科学习题课中增设创新实验 培养学生思维能力

摘 要 科学实验能激发学生学习兴趣和求知欲望，培养学生思维能力，养成严谨求实的科学态度。但在实际教学活动中，科学实验通常被作为新授课、学生实验的教学环节，在习题课中地位不高，除了专题实验复习课，教师很少在习题课上设计实验。因此，如何在习题课上设计创新实验，吸引学生的注意力，激起学生的思考，培养学生的思维能力，是每个科学教师不懈努力的方向。

关键词 创新实验；习题课；科学；思维能力

中图分类号：G633.7 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）03-0138-03

1 习题课教学的现状分析

习题课是重要的常见课型，习题课教学对学生的已有知识起到巩固、深化和矫正的作用，又是对学生的思维进行梳理、整合、运用、纠正和创新的过程。但在传统的习题课教学中还存在有待商榷的地方，主要有以下表现。

学生忽视自主学习，缺乏思维养成意识 在传统的习题课中缺乏创新实验的设计，即使教师设计了自主学习的环节，当教师提出问题让学生思考时，一些学生由于缺乏独立思考能力与主动参与的精神，往往坐等答案。这些学生在自主学习过程中参与度不高，思维能力也就难以得到提高，最后不得不由教师来讲评，结果往往是教师讲得津津有味，学生听得昏昏欲睡。

教师忽视学生体验，缺乏思维建构意识 学生对科学实验是非常感兴趣的，但要在习题课中增设创新实验，教师需要投入大量的时间和精力去设计、去准备、去实践。因此，教师在主观上会觉得增设实验“麻烦”“浪费时间”，认为在教室里“说实验”“看实验”和“背实验”更“高效”、更“实在”。所以傳统的习题课中几乎看不到实验，忽视学生体验对思维建构的重要性。

因此，在习题课中增设创新实验，唤起学生的注意，激发学生的兴趣，引起学生思考，培养学生的思维能力，让学生变得乐于参与、乐于实践、乐于反思，是每个科学教师需要不断努力的方向。

2 习题课中增设创新实验的策略

科学新课程标准强调：“以提高学生的科学素养为主

旨，建立了三维目标体系，倡导学生以探究发现为主、主动参与、交流合作的学习方式。”这些理念的落实都离不开科学实验。在习题课中增设创新实验，不仅可以激发学生学习的兴趣，还能培养学生的思维能力，创建高效课堂。对此提出以下策略。

抓住认知“冲突点”，突破思维定式 大多数教师都会有这样的体会，有些题学生已经做过乃至考过，可仍会一错再错。原因就在于学生没有从根本上理解掌握，形成知识的盲点，这就是一种思维定式。积极的思维定式可以加深学生的记忆功能，而消极的思维定式却是束缚创造性思维的一大枷锁。在习题讲评课中，笔者从学生的认知“冲突点”出发，设计“异常”的实验，突破思维定式。

实验1：餐馆里有一道名为“纸锅烧豆腐”的菜，纸锅里的豆腐烧熟了纸却不会烧掉，为什么？

这是八下考核“燃烧条件”知识点的一道习题，看到这道解答题，学生觉得迷糊：纸明明是很容易燃烧的，这里为什么能烧豆腐？笔者从学生认知“冲突点”出发，设计这样一个创新实验——烧不着的手帕：

首先，在烧杯中放入50毫升的水，加入半勺食盐搅拌均匀，再将50毫升的酒精倒入烧杯中搅拌，最后将溶液倒入水槽。将手帕在溶液中充分浸透，然后拿出来稍微拧干。用镊子将手帕悬空夹住，点火，观察点火后的手帕变化，结果手帕安然无恙！

这个实验突破了学生的思维定式。教师趁热打铁，引导学生思考手帕最终“安然无恙”的奥秘就在于手帕浸透了酒精和水：酒精极易挥发，形成的酒精蒸汽一接触火源，立即在手帕表面燃烧起来；但水和酒精的蒸发带走大量热量，手帕的温度无法达到着火点，所以不会燃烧起来。解释完这个实验现象后，“纸锅烧豆腐”的疑惑就迎刃而解了。

设计“异常”实验，可以充分激发学生参与的热情，点燃学生的智慧，突破思维定式。

设计“直观”实验，解构思维障碍 科学习题中有些知识点比较抽象，在习题讲评时，单凭教师口述或画图，学生很难理解，形成思维障碍、知识盲点。这时，教师从解题的“障碍点”出发，设计“直观”实验就很有必要。

实验2：重100牛的水可以产生的最大浮力为（ ）

A.一定小于100牛 B.一定大于100牛

C.一定等于100牛 D.可以大于100牛

这个题目正确的答案是B，但大部分学生都选C，那么学生解题的障碍点在哪里呢？笔者找了几个答错的学生了解做错的原因：

学生甲：我选A，因为浮力等于排开液体受到的重力，物体不可能将所有水排干，所以浮力一定小于100牛。

学生乙：我选C，因为物体放入水中，即便将水全部排出，也只有100牛，所以浮力最多等于100牛。

学生做错的障碍点已经很清楚了，按照他们的思维：浮力等于排开液体受到的重力→瓶子里只有100牛水→假设100牛的水全部排开，浮力也只能等于100牛，不可能多于100牛。

他们显然犯了概念混淆的错误，混淆了“液体的重力”和“排开液体的重力”两个概念。于是增设一个创新实验：

在两个一次性水杯中加入质量不等的水，如图1所示，然后将水较多的杯子放入较少的杯中，能够漂浮，说明了液体能产生比自身重更大的浮力。

这个实验取材容易，操作简单，现象直观，用强有力的证据证明水可以产生比它本身重力大得多的浮力。因此，在教学中，教师如果能善于捕捉学生思维的障碍点，设计“直观”实验，就可以扫除知识盲点，化简思维障碍。

设计“创新”实验，培养灵活思维 科学新课程标准中提到：“教师应该充分利用学生已有的生活经验，引导学生把所学的科学知识应用到现实中，以体现科学在现实中的价值。”学生生活经验和阅历的局限性会给科学思维造成迷惑点，笔者在习题讲评中发现，如果能从学生思维的“迷惑点”出发，设计创新实验，可以拨开迷雾，使学生的思维更灵活。

实验3：为什么容器内液体对容器底部的压强的大小只和液体密度和深度有关，与液体重力无关？

在液体压强的学习中，学生已经有了这样的生活经验：固体因为受到重力，会对接触面产生压强，固体压强大小与重力有关。从而产生思维迷惑点，认为液体压强也是由液体重力产生的，所以液体压强大小与液体重力有关。这时就可以设计创新实验来突破：

如2图所示，①为压强计，②为溢水杯，③④为小烧杯。

1）用手向下压烧杯③，现象：水的重力不变，水位上

升，压强计液面差增大。

2）继续下压烧杯③，至杯中水溢出，缓缓下压保持水位不变，现象：杯中水的重力减小，水位不变，压强计液面差不变。

实验结论：液体的压强跟重力无关，是由深度决定的。

在教学中，教师应多角度、多方位设计各种实验，发展学生横向、类比、逆向、联想等思维能力，从而使学生不单单理解和掌握所学内容，而且能利用现有知识，结合已学知识去创造、去探索。这样不但可以加深学生对知识的理解，而且能够大大拓宽学生的思路，培养学生思维的灵活性。

设计“生活化”实验，拓展创造思维 当下，各种电子产品占据了学生的生活，导致学生缺乏生活经验。因此，习题中碰到一些生活中的问题，学生常常不能理解掌握，导致忘了记、记了又忘，学习效率低下。因此，教师应从生活经验的缺失点设计“生活化”实验，使习题讲评更贴近生活，更生动活泼，拓展学生的创造思维。

实验4：关于“不倒翁”不倒的原因正確的是（ ）

A.重心很低 B.重心很高

C.重心不在物体上 D.里面有特殊装置

现在玩不倒翁的学生很少了，即使玩过的人，也很少有人能思考它背后的原理。这时，教师引导学生自己做一个不倒翁，那么不倒翁不倒的原因就清楚了。实验的设计

是：选用一个生鸡蛋，在小头一端开个孔并清除干净壳内的蛋清蛋黄；沿小孔滑入一块重物，使其居于蛋壳大头端为底

部；扶好蛋壳，点燃一支蜡烛，滴入烛油，把重物封存在蛋壳底部，烛油大约封存至整个蛋壳高度的四分之一，这样玩具“不倒翁”就做好了。通过自己的亲身制作，学生自然而然知道了不倒翁的原理。

在学习了相关的知识后，鼓励学生围绕知识点自己设计生活化的实验。例如：在学习了大气压强的知识后，引导学生自制“简单气压计”；在学习了升华和凝华的知识后，引导学生利用碘提取自己的指纹；等等。让学生多动手、多动脑，其创造性思维得到有效拓展。

设计“课外”实验，拓宽思维宽度 有些科学习题中的易错点，用实验的方法能让学生很快接受和理解，学生也非常感兴趣；但由于课堂时间的限制，无法当堂完成，教师可作为课外拓展实验，让学生分组在课后完成，拓宽思维宽度。

实验5：当小红将水从猪心的主动脉注入时，会发现水从 流出。

这题学生往往会答“水从肺静脉中流出”，原因在于学生对瓣膜的结构缺乏感性认识，无法真正从物质的结构出发去理解瓣膜的功能，只是机械式地去记忆知识，无法灵活运用知识。这时，教师可以设计“课外”实验，将学生从被动地接受知识中解放出来，让他们在对心脏的探索中感受到生物体结构与功能的统一性，这是课堂上无法体验到的。

笔者将全部学生按照住家的远近与自愿原则分成4～5人一小组，发给学生自编实验单。利用周末，各小组分别在某一组员家进行解剖，要求找到心脏中四腔、血管、瓣膜，并拍出解剖后的照片，在照片上标出各个结构名称；将水分别从上腔静脉、肺静脉、主动脉中灌入，观察水的流出情况。

这次课外实验学生体会到实验的快乐，使所学的知识学以致用，在亲身实践中对所学的知识掌握得更牢固，拓宽了思维的宽度。

3 反馈与成效

激发了学生上习题课的热情 自从在习题课上增加创新实验后，沉默的习题课堂焕发了生机，学生由被动学习转变为主动探索，教师由课堂的主宰者转变为课堂的引导者，实现了真正的绿色课堂。

提升了学生的思维能力 在习题中增设创新实验，通过对学生实验方案设计的指导、对实验现象分析的引导，由课内向课外延伸和拓展，学生的思维能力有明显提升。

促进了教师的专业成长 在习题课中增设创新实验，笔者改变了对科学实验的态度以及处理方式，更新了教学观念，开始关注课外的知识延伸，并不断反思和调整教学策略，更好地促进自己专业成长。

4 结束语

科学实验是教学的灵魂，是培养学生思维能力的载体。在习题课中，只要教师依据习题内容，多从学生的实际出发，增设创新实验，努力挖掘实验教学的潜能，做到平常中出新、平淡中出奇，就能做到为学生创造更多的参与机会，增强他们的参与意识，使学生主动地进行学习。如此一来，不仅能够使得学生在习题课中能巩固知识，提高分析问题的能力，更重要的是能达成科学课堂教学永恒的追求——发展学生思维能力。

参考文献

[1]全日制义务教育科学（7～9年级）课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2011.

[2]张伟，郭玉英.论“非常规”物理实验的教学地位[J].课程·教材.教法，2007（12）：51-56.

[3]蔡铁权，姜旭英.科学课程与教学研究[M].杭州：浙江大学出版社，2008.

[4]宋娟，房淑琴.几例初中生物实验的改进[J].中学生物学，2010（8）：37-38.

作者：蒋淑微，杭州市滨江区杭州高新实验学校（310053）。