科学实验中学生思维能力的探究

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　　摘 要：初中科学课是一门以实验为基础的学科。科学实验是科学教学的重要组成部分，是科学研究的重要手段，科学实验可以拓宽学生思路，挖掘学生内涵，通过各种形式的实验活动来培养学生的各项能力，科学研究离不开思维活动，开展科学实验是培养学生科学素养和思维能力的重要途径。
　　关键词：科学实验;思维;能力;培养
　　科学实验是由实验课题的提出、实验方案的设计和实施、实验数据的分析、得出结论、讨论和交流等环节构成，每个环节都需要通过思维的活动。学生只有进行思维活动才能通过各种实验现象挖掘出事物内在的实质联系，获得新的发现，形成新的思想。在科学实验教学中，教师要加强学生在科学思维方面的训练，培养学生动脑分析解决疑难问题的良好习惯，这对学生的科学素养的提高起着非常重要的作用，主要是在学生的思维能力上的培养起着很明显的效果。下面初浅来谈谈在科学实验中如何培养学生的思维能力。
　　一、 注重科学实验，培养学生的独立性思维
　　在学习初中科学的过程中，实验是学习科学的重要组成部分。新课程标准的要求是让学生多多动手、多多动脑。科学实验是培养学生动手、动脑的最好办法，让学生在科学实验过程中体会到科学的奥妙，也培养了学生良好的科学态度和方法。科学实验的第一个环节是实验课题的提出，这就要求学生根据自己所学的知识，提出合理性的问题，开发学生独立思考的能力。在实验中，教师可以向学生提出一些建议性的问题，以便让学生明确课题的相关信息，引导学生辩论，提出有价值的问题，从而提高学生的思维能力。实验方案设计这一环节是要求学生根据实验的要求和目的，运用自己掌握的知识和实验的技能，对实验的仪器选择、装置的搭配上进行规划，实验步骤上精心设计。这一环节是科学实验的重要内容，它本身就具有很强的综合性、准确性、灵活性等特点。在这个环节中，学生还需要掌握各种的方法，譬如观察、记录、分析、整理、归纳等。经过实验设计环节，它能有效地培养了学生查阅文献资料、确定实验方案、选择实验仪器、选择实验方法、记录实验数据、分析实验结果的独立设计能力，也训练和培养了学生的独立性思维。
　　科学就在我们身边，科学与生活息息相关。因此，教师可以让学生做一些家庭的小实验，要求实验的取材都来自生活中的一些物品。譬如制作水果电池，学生可以尝试用苹果、梨、橘子等水果来做实验，废弃的铁丝和电线连成原电池电路。不同的水果做出的不同的效果，这可以引发学生的思考，出现差异的原因是什么？从而深刻地理解电池的工作原理。又如，学生学了凸透镜成像的规律后，可以通过生活中常见的放大镜这个工具进行分析凸透镜在日常生活中的应用。譬如，照相机是当物距大于两倍焦距时的应用;投影仪是当物距在两倍焦距之内和一倍焦距之外时的应用;放大镜是当物距在一倍焦距之内时应用。学生使用放大镜做的成像实验，并结合科学知识与实际生活的联系，从而对凸透镜的成像规律有个深刻的认识，同时也意识到科学知识最终回归到现实生活应用当中去。科学来自生活，我们可以找到许多家庭小实验，利用家里可提供的资源来完成这些实验。如清除茶杯的污垢、生熟鸡蛋的区别、制作小孔成像仪器等等。学生在家做实验，即安全又具有趣味性。学生要独自设计、准备和操作实验，这就要反复地去尝试、去实验，去不断地思考。家庭小实验既培养了学生的独立思考的能力，又使学生感到科学并不神秘，而是离自己很近，从而提高了学生学习科学的热情。
　　二、 注重科学实验，培养学生的发散性思维
　　新课标下的科学实验是探究性实验，它代替了传统的验证性实验，使学生从原来的按部就班的实验过程中脱离出来，变成了挖掘者。在科学实验探究过程中，学生发挥自己的潜能，大胆地去构想、去探索，充分发挥自己的想象力，去实施自己的实验。在科学实验中，教师起引导的作用，善于根据学生的具体情况提供有针对性、建议性的问题。这样，学生可以多角度地去思考，使实验更加的完善。
　　在科学实验中，学生会碰到一些与自己认知上相冲突的事件。这个冲突对学生来说是最震撼的，也是最能触动学生的发散性思维。教师应该抓住这个机会，训练学生的发散思维。例如，在教学流速与压强的关系这部分内容时，教师用一个非常神奇的实验导入这节课。教师左手拿着一个倒置的漏斗里，右手在漏斗里托着一个乒乓球，然后提问：若用嘴往漏斗颈使劲地吹气，乒乓球将会怎样运动？学生异口同声地说：“乒乓球会在气流的作用下掉下来的”。然后，教师让一位学生上来演示实验，结果乒乓球并没有掉下来，而且还会快速地转动。学生发现结果与自己的想法相反，眼睛睁得大大的，满脸的好奇和疑惑不解。教师及时提出问题：“是什么使乒乓球不会掉下来呢？”学生因这一问题，会展开自己的想象力，猜测托着乒乓球的一定存在向上的力，这个力怎么产生的？与吹入的气一定存在着什么关系等等。学生通过多角度的思考，最终得出更加科学和精准的结论。
　　学生在做科学实验过程中往往会出现与别人不同的实验现象。例如，在《空氣和氧气》这一节的教学中，学生分组测量空气中氧气的含量实验。学生按照教材的步骤进行操作，结果可能会出现三种实验现象：一种是流入的水位超过了容器上的标记;一种是流入的水位刚好到标记;还有一种就是流入的水位低于标记。人人都有好奇心，会相互询问，会互相比较。结果出现差异时，会互相交流和探讨。同样的操作方法，为什么会出现不同的结果呢？这时候，教师首先要激发学生好奇心和探究的欲望，可以设计问题情境，让学生进行讨论和交流。学生本能地会产生“怎么回事”的冲动，从自己的装置的搭配、操作步骤、结果的获取等会仔细的对比、假设和验证，这些思考过程中就促使学生深入地思考问题，尽力地找到出现这些现象的原因。教师通过科学实验中出现的问题，让学生进入验证问题、解决问题的情景，既有效地训练了学生的分析问题、解决问题的能力，也发挥了学生认知的潜能和发散性思维。
　　三、 注重科学实验，培养学生的创新思维
　　创新思维是多种思维融合以后的结晶，是实现创新的核心，具有变通性、独创性、突破性、新颖性的特点。实验科学的探究性是培养学生创新思维的有效途径。教材中有大量的演示实验和学生自主实验，在教材中提供的实验内容往往是单侧面、单层次、单方面的。新课标注重学生创新能力的培养，因此教师非常有必要对教材中的实验进行适当的拓展和补充，尽可能地让学生能从多角度、多层面、全方位地认识科学实验的内涵。 　　例如，在学习大气的压强存这节的内容时，要做“覆杯实验”。大多数教师的操作演示是很简单：先把水杯倒满水，再把厚纸片盖在装满水的杯口，压着纸片，再倒过来放手。纸片没有掉下来，实验做成功了。让学生目睹了一个理所当然压强存在的事实，没有什么可以思考的。这样的实验教学，只是完成实验流程，学生的思维太流于常规，流于形式，这样反而约束了学生的思维。做“覆杯实验”前可以先设计问题，“水杯中放满水，盖上纸片，倒过来，纸片会掉下来吗？”学生就会兴奋地去思考，根据自己经验思考“厚纸片能否掉下来”的问题。在做实验过程中，学生就会带着问题，睁着好奇的眼睛，仔细地观察实验的过程。问题的设计旨在引起学生对厚纸片与水杯的重点观察，然后分别演示水杯盛满水而杯口向下、向侧面。教学中可以继续演示不盛水、盛少量水、盛满水的水杯与厚纸片的接触处插入铁丝等各种条件下厚纸片运动的情况，进而引发学生对实验现象与条件关系的深层观察和探究，这样便能较好地培养学生的创新能力。
　　实验教学的构成要素是具有研究性、引导性、发现性、归纳性等有机地结合起来，这就要要求教师在实验教学中应用的教学方法和手段具体创造性，应用“创造性的教”能为学生“创造性的学”创造条件和氛围。问题情境的设计是实现创造性教学的重要途径。教师应该在实验教学中创设问题实验情景。譬如，教师提问：“这个实验怎么进行操作的？”“为什么要这样操作呢”“？还有没有其他的操作？”“你有什么其他的想法”等。教师尽可能地为学生创造一种学习探究的氛围，让学生充分地展现实验的真实操作过程，以此激发学生实践动手的操作的意识，提高了学生的学习兴趣。例如，教师在教学“绿叶在光照下制造淀粉”的实验中，可以设置实验问题让学生讨论，“怎样验证叶片中的物质是不是淀粉？”“如果只设置一组有光的实验装置行吗？”“叶绿体是否是植物光合作用所必需的？如何用实验证明？”“叶片中原有的淀粉怎么处理？”等等。学生按照实验的目的，认真思考，设计出可行的操作流程。学生在如何选择实验器材，组装成实验装置，如何设计实验步骤，如何读取和记录实验数据，如何分析实验结果以及应该注意的实验事项等的过程中，进行了探究式的思维活动。学生在探究过程中体会到了科研的乐趣。探究式的思维活动挖掘了学生的潜能，发挥了学生的创新思维。
　　科学实验是科学教學的关键，科学的进步离不开仪器的改进和进步。在科学实验中，教师可以鼓励学生制作简易的实验器材，改进实验的装置，能有效地增强学生的动手能力，培养学生的实验创新能力。
　　总而言之，教师充分利用科学实验进行有目的性地强化训练学生的各种思维能力，让学生能独立地进行设计实验，组合实验装置，合理地分析处理实验数据，归纳和深化实验的目的。科学实验的教学过程能较全面地培养学生的思维结构，有效地开发学生的潜能，让学生具有现代科学技术方面的创新精神和敢于向未来领域进行探索的精神。科学实验不但开阔了学生的视野，也培养了学生实事求是的科学素养。作为一名科学教师，必须深刻地体会到科学实验教学的重要性，敢于创新，敢于挖掘，从而改善科学教学，以促进学生的科学素养和提高学生的思维能力。
　　参考文献：
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　　[2]屠晓翠.科学实验教学中学生实验能力的培养研究[J].浙江师范大学，2013.
　　[3]赵俊晓.优化高中物理课堂实验教学的实践与研究[D].云南师范大学，2008.
　　[4]袁杰.在物理教学中培养学生的创新精神的几点想法和尝试[J].淮北煤师院学报，1999.
　　作者简介：
　　林利青，浙江省临海市，浙江省临海市杜桥镇中学。
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