让实验教学为学生创新能力插上翅膀.doc

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1、让实验教学为学生创新能力插上翅膀【提要】初中科学实验教学在培养学生学习能力方面具有不可替代性,它有助于学生科学求知、创新思维的培养。新一轮课程改革,为实验教学注入了新的活力。但无可否认,在目前的实验教学中,实验仪器设备闲置的现象仍然存在;教师“讲实验、写实验”、学生“听实验、看实验”等弊端时有发现。笔者认为,要在实验教学中落实新课程标准,培养学生的创新能力,就需要教师回归新课程理念,提高实验教学质量。本文重在结合笔者教学实践,探索培养学生创新能力的实验教学方法,以起经验推介之用。【关键词】初中科学;实验教学;创新能力新课程改革后,初中科学把原先的物理、化学、生物三科合而为一,这不仅加强了学科间

2、的沟通关联性,更体现了实验教学的连贯性。但是,在初中实验教学中,出现了一些弊端。如教师“讲实验、写实验”,学生“听实验、看实验”;在实验教学中,简单的按部就班的验证性实验内容较多,缺乏有益于培养学生创新能力和探索精神的内容;实验仪器设备闲置,实验手段落后。有的老师怕“烦”,怕“脏”,又怕影响教学进度,很多实验略去不做;不能科学、合理地开发实验教材;越殂代疱,教师代替学生。事实上,很多演示实验完全可由学生动手做,这不仅可培养学生的动手能力,还可以培养学生的主观能动性。新课程标准指出,科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方式之一,在实际教学过程中,教师应从“过分强调知识的传承和积累”向“知识

3、的探究过程”转化,让学生从被动接受知识向主动获取知识转化,从而培养学生的科学探究能力,实事求是的科学态度和敢于创新探索精神,为学生将来的可持续发展奠定基础。笔者结合任教多年的初中科学教学实践,着重探索基于学生创新能力培养的实验教学方法。一、引导学生因地制宜开展实验教学在科学教学中,笔者经常根据教学内容需要,利用现有条件开展实验。在物体浮沉条件的学习中,科学八上P22页设计了一个“鸡蛋在不同的盐水中”的实验,但笔者考虑到学生学习兴趣,让学生对浮沉条件的认识及浮力的应用充满热情,设计了这么一个实验:为各学习小组分发七八颗米粒大小的橡皮泥(橡皮泥中渗入少量的小苏打,而后搓揉均匀即可)、一个装有约50

4、ml的醋酸(盐酸也可)溶液的烧杯进行实验。当放入像皮泥粒后,可观察到橡皮泥上聚集了较多气泡并慢慢浮上水面,在水面上旋转,然后又沉到水底,接着又在橡皮泥上聚集大量气泡,过一会橡皮泥又浮了上来,活像几条小鱼忽上忽下欢快地戏耍着。每一位学生都睁大了眼睛好奇地欣赏着,想探个究竟。这就大大激发了学生的学习兴趣和求知欲望,对科学充满了好奇与向往,从而获得一种推动学习的强劲的内部驱动力,为培养创新能力奠定坚实的心理基础。又如科学九上教材P48页中有关生石灰与水反应放出热量的实验显得太平淡,决定改为生石灰与水反应来煮熟鸡蛋,以充分调动起学生的学习热情。如果采用分组实验,鸡蛋的成本较高,生石灰的用量又很大(煮熟

5、一个鸡蛋需要近一试剂瓶的生石灰),我们农村初中实验室条件有限。笔者想到了一个好办法:提前布置好学生按小组收集生石灰干燥剂(旺旺雪饼等食品中的干燥剂最好),每小组至少带五包干燥剂,一张硬纸片及一双筷子。分组实验时,给每小组分发一个250ml的空烧杯、一杯水和两个鹌鹑蛋,利用这些器材就能完成实验。具体步骤如下:(1)取250ml空烧杯一只,先倒入两袋刚开启的生石灰干燥剂;(2)将一个生鹌鹑蛋放在生石灰上面,然后再倒入另外三袋生石灰干燥剂,将鹌鹑蛋完全掩盖好;(3)沿烧杯壁缓缓加入适量的水,使液面高于生石灰约两厘米左右,并及时盖上硬纸片(防止石灰水溅出),大约几分钟后,可看到水和石灰一起沸腾,并能听

6、到扑扑的响声。(4)停止沸腾后,冷却一会儿,用筷子取出鹌鹑蛋,洗净后剥壳,会发现蛋白已经凝固变白,证明已被煮熟。通过与另一只生鹌鹑蛋比较后可以说明是生石灰与水反应放热,使鹌鹑蛋由生变熟。虽按课本去做,省时省力,但通过对上述实验的改进,有利于充分调动学生的积极性,有利于提高学生的实验意识,有利于提高学生的创新意识。这个实验内容简单易操作,由于学生课前准备充分,且大多为自备药品,因此学生积极性很高。各小组成员分工明确,操作员、记录员、观察员各尽其责,互相配合、团结协作,同学们在愉悦的气氛中顺利完成了本实验。既培养了学生学习兴趣、动手动脑能力和分工合作意识,又充分尊重学生的主体性和自主性,体现了课改

7、新理念。二、恰当运用身边之物开展实验教学在平时的科学实验中,我们可以恰当使用身边的物体,往往会收到意想不到的效果。乒乓球是学生必备的体育用品,可乐瓶各饭店有的是。在浮力教学中,为激发学生科学探究的兴趣,笔者演示了如下实验:取一个可乐瓶,拦腰截断,瓶中放一只乒乓球,手压住放入水中,而后小口朝下从水中拿起,可见水不断从瓶口流出,而球却不会浮上来。让学生感觉很奇怪,那为什么会这样呢谁有什么巧妙的方法让乒乓球浮起来呢在不断地追问和演示中激起学生对浮力学习的热情,培养学生大胆猜想,在实验过程中勇于创新精神,为学好浮力打下心理基础,无形中提升了学生的创新思维能力。铁丝、铝丝在我们身边很多,在做“热传导实验

8、”时我们选取等粗等长的铁丝和铝丝,并在上面均匀地涂上蜡油,再在上面插上几根火柴棍。同时放到酒精灯上加热,我们可以观察到相同粗长的铝丝上的火柴棍因蜡油先熔化而先掉下来。为什么会出现这一现象呢?让学生通过分析、对比获得铝丝比铁丝传热快的结论。在科学力学的教学中,“物体间力的作用是相互的”这一知识点是难点,学生很难理解,教师可叫学生通过选取身边器材做水火箭的实验,证明力的作用是相互的。笔者是这样做的:让学生准备1个空心塑料管,1个塑料可乐瓶,薄塑料片若干,粗胶带,1个气门芯,橡皮塞。首先用锥子在像皮塞上钻一个小孔,把气门芯插入橡皮塞的小孔里,然后在大可乐瓶内装约1/4的苏打水,再把橡皮塞塞上,在瓶颈

9、处装上用薄塑料片制成的火箭尾,以提高火箭飞行的稳定性。用手拿有橡皮塞的地方将可乐瓶倒过来,用铁架台夹住可乐瓶的瓶塞,实验时人站在可乐瓶的侧面用气筒向可乐瓶打气,可乐瓶里的水就会喷出来,可乐瓶火箭就会飞出去。这形象的说明了力的作用是相互的。新课程标准明确指出,实验器材的选择,应提倡学生选用日常生活中身边常见的器具来进行实验,这样既有利于学生产生对实验探究亲近感,又能发展他们在实验器材选择方面的创造力。可乐瓶属于日常生活中常见的器具,质地透明、取材方便、废物利用,且易于再加工,以最低的成本,取得最好的效果。将其应用压强、浮力实验中,有其独到之处。新课程实验教材的使用,极大地激发了教师的创造性,也为

10、学生探究能力、创造能力的培养开辟了宽阔的道路。结合农村初中实际,尽量找到身边可以使用的仪器物品、最容易取得的试剂物品,让学生自己动手的实验方案,鼓励学生多做家庭实验。长此以往,学生的学习兴趣、探究能力和创新能力都会有所提高。三、利用CAI分析演示实验进行模拟实验利用计算机辅助教学(CAI)来分析演示实验,可以帮助学生尽快理解实验结果。例如:在研究日食和月食的形成的实验中,教师如果仅仅学着教材上用两个小球A、B和一个灯泡来,再加上日月食的照片,简单地演示其形成的过程。学生仅根据这些独立的照片现象和这些照片相脱离的简单的实验过程,是无法让学生理解日月食的形成的。从现象到结论,不管用什么语言来解释,

11、总是显得不够实在,学生也很难完全理解其中的道理。所以此时如果我们利用flash来制作一个动画,在演示以后播放,就可以很清楚地说明形成过程。把动画过程与形成的现象有机结合,在分析过程中可放慢动画速度,让学生直观地看到地球、太阳和月亮这三个天体在轨道相对运动的情况及形成日食和月食的相对位置情况。这样一来,学生接受实验结论时就觉得自然、合理。目前,学校的实验设备有了较大幅度的更新和添置,但某些近代科学实验却还只是由于实验设备而无法让学生动手实践,这些困难,我们也可用CAI来模拟,从而体现科学学科的时代气息。如:原子核的链式裂变反应的实验,中学不能做,书上也只有一个示意图,利用计算机,模拟这一实验过程

12、,可以帮助学生理解实验的过程和结论。还可以利用计算机制作flash动画模拟无法实际观察到的科学过程,如:宇宙大爆炸、粒子撞击原子的实验等。实验教学中,除了能借助CAI外,还可以利用实物投影仪把实验过程作“放大”处理,以增强视觉效果。七年级学生思维特点仍以直观性、形象性思维为主。摩擦力是学生在力学学习过程中的难点,怎样突破这个难点和重点昵?笔者选择了投影仪,收到了良好的教学效果。买两把型号相同的牙刷,双手分别握住两把牙刷的手柄,采用拉和推两种方式来演示几种情况下摩擦力的方向,其效果既直观又形象。除此以外,“磁生电”“演示磁感线”“验电器”“瓷反应板演示实验”等都可以通过投影仪“放大”,以进一步优

13、化条件、强化观察、减少干扰,增强实验的演示效果,有利于学生对创造性思维活动的开展。四、利用学生质疑契机开展求证实验在平时的教学中,笔者还经常鼓励学生凡事不要想当然,盲下结论,要主动用实验方式探究科学现象,这样有利于学生形成过程化的知识,培养创新意识与能力。曾有这样一道竞赛题:取长短不同的蜡烛点燃,然后用大杯子将其罩住,哪一支蜡烛先熄灭?多数同学认为:蜡烛燃烧消耗了氧气,产生了二氧化碳,而二氧化碳气体既不能够燃烧又不能支持燃烧,且二氧化碳的密度比空气大,会往下沉,故低的蜡烛先熄灭。当笔者告知学生这样的结论错误时,学生很不认同,产生质疑情绪。笔者并没有当场解析,而是让同学们自己回家做实验(强调注意

14、安全,要在空阔无风处做),看看与自己预测的结果是否相同,并分析原因。结果第二天一大早,就有几位通校生来告诉我:结果和他们原先预测的不同,是高的蜡烛先熄灭。经过讨论后认识到了,蜡烛燃烧时会放出大量的热,产生的二氧化碳温度较高,密度较小,会上升导致高蜡烛先熄灭。借此机会,笔者及时引导学生:随着实验条件的改变,看到的现象可能会有所不同。解题时我们不能想当然的下结论,要大胆质疑,多动脑筋,善于思考,灵活运用所学知识,解决实际问题,有可能的话多亲手实践,有利于综合能力的提高。在教学中碰到一个练习题:如图,把重为G1和G2的两个铁块,分别挂在不等臂杠杆两端,此时杠杆平衡。问:将两个铁块全部浸没在水中, 则

15、:A杠杆仍能保持平衡 B杠杆不能平衡,A端下沉C杠杆不能平衡,B端下沉 D无法确定杠杆的状态 一些学生都凭经验解题:由图可知,G1G2 ,因此V1V2,F1F2,而力臂不变,所以杠杆会失去平衡,杠杆A端下沉而选B。当然选A、C、 D的也有。面对学生的质疑,笔者没有直接分析,而是让学生代表现场演示求证。实验中由于铁块浸水快慢,出现了“B端下沉”“A端下沉”和“杠杆仍然平衡”三种现象,学生们大为惊讶,面面相觑,连连称奇。“到底哪个现象符合题意呢?”。学生纷纷议论,自发形成合作交流,终于找到了答案:两个铁块全部浸没在水中时,左右两边仍然符合杠杆的平衡条件。通过实验求证、小组交流、质疑和答疑、更正和补

16、充,发现了问题真谛,各小组成员也通过此次合作加深了感情。由于求证过程中产生认知冲突,学生始终处于兴奋状态,变被动接受“解释”为积极探究,有利于学生创新思维的培养。总之,实验是理论之源,是培养学生创新精神的重要基点。我们应该本着新课程理念把实验教学落在实处。引导学生运用已有的知识分析实验现象的原因,使学生能透过现象揭示本质,培养学生的科学思想、探究精神和创新能力。惟独这样,才不失为真正意义上的实验教学。、参考文献:1 中华人民共和国教育部制订. 科学(7-9年级)课程标准 S.北京师范大学出版社20112 孙宏安.新课程教学设计(初中科学)M.北京:首都师范大学出版社20043 钟启泉, 袁运开.蔡铁权主编:科学课程与教学论M.杭州:浙江教育出版社20034 蔡铁权等编著.科学实验教学与研究M.上海:华东师范大学出版社20085谬斯.巧用身边之物 加强实验教学J.中国教育技术装备2005(07)6付荣兴.充分挖掘物理小实验小制作的教学功能J.教学仪器与实验2009(12) 7

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