注重实验设计 培养创新能力

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  摘要:本文侧重于对在初中科学课堂实验中如何运用设疑置问,激发创意;引导猜想,激活思维;注重设计,手脑并进:讨论辨析,合作探究等四种方法进行探索尝试,从而激发学生的创新思维,培养学生的创新能力。
  关键词:实验 创新 思维 能力
  中图分类号:G632.41
  文献标识码:C
  文章编号:1671-8437-(2009)4-0085-01
  
  初中科学是一门以实验为基础的学科。实验不仅是科学教学的方法和手段,更是主要的科学课程资源,实验教学是落实新课程目标,全面提高学生科学素养的重要途径。从新课程实施以来,广大教师对实验教学作了不少的探索和尝试,但由于受升学压力和传统教育思想的影响,许多的实验课堂还是“涛声依旧”。重结论、轻过程;重验证、轻探索;重知识、轻能力等现象依然较为严重,这种实验教学把学生建立在客体性、受动性和依赖性的基础上,忽略了学生的主动性、能动性和独立性,摧残了学生的学习兴趣和热情,窒息了学生的思维和能力。如何改变这种实验教学的现状?笔者近几年来作了下列尝试:
  
  1 设疑置问,激发创意
  
  古人云:“学起于思,思源于疑。”疑是探索新知识的开始,疑是创新的起点;有疑问,才能使学生进一步去思考、去探索。爱因斯坦曾指出:“提出一个问题,往往比解决一个问题更为重要”,而自然科学的本身就在不断地发现问题、解决问题的过程中形成和发展的。实验教学中教师通过设疑置惑,营造问题情境,启发学生思考,并驱使他们通过实践等方法进行积极的探索和实践。
  在探究“饱和溶液和不饱和溶液”这一内容时,我为学生安排了探究器材:烧杯、水、蔗糖、食盐、玻璃棒等,先后设置了下列问题:“食盐或蔗糖能在水中无限制地溶解吗?”“氯化钠饱和溶液还能溶解其他物质吗?”“饱和溶液和不饱和溶液可以相互转化吗?”“转化的条件是什么?”等问题情境。每个问题均由学生动脑思考后,提出假设,设计实验进行探究验证,整节课学生的思维始终处于一种活跃状态,根据问题去思考、去想象、去探究。
  在《浮力》的教学中,笔者运用实验来设疑:(1)浮在水面上的物体(木块)和水里浮上来的物体(乒乓球)受到什么力的作用呢?学生立即回答受到向上托的力即浮力。(2)然后再问沉在液体里的物体(小石块)受到这样的力吗?学生就会产生两种想法:一种说没有,一种会说有。教师因势利导,采用边讲边实验的办法,实验中在观察过石块浸没水中时弹簧秤读数减小后,将石块提升到杯外,再用手向上托一下石块,使学生直观地认识到石块浸入水中弹簧秤读数减小是由于受到水的向上托的力,即水的浮力。(3)既然浸在水中的物体都受到浮力,为什么有的物体在水中下沉,有的物体能浮在水面呢?由此引入对物体浮沉条件的分析。(4)在水里的物体受到几个力?学生会回答:受到重力和浮力,进而通过比较重力和浮力的大小关系,据二力合成的知识,讨论得出物体在什么条件下上浮、下沉、悬浮和漂浮。
  
  2 引导猜想,激活思维
  
  探究的过程是一个创造的过程,创造的过程离不开发散思维,没有思维发散的过程谈不上是一个创造或探究的过程。假设、猜想、想象是人在大脑中对已有表象进行加工创造、创新的过程。牛顿说:“没有大胆的猜想,就不会有伟大的发现。”在实验过程中,猜想对于孩子们说是最为宝贵的,猜想过程是学生思维及其活跃的过程,它容易突破传统思维的框框,并时而进发出创造思维的火花。某一实验过程将会产生什么现象,或这一现象的背后隐藏着什么规律,教师可以在实验之前引导学生大胆猜想。
  在八年级科学“物体的沉与浮”教学中,教师创设情境:一个小木块、一个胡萝h、小铁钉、蜡烛头、小瓶盖,把它们放入水中是沉还是浮?先让学生猜想,教师鼓励学生用自己的头脑思考问题,不失时机地对学生的标新立异、独树一帜的想法予以肯定、支持和帮助,培养学生的创新想象能力,从而进行有目的的实验。通过这种设疑、猜想、释疑的实验活动,使学生逐步树立创新意识,同时逐步培养学生的创新想象能力。又如在七年级科学“光的传播”教学时,先让学生猜想:“光的传播路线怎样”、“你平时能看见光在空气中传播吗”、“怎样才能看见光在空气中传播”。尽管学生立即就会作出各种各样的猜测,有些是意料之中的,有些是意料之外的。不管学生的猜测结果是否符合教师的意图,是否合理或正确,教师都不要过早地给予肯定或否定,而要把结果交给学生通过实验来证明。不断激励学生通过实验、观察、讨论、模拟等探索手段提出种种假设和猜想,让学生逐步掌握科学探究的思路和方法,即提出问题一猜想假设一设计实验一实验探究一讨论分析一得出结论,这样才能使学生逐步树立问题意识和创新意识,逐步培养学生探究的兴趣和创造性思维。
  
  3 注重设计,手脑并进
  
  实践是创新的摇篮,实验设计是一个动手动脑并可培养学生各方面能力的过程。通过学生自己思考设计实验,既可培养学生动手动脑解决问题的能力,又可引导学生阅读,查找一些实验小窍门、实验药品及仪器的代用品,实验装置的改进等有关资料,以开拓学生的视野,启迪学生进行创造性思维。同时,也应经常提出一些能激发学生创造欲望和创造兴趣的问题,尽量给学生一些动手的机会,增加实验的探究性,让学生在手脑并用的活动中进发出创造的火花。如在做“观察水的沸腾”实验时,怎样组装实验装置?水的多少是否适宜?水温是否合适?温度计如何放在水中?等都由学生自己设计。水是否沸腾?水沸腾时的现象如何?温度如何变化?都要求学生细心观察、记录,然后归纳出实验结论。这些操作无疑会提高学生的操作能力。在控制实验条件、排除实验故障的能力上也会得到有益的锻炼。
  又如在证明“大气压存在的”的实验中,笔者交给学生一些器材:一个矿泉水瓶、一杯热水、一茶杯冷水、一张硬纸片、一个胶头滴管、两个橡皮挂衣钩等一些材料,让学生自己设计实验,证明大气压的存在。学生兴趣浓厚,经过一阵忙碌,终于不负所望,先后设计出下列实验:(1)在茶杯中装满水,将硬纸片盖在上面,然后小心将杯子倒过来,放手后纸片不会下落,而且将水托住;(2)先向矿泉水瓶内加入热水,晃动几下,马上拧紧瓶盖,一会儿瓶子会变扁:(3)用手指捏胶头滴管橡皮挤出部分空气,把下端浸入水中,手指松开后,在滴管内会进入一段水柱;(4)将滴管从水中取出,水不会落下:(5)将挂衣钩往墙壁上轻轻一按,挂衣钩牢牢地吸在墙壁上……这样,通过学生自己设计并动手实验,一是培养学生的动手能力,二是培养学生的设计实验能力;三是激发学生的学习兴趣;四是培养学生的创新思维,可谓一举多得。
  
  4 讨论辩析。合作探究
  
  做实验不仅仅是为了科学的结论,而且包含了思维的过程和探究的过程。讨论和辩论的过程是培养学生思维能力的过程。面对实验中出现的疑问或困惑,教师不应该迫不及待的加以解惑,因为这样固然能让学生暂时“明白”,但他们知道的只是结论,一个空壳而已,并不会去应用,更不会去创造。所以教师要因势利导,让学生充分讨论、分析、交流、合作,努力诱发学生的求知欲望和创新动机,通过师生对语,生生交流获得共识。千万不能用搪塞的语言打发学生提问。不抑制学生的创新意识,谁说鸡蛋一定要靠母鸡才能孵出小鸡?
  在讲到“种子萌发的条件”时,往往有很多学生不能准确的弄清“阳光”到底是不是种子萌发的条件之~?教师可设计一个讨论环节:让两组同学分别以阳光是不是种子萌发的条件展开辩论,辩论非常激烈。学生1:“万物都需要阳光,没有阳光植物都会死”;学生2:“种子没有叶子,也没有光合作用”;学生3:“没有光合作用,植物就不会活”;学生4:“我在一本书上看到过从地里挖掘的几千年以前的种子都可以萌发”;学生5:“种子埋在土壤里不需要阳光的”;学生6:“农民撒种子的时候都是撒在地上的”……可以说那节课学生精力充沛,注意力高度集中,大脑皮层特别兴奋,思维空前活跃,学生绞尽脑汁想千方百计说服对方。最后,笔者用科学的观点解释了涉及到的一些科学现象,此时学生不仅学会了这一节内容,更重要的是对于一些不正确的观点有了明确的科学依据,对于正确的内容印象就更加深刻了。创设讨论、辩论的教学情境,能激发学生极大的参与热情,学生在合作探究的相互碰撞中获得新的知识,提高了创新能力。
  总之,在实验教学过程中,教师要改变传统的教学观念,树立以学生为主体的思想,尊重学生的独立性、自主性,发挥学生的主动性和创造性,努力做到“学生力所能及时,教师避之;学生力所难及时,教师助之;学生力所不及时,教师教之”。积极创造有利于学生自主学习、合作学习、探究学习的教学环境,只有充分挖掘学生的创新思维,才能培养学生的创新能力。
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