创新实验中培养学生的科学思维

黄跃峰

摘 要：科学是一门综合性课程，实验是学习科学的基础。科学学科的基本目的是培养学生的科学素养，而科学素养的核心是科学思维。那么如何借助实验来更好地提高学生的科学思维呢？创新实验就是一个很好的载体。很多老师可能觉得实验创新遥不可及，非常难，但实际上，实验创新就在我们身边，可以是实验教学方法上的创新，也可以是实验展示形式上的创新，当然还可以是实验教具的创新。创新实验的器材可以来自实验室，也可以来自生活，来自我们身边。从科学实验教学的地位以及初中学生科学实验过程中存在的问题等方面进行了简单的阐述，通过实例着重对实验进行改进，培养学生的科学思维。

关键词：科学教学；创新实验；科学思维

一、创设实验情境，激发学生的科学思维

创设良好的情境是学好科学的基础。而初中科学实验现象一般不太明显，或者现象的可见度不高。教师演示时学生较难感知现象，如果实验时教师能进行简单的改进，取材方便，操作简单，就能很大程度地激发学生的学习兴趣。如“电源短路实验”，电源短路对电源的损害比较大，必须避免。对于这个实验，书本中提供了一个演示实验：用一个干电池和一根铜导线，让学生触摸铜导线是否发热。对于这个实验，“可见度”不够明显。笔者对这个实验进行了如下改进：采用一节五号干电池，和一块锡箔纸。只需将口香糖纸沿纵向剪去一半，然后对折，再在糖纸中间位置左右剪去约一毫米的宽度，再折一下。然后将糖纸两头分别搭在电源两端，糖纸中间狭窄处立刻冒烟。上述改进有以下几个优点：现象明显，冒烟；耗时短，基本上一秒钟内就有现象；取材简便，一节五号干电池和一张口香糖纸而已。拓展延伸，培养了学生的科学思维。本实验除了能解决电源短路的问题之外，还带出了横截面积对电阻的影响的问题，即为什么中间狭窄处先冒烟，两头不冒烟？

二、學生自主设计实验，培养科学思维

科学实验设计是指根据化学实验的目的，运用有关的化学知识和实验操作技能，对实验方案进行合理的设计，它要求设计者能够灵活运用所学的化学知识和实验操作技能，具有勇于创新的精神，因此能够培养学生的创新精神。传统的实验教学中，实验的设计主动权在于教师，学生只是被动地接受教师的实验方案，导致一些知识点在课堂教学中教师分析得头头是道，实验做得规范准确，现象明显，但学生做起题来仍然无从下手。针对这种情况，实施创新教育后，在科学实验教学中，教师要大胆地将设计实验方案的主动权交给学生。事实证明，这种主动权的转移不仅有利于培养学生的创新意识，其教学效果也是传统教学方法无法比拟的。如，有关CO2的溶解性实验改进中，用教材中的装置来探究这个实验，经常有学生怀疑矿泉水瓶（比较薄的矿泉水瓶）变瘪是教师在止水夹充分振荡时用手指力压瘪的，加之打开瓶盖后变瘪的瓶身没有复原，因此更加对CO2能溶于水加以质疑。上新课的时候，笔者会让学生思考这个问题：瓶子变瘪到底是什么原因？学生通常会作出猜测：可能是“捏瘪”的；可能是气压减少。那么你们如何来进行实验验证呢？学生就会想到让瓶子连接一根导管，另一端和水相连，观察玻璃管中水位如何变化？简单的一个改进就很好地说明了一个问题，培养了学生的科学思维，又简明地解决了问题。

三、利用小组实验培养科学思维

由于实验仪器不复杂，药品较简单，但演示的时候不易观察，所以，我们可以把部分演示实验改为学生分组探究性实验，相应的新授课变为探究性课程。例如，初中科学八上第三节“气候和影响气候的因素”一节，用实验研究不同物质的比热不同，“取两只烧杯，盛相同质量的水和煤油，中间各插一支温度计，如图一”，开始时，它们的温度相同，然后同时用相同的酒精灯加热，使它们吸收相同的热量……”

笔者在做该实验时发现该演示实验不容易成功，同时也认为存在不科学之处。在教学过程中，本人经过多次实验，认为如下改进更为合理。基于上述分析，笔者进行了如下的改进：（图二）取水和煤油各50克，分别装入两只短而粗的试管中，将两试管固定在同一硬纸板上，盖上中央有孔的试管塞，使温度计的玻璃泡全部浸入液体中，但不与试管壁相碰，在500毫升的烧杯中，倒入90℃左右的热水，将两试管装有液体部分浸入热水中，立即可以看到煤油的温度比水的温度升高得快，等两试管温度相同时，移去烧杯，又能看到煤油的温度比水的温度下降得快。此实验利用小试管代替烧杯，用水浴法加热代替酒精灯加热，克服了煤油的导热系数比水小的不利因素，既简单，又节约了时间，实验结果令人信服。最主要的是变演示实验为学生实验，让学生在小组合作中培养了科学思维。

科学教学中，实验是基础，创新无止境。如果平时能注意收集信息，并在实践中大胆地探索创新，必然会在实验优化上探索出更多、更佳的途径，能最大限度地培养学生的科学思维。

参考文献：

冯晓林.教师基本功全书[M].中国三峡出版社，1997.

编辑 张珍珍