基于科學(xué)思維培養(yǎng)的初中科學(xué)“創(chuàng)新實驗”教學(xué)實踐與研究

朱玉柱

【內(nèi)容摘要】實驗作為科學(xué)教學(xué)的一個重要手段，一直以來受到科學(xué)老師的關(guān)注。隨著教學(xué)理念的更新，課堂重心悄然轉(zhuǎn)向?qū)W為中心。本文分析現(xiàn)階段實驗教學(xué)的不足，創(chuàng)新實驗教學(xué)內(nèi)容和方法，從學(xué)生的學(xué)情出發(fā)，通過各種途徑開發(fā)創(chuàng)新實驗器材，加強和改進實驗教學(xué)方法，從而提高教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】初中科學(xué) 創(chuàng)新實驗 教學(xué)實踐

新一輪課堂教學(xué)改革，正在全面鋪開。以“生本課堂”為理念的學(xué)為中心的教學(xué)方式正在興起?？茖W(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，新課改以全新的觀念確立了實驗教學(xué)在整個科學(xué)教學(xué)中的地位和作用。

一、對當下實驗教學(xué)的商榷

2013年版的浙教版初中《科學(xué)》教材中，涉及到22個學(xué)生實驗;26個探究實驗;261個學(xué)生活動。雖然這些實驗活動在編寫過程中都經(jīng)過了反復(fù)的推敲，但仍有為數(shù)不少的實驗存在許多的不足：

1.有些實驗活動過于簡單：如：八下第一章探究《磁鐵的性質(zhì)》實驗過于簡單，課本中有些實驗活動在小學(xué)科學(xué)中學(xué)生已經(jīng)觸及了，初中學(xué)生在學(xué)到這塊知識已經(jīng)沒有科學(xué)的神秘感可言。學(xué)生拿著“菜譜式”的實驗指導(dǎo)一一進行操作好像“照方抓藥”，結(jié)果學(xué)生在實驗中更多的是動手而沒有動腦。這種缺少思維含量的實驗，學(xué)生的思維很難得到發(fā)展。

2.有些實驗的分析又太過抽象：如：八上第二章《大氣的壓強》中的覆杯實驗，牛奶盒的變化，瓶中取袋，吸飲料，緊貼在墻面上的吸盤，章魚觸手上的吸盤，這些實驗雖然現(xiàn)象奇特，趣味性強，但都需要進行抽象的理性分析。所以當一個又一個的神奇實驗做過以后，一旦上升到理論分析，學(xué)生往往停留在原有的思維定勢中，雖然能聽懂，但是并不理解，即使有些理解，也感覺是老師強行灌輸?shù)?。所以最后在解答過程中飲料還是吸上來的多，壓上來的很少。如何巧妙地設(shè)計出創(chuàng)新實驗，突破思維的固化，以達到事半功倍的效果，這是我們需要改進的地方。

3.有些實驗成功率比較低：如：九上第二章《物質(zhì)的轉(zhuǎn)化》中鐵與硫的反應(yīng)，實驗時反應(yīng)生成的物質(zhì)仍能被吸引，是鐵粉與硫粉反應(yīng)后的生成物硫化亞鐵被磁鐵吸引？是原有鐵粉被吸引？這樣對學(xué)生的思維產(chǎn)生了干擾。還有科學(xué)的嚴密性思維也受到牽制。

4.有些實驗受時空限制：如《種子的萌發(fā)》一節(jié)中，需要提前一周左右時間對菜豆種子進行預(yù)處理。在課堂上呈現(xiàn)的僅僅是一個短暫的片段而已，因此學(xué)生的注意力和興趣容易受后來知識的干擾，思維的連續(xù)性受到制約。

5.有的實驗準確操作比較困難：如七下第三章《測定滑動摩擦力》時，要求學(xué)生拉彈簧秤必須做到勻速，學(xué)生很難做到彈簧秤勻速拉動。且在此過程中要在移動中讀數(shù)，實驗的精確度受到很大影響。盡管理論上是成立的，但是實際上實驗操作上的問題也會影響學(xué)生的思維判斷。

6.在習題教學(xué)中的實驗比較生疏：如在《摩擦力》習題教學(xué)中，人勻速向上和向下爬桿時，摩擦力的方向問題。好多同學(xué)說是和運動方向相反，但是事實是向上爬桿時摩擦力也是豎直向上的，如果沒有一個好的實驗素材作背景，即使再講十遍，學(xué)生的錯誤還是我行我素。原因在于許多科學(xué)知識比較抽象，特別是以實驗為背景的科學(xué)實驗題解答過程中，由于學(xué)生缺少實驗思維能力，學(xué)生的思維障礙很難突破，養(yǎng)成了死記硬背學(xué)科學(xué)的壞習慣，加重了學(xué)習負擔。

蘇霍姆林斯基也提倡“獨立發(fā)現(xiàn)的道路讓學(xué)生去走”。而考察教科書和實際的教學(xué)，我們擅長的是向?qū)W生演示、展示通向真理的“陽光大道”。在科學(xué)實驗的教學(xué)中，演示實驗主要由老師包辦，學(xué)生只是觀眾，并沒有真正的體驗。學(xué)生分組實驗中，學(xué)生按教師、教材提供的方法步驟進行演練，就此來驗證結(jié)論，忽視了實驗的思維能力的培養(yǎng)，整個過程缺乏活力，沒有創(chuàng)新，沒有體現(xiàn)學(xué)生獨立思維的能力培養(yǎng)。

二、教學(xué)改革需要創(chuàng)新實驗

《浙江省教育廳關(guān)于深化義務(wù)教育課程改革的指導(dǎo)意見》（浙教基〔2015〕36號）文件指出：提倡學(xué)生主動參與的探究式學(xué)習，科學(xué)課程以提高每個學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為總目標，突出讓學(xué)生參與科學(xué)探究（過程方法與能力）的方式來理解科學(xué)知識，學(xué)習科學(xué)技能，體驗教學(xué)過程與方法，初步理解科學(xué)本質(zhì)，形成科學(xué)態(tài)度、情感與價值觀，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和實踐能力。因此，在教學(xué)中創(chuàng)新實驗教學(xué)，喚起學(xué)生的注意，激發(fā)學(xué)生的興趣，引起學(xué)生思考，發(fā)展學(xué)生的思維能力，是每個科學(xué)教師需要不斷努力的方向。

三、創(chuàng)新實驗教學(xué)的策略

1.設(shè)計反常實驗，打破定勢思維

“思維定勢”對于科學(xué)課堂教學(xué)的作用有積極一面;但是也有消極的反作用;積極的思維定勢可以加深學(xué)生的記憶功能，但是消極的思維定勢卻是束縛創(chuàng)造性思維的一大枷鎖。如八上第一章《浮力》教學(xué)中，下沉的物體受到浮力小，上浮的物體浮力大。這個固化了前概念，需要設(shè)計反其道行之的實驗，比如用同一個礦泉水瓶，一次空瓶，一次灌滿沙子，同樣浸沒在水中，空瓶上浮了，灌滿沙子的瓶子下沉了，我們再用排水法將兩次的浮力分別測量出來，從而得出：同一瓶子，浸沒在水中時受到的浮力是一樣的。并不是之前想的下沉的物體受到的浮力小，上浮的物體受到的浮力大。這樣我們就能制造思維矛盾，引起思想沖突，讓學(xué)生在這種矛盾中獲得啟發(fā)、頓悟，從而培養(yǎng)學(xué)生突破性思維框架，它有利于學(xué)生的自主探究，進而能夠達到準確、嚴密、深刻的理解和掌握所學(xué)知識的目的，突破思維定勢。

2.設(shè)計創(chuàng)意實驗，培養(yǎng)求異思維

在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，讓學(xué)生充分發(fā)揮聰明才智，從自己感興趣的知識點或?qū)嶒灣霭l(fā)，讓學(xué)生去創(chuàng)新實驗，可以培養(yǎng)求異思維。如在八上第四章第六節(jié)《伏安法測導(dǎo)體電阻》時，我們都知道利用歐姆定律的變式，電阻是其導(dǎo)體兩端的電壓與流過導(dǎo)體的電流之間的比值，只要找到導(dǎo)體兩端的電壓和流過導(dǎo)體的電流，就能求出該導(dǎo)體的電阻了。但是如果實驗就此結(jié)束，學(xué)生的思維就只能停留在書本表面。我們老師可以預(yù)設(shè)如果電壓表壞了或者電流表壞了，能不能測電阻了？學(xué)生利用現(xiàn)有知識，與其他同學(xué)一起去設(shè)計，去創(chuàng)造、去探索，看看缺了其中一個電表，如何通過其他現(xiàn)有的原件來測出電阻，比如可以有兩個電壓表或者兩個電流表，也可以是一個電流表再多加一個開關(guān)，一個電壓表多加一個開關(guān)等等。這樣不僅培養(yǎng)創(chuàng)新思維，增強創(chuàng)新能力，還加深了學(xué)生對知識的理解，而且大大地提高了學(xué)生思維的創(chuàng)造性，拓寬學(xué)生的思路，培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性。

3.設(shè)計連環(huán)實驗，提升邏輯思維

在《焦耳定律》實驗教學(xué)中，老師們往往發(fā)現(xiàn)：課本上的實驗一步到位，思維的漸變過程沒有很好的體現(xiàn)。這就需要老師設(shè)計出一系列連環(huán)漸進的實驗，如何控制變量？使用串聯(lián)電路可以控制電流相同，比較不同電阻的產(chǎn)熱;使用并聯(lián)電路可以比較不同電流時的不種電阻產(chǎn)熱，但不能比較不同電流時同種電阻的產(chǎn)熱。書本實驗利用串聯(lián)電路采用的是前后對比達到效果，如果能直接對比，設(shè)計其他連接方式，效果會更好。如何體現(xiàn)產(chǎn)熱的多少？怎樣才能更直觀的體現(xiàn)？想到溫度的上升，用溫度計，用平底燒瓶中插入玻璃管（相當于放大了的溫度計）效果更好。我們在教學(xué)中需要把這些問題都提出來，讓學(xué)生一個一個解決，由淺入深，環(huán)環(huán)緊扣，層層深入，符合學(xué)生認知規(guī)律和認知心理，使學(xué)生不僅能“知其然”，還能“知其所以然”，有效提升學(xué)生思維邏輯的嚴密程度。

4.設(shè)計過渡實驗，強化推理思維

教學(xué)時，從一個知識點到另一個知識點時要銜接自然，否則學(xué)生會覺得莫名其妙，跟不上老師的思路。課堂也會顯得很不自然。這不符合科學(xué)知識的發(fā)展規(guī)律，也不利于學(xué)生認知規(guī)律的發(fā)展，更不利于培養(yǎng)學(xué)生的推理能力。如九上《滑輪》中定滑輪改變力的方向，不改變力的大小。老師設(shè)計一系列變式型過渡實驗：從彈簧秤直接拉，到通過滑輪拉到兩個滑輪左右兩邊拉，從中比較各個拉力的大小。這樣的實驗設(shè)計挖掘出了學(xué)生現(xiàn)有認知結(jié)構(gòu)與新知識之間的銜接點，并在這個銜接點上以疑搭橋，使學(xué)生在教師的引導(dǎo)下去發(fā)現(xiàn)知識間的聯(lián)系，訓(xùn)練學(xué)生敏捷的思維能力，促進推理能力的發(fā)展。

5.設(shè)計模型實驗，拓展想象思維

思維過程本身就是由感性的東西，逐漸引向理性的抽象概括的過程。模型是以感性材料為基礎(chǔ)，把表象的東西進行重新加工而產(chǎn)生的新形象。如：微觀物質(zhì)世界中分子、原子、電子等知識看不見，摸不著，設(shè)計微觀模型創(chuàng)新實驗可以有效促進學(xué)生想象力的發(fā)展。它可以將微觀知識形象化、直觀化，增強感性認識，使學(xué)生在頭腦中留下深刻的微觀模型，從而加深對知識的理解。也可通過這樣的實驗創(chuàng)新，有效激發(fā)學(xué)生的興趣，突破微觀知識教學(xué)的難點，促進了學(xué)生形象思維能力和想象力的發(fā)展。

6.設(shè)計習題實驗，簡化繁雜思維

在習題教學(xué)過程中，我們常常感覺課堂枯燥無味，學(xué)生做得很累，但收效甚微。而許多學(xué)生出現(xiàn)錯誤的原因，往往只是對某一知識點的理解存在障礙。如電動機的計算，學(xué)生存在的主要問題是對電動機功率、發(fā)熱功率、機械功率之間的關(guān)系難以正確區(qū)分，計算公式難以正確選擇。在教學(xué)中，通過挖掘“習題實驗”，進行有效突破。通過對比相同電壓下，電動機轉(zhuǎn)動與電動機轉(zhuǎn)動突然被卡住時電流大小的大幅度變化，學(xué)生深刻體會到了，純電阻電路與非純電阻電路電流做功的不同。因此，在教學(xué)中，教師如果能善于捕捉學(xué)生解題時思維的盲點，挖掘習題實驗，這樣的習題課既有趣又有效。同時既是創(chuàng)新實驗的好辦法，也是化簡學(xué)生思維障礙的有效手段。

7.設(shè)計生活實驗，培養(yǎng)好奇思維

美國著名教育家杜威認為：“最好的教育就是從生活中學(xué)習”。《科學(xué)課程標準》指出：使用身邊隨手可得的物品，進行探究活動和各種實驗。如廚房中的科學(xué)，從柴米油鹽醬醋茶中入手，拉近科學(xué)與生活的距離。因此，從生活中尋找生活化的實驗，也是實驗創(chuàng)新的有效途徑。同時也可以培養(yǎng)學(xué)生熱愛生活、積極思維的良好習慣。

總之，實驗教學(xué)是初中《科學(xué)》的重要組成部分，它以其生動的魅力和豐富的內(nèi)涵在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)方面發(fā)揮著獨特的作用。只要我們依據(jù)教學(xué)內(nèi)容，多從學(xué)生的實際出發(fā)，通過各種途徑開發(fā)實驗教學(xué)，加強和改進實驗教學(xué)方法，努力挖掘?qū)嶒灲虒W(xué)潛能，做到平常中出新，平淡中出奇，創(chuàng)設(shè)一個個符合學(xué)生心理特點的生動、有趣、形象的實驗，實驗教學(xué)就能做到為學(xué)生創(chuàng)造更多的參與機會，增強他們的參與意識，使學(xué)生主動地進行學(xué)習。從而讓學(xué)生在快樂實驗中不僅提高科學(xué)素養(yǎng)，積極發(fā)展學(xué)生思維。

【參考文獻】

[1]李嘉音.培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維教學(xué)的探討[J].化學(xué)教育，1986，7（1）：1-4.

（作者單位：浙江省杭州市蕭山區(qū)臨浦鎮(zhèn)初級中學(xué)）