創新實驗中培養學生的科學思維

黃躍峰

摘 要：科學是一門綜合性課程，實驗是學習科學的基礎。科學學科的基本目的是培養學生的科學素養，而科學素養的核心是科學思維。那么如何借助實驗來更好地提高學生的科學思維呢？創新實驗就是一個很好的載體。很多老師可能覺得實驗創新遙不可及，非常難，但實際上，實驗創新就在我們身邊，可以是實驗教學方法上的創新，也可以是實驗展示形式上的創新，當然還可以是實驗教具的創新。創新實驗的器材可以來自實驗室，也可以來自生活，來自我們身邊。從科學實驗教學的地位以及初中學生科學實驗過程中存在的問題等方面進行了簡單的闡述，通過實例著重對實驗進行改進，培養學生的科學思維。

關鍵詞：科學教學；創新實驗；科學思維

一、創設實驗情境，激發學生的科學思維

創設良好的情境是學好科學的基礎。而初中科學實驗現象一般不太明顯，或者現象的可見度不高。教師演示時學生較難感知現象，如果實驗時教師能進行簡單的改進，取材方便，操作簡單，就能很大程度地激發學生的學習興趣。如“電源短路實驗”，電源短路對電源的損害比較大，必須避免。對于這個實驗，書本中提供了一個演示實驗：用一個干電池和一根銅導線，讓學生觸摸銅導線是否發熱。對于這個實驗，“可見度”不夠明顯。筆者對這個實驗進行了如下改進：采用一節五號干電池，和一塊錫箔紙。只需將口香糖紙沿縱向剪去一半，然后對折，再在糖紙中間位置左右剪去約一毫米的寬度，再折一下。然后將糖紙兩頭分別搭在電源兩端，糖紙中間狹窄處立刻冒煙。上述改進有以下幾個優點：現象明顯，冒煙；耗時短，基本上一秒鐘內就有現象；取材簡便，一節五號干電池和一張口香糖紙而已。拓展延伸，培養了學生的科學思維。本實驗除了能解決電源短路的問題之外，還帶出了橫截面積對電阻的影響的問題，即為什么中間狹窄處先冒煙，兩頭不冒煙？

二、學生自主設計實驗，培養科學思維

科學實驗設計是指根據化學實驗的目的，運用有關的化學知識和實驗操作技能，對實驗方案進行合理的設計，它要求設計者能夠靈活運用所學的化學知識和實驗操作技能，具有勇于創新的精神，因此能夠培養學生的創新精神。傳統的實驗教學中，實驗的設計主動權在于教師，學生只是被動地接受教師的實驗方案，導致一些知識點在課堂教學中教師分析得頭頭是道，實驗做得規范準確，現象明顯，但學生做起題來仍然無從下手。針對這種情況，實施創新教育后，在科學實驗教學中，教師要大膽地將設計實驗方案的主動權交給學生。事實證明，這種主動權的轉移不僅有利于培養學生的創新意識，其教學效果也是傳統教學方法無法比擬的。如，有關CO2的溶解性實驗改進中，用教材中的裝置來探究這個實驗，經常有學生懷疑礦泉水瓶（比較薄的礦泉水瓶）變癟是教師在止水夾充分振蕩時用手指力壓癟的，加之打開瓶蓋后變癟的瓶身沒有復原，因此更加對CO2能溶于水加以質疑。上新課的時候，筆者會讓學生思考這個問題：瓶子變癟到底是什么原因？學生通常會作出猜測：可能是“捏癟”的；可能是氣壓減少。那么你們如何來進行實驗驗證呢？學生就會想到讓瓶子連接一根導管，另一端和水相連，觀察玻璃管中水位如何變化？簡單的一個改進就很好地說明了一個問題，培養了學生的科學思維，又簡明地解決了問題。

三、利用小組實驗培養科學思維

由于實驗儀器不復雜，藥品較簡單，但演示的時候不易觀察，所以，我們可以把部分演示實驗改為學生分組探究性實驗，相應的新授課變為探究性課程。例如，初中科學八上第三節“氣候和影響氣候的因素”一節，用實驗研究不同物質的比熱不同，“取兩只燒杯，盛相同質量的水和煤油，中間各插一支溫度計，如圖一”，開始時，它們的溫度相同，然后同時用相同的酒精燈加熱，使它們吸收相同的熱量……”

筆者在做該實驗時發現該演示實驗不容易成功，同時也認為存在不科學之處。在教學過程中，本人經過多次實驗，認為如下改進更為合理。基于上述分析，筆者進行了如下的改進：（圖二）取水和煤油各50克，分別裝入兩只短而粗的試管中，將兩試管固定在同一硬紙板上，蓋上中央有孔的試管塞，使溫度計的玻璃泡全部浸入液體中，但不與試管壁相碰，在500毫升的燒杯中，倒入90℃左右的熱水，將兩試管裝有液體部分浸入熱水中，立即可以看到煤油的溫度比水的溫度升高得快，等兩試管溫度相同時，移去燒杯，又能看到煤油的溫度比水的溫度下降得快。此實驗利用小試管代替燒杯，用水浴法加熱代替酒精燈加熱，克服了煤油的導熱系數比水小的不利因素，既簡單，又節約了時間，實驗結果令人信服。最主要的是變演示實驗為學生實驗，讓學生在小組合作中培養了科學思維。

科學教學中，實驗是基礎，創新無止境。如果平時能注意收集信息，并在實踐中大膽地探索創新，必然會在實驗優化上探索出更多、更佳的途徑，能最大限度地培養學生的科學思維。

參考文獻：

馮曉林.教師基本功全書[M].中國三峽出版社，1997.

編輯 張珍珍