易得出正確的結(jié)論。

要真正做到以學(xué)定教，讓我們的教學(xué)圍繞著學(xué)生的思維而展開，如何消除思維障礙，需要我們教師在教學(xué)中做一個有心人。