精心设计科学实验,培养学生发散思维
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作者: 周春梅
摘 要： 科学学习要以探究为核心，而科学探究必须以科学实验为基础，课堂实验是学生开展探究活动的一个主要阵地。因此，要精心设计科学实验，不断改进实验方式，挖掘实验资源，开拓实验渠道，优化实验过程，创设丰富多彩的学习情境。这样不仅能提高实验教学的有效性，而且有助于学生开展自主探究活动，开阔视野，培养发散思维。作者通过多年的实践与研究，针对初中生的实际，对如何开展科学课实验教学，使学生获得科学知识和技能，激发学生学习兴趣，引发探究的动机和行为，提高实验教学的有效性进行了探索。
关键词： 初中科学实验教学 发散思维 有效性
《科学（7―9年级）课程标准》重视提倡学生主动参与，乐于探究。这就要求广大科学教师在科学课堂实验教学中转变教学观念，在精心改进实验方式过程中，把开发学生的发散思维放在首位，引导学生动手动脑，积极参与科学探究。
一、精心改进实验方式，提高课堂实验的有效性
变革实验方式是精心设计科学实验的新举措，让学生通过另一种方式享受学习科学的乐趣，在实验中体验科学知识，提高课堂实验教学的有效性。
1.巧用学生的学具改进实验
科学教材中有许多演示实验的材料，对学生来说比较陌生，会给演示实验的有效性带来一定的影响，如果能够巧用学生的学具改进实验，唤起学生的亲切感，增强实验的趣味性，无疑就会对学生掌握科学知识起到意想不到的作用。例如，在做物质导电性实验时，利用学生的塑料直尺、橡皮、铅笔芯、小刀等学习用品来检验物质的导电性。学生一方面可身临其境，自己驾驭实验，另一方面可树立科学并不陌生的意识，增强对科学知识的理解，提高发散思维能力。
2.巧改演示实验为学生实验
演示实验由于具有节约时间，成功率很高，一直受到众多教师的青睐。但它的弊端是实验现象的可见度不高；只是教师或极少数同学的舞台，挫伤了大多数学生的学习积极性。因此有必要合理取舍演示实验，必要时巧改演示实验为简单、可操作性的学生实验。这有利于提高课堂实验的有效性。例如：在“二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊”教学中，可将比较抽象的演示实验改为简单直观的分组实验：每四人为一个小组，每组中装有澄清石灰水的试管和吸管，让他们利用自己呼出的二氧化碳使澄清石灰水变浑浊，并与碳酸钙和盐酸反应制取二氧化碳使澄清石灰水变浑浊的现象做比较。当看到在实验过程中出现与自己的预测不一致时，他们就会有更强烈的探究欲望。这不仅没有占用太多的课堂时间，而且让每一位学生都体会到了实验活动带来的快乐。
3.巧借多媒体技术增加实验的可见度和清晰度
观察实验现象是科学实验教学的重要环节。巧借多媒体辅助教学将实验现象投影放大，为学生创设观察的通道，能增加实验现象的可见度和清晰度，缩短观察时间，提高实验有效性。例如，在介绍测电笔的使用时，由于测电笔的氖管发光非常微弱，教师在演示时，后排学生无法看清实验的现象。这时，若能利用多媒体实物投影技术，将实验现象投影到屏幕上，学生就能一目了然。再如，学生操作显微镜对光实验中，实验手册中这样叙述：“当从目镜中看到一个光亮的光斑时，说明对光已对好了。”可是在实验具体操作中，大多数学生都不知道怎么样才算调好光了。教师若在演示的显微镜的目镜上安装一个摄像头，然后把摄像头与电脑连接，这样能够直接把显微镜的对光效果投影在屏幕上，学生只需要把自己的实验现象与屏幕上对照即可。
二、精心挖掘实验资源，创设丰富的学习情境
一名优秀科学教师善于给书本的实验进行“整容”，突出课堂实验取材特点，通过挖掘学生身边的生活资源，让书本上比较抽象的实验变成人人都能做的普通实验。这不仅可以解决农村初中实验仪器的不足，而且能为学生创设丰富多彩的学习情境。这样学生就会觉得科学更贴近生活，养成自主学习、积极参与、乐于探究的良好习惯。
1.巧用教室内的实物资源创设课堂学习情境
教室内所有物体其实都可以成为良好的实验资源，关键是科学教师如何引导学生发现和利用。例如，在学习物质的密度，教师可以这样创设课堂学习情境。
师：（指着学生正在使用桌子和凳子）你们觉得桌子和凳子的质量和体积相同吗？
生：（齐答）不同。
师：可是它们都是由木头制成的，难道你们不觉得它们有某种相同的特性吗？
生：（部分学生）它们的密度相同。
师：（表示满意）回答得很好。
……
再如：利用教室的门可以研究力的作用效果与什么因素有关；利用窗帘和窗户内外的风速不同研究流体压强与流速的关系；利用黑板和粉笔解释黑色和白色之谜；利用白天和晚上各观察窗玻璃上所成的像来研究光的反射和折射现象，等等。
2.巧展人体资源创设课堂学习情境
人体是学生最熟悉的“实验资源”，其中蕴涵着很多科学知识。如果教师能巧妙地展示人体，恰到好处地将人体与科学教学相结合，则会使课堂的学习情境更显得完美。例如，在学习固体压强时，教师可以这样创设课堂学习情境。
师：（教师露出牙齿）人的切齿和犬齿为什么比较尖？
生A：便于咬断食物或把食物嚼碎。
师：可是我们都知道大人的脚比小孩大，这又如何解释？
生B：也许是保证体重不同的人走路时对地面的压强基本相同。
师：（表示满意）很好。
……
再如：利用人的口腔中舌头表面是粗糙的研究影响摩擦力大小的因素；利用手指、手臂等现成的“器材”来测量物体的长度；利用人的眼球的折光系统说明照相机原理；利用不同的人发出声音不同来说明音色的概念，等等。
3.巧挖学生周围的物体资源创设课堂的学习情境
学生周围的“实验资源”很多，科学教师若能加以重视，巧挖学生周围的物体进行课堂实验探究，就会使学生产生一种自豪感，更容易激发学生的学习兴趣。例如，在学习“马德堡半球实验”时，教师可以这样创设课堂的学习情境：
（教师课前布置几位学生准备几只抽水马桶用的皮吸。）
师：（展示抽水马桶用的皮吸）这是什么？
生：（学生感到惊奇和亲切）抽水马桶用的皮吸。
师：今天我们将利用它们来说明大气压的存在，并且很大。
生：（惊奇地）真的吗？
师：（教师先将两个皮吸口涂一些水或油，然后两口相对，用力挤掉皮吸内的空气，然后请两位同学A、B上台来拉）怎么样，吃力吗？
生A、B：吃力。
生：（感到奇怪）哇……
……
再如：利用装满水的矿泉水瓶研究光的折射现象；利用铅笔和铅笔盒探究滚动摩擦比滑动摩擦小得多的现象；利用铅笔的笔尖和笔尾可探究压力作用效果与受力面积的关系；利用铅笔立在桌面上所形成的一个影子，说明光是沿直线传播，等等。
三、精心开拓实验渠道，开发学生的发散思维
开拓实验渠道，引导学生自己动手，多角度地开展实验探究，积极开发发散思维能力、综合观察能力和动手能力，培养实事求是的科学态度。
1.课内实验与课外实验相互补
科学课堂实验教学，立足课内，兼顾课外，遵循课内和课外相结合的原则，就能有效地培养初中学生的科学素养，有利于开发学生的发散思维。例如，在学习“平面镜成像实验”，课堂上教师用一支燃着的蜡烛放置在一平板玻璃的一侧，在另一侧进行光屏接收像的演示。求证平面镜成像是实像还是虚像问题。发现不管怎样移动光屏的位置都接收不到像，原来平面镜所成的像是虚像。学生尽管参与了教师演示实验的过程，但由于空间、时间的限制总存在着困惑和疑问，于是，教师让学生在课外自己动手做这个实验，自己得出实验结论。这样，既锻炼了学生的实验观察能力和操作能力，又体现了学生学习的主体性，深化了对知识的理解。
2.演示实验与学生实验相结合
为了激发学生的兴趣，引发良好的合作学习动机，教师在演示实验的基础上开展学生实验，可使教师的演示实验和学生实验有机结合，大大提高实验教学的有效性。例如，在学习“汽化现象”时，教师先演示实验:一杯热水，一杯正在加热沸腾的水。教师引导学生在仔细观察的基础上，提出这两杯水汽化现象有什么不同?教师提出的问题激发了学生的好奇心，引发了学生的思考。这时，可以组织学生进行小组自由讨论，学生得出“一杯热水只是水面冒气，另一杯沸腾的水则是水面与内部同时冒气”这一正确结论。教师由此引出主题：“我们把只在液体表面上发生的汽化现象叫蒸发；把在液体的表面和内部同时发生的汽化现象叫沸腾。”明确了汽化的两种表现形式。“那么，蒸发快慢到底与哪些因素有关呢?我们可以一起来研究。如何研究呢？”联系起一系列关于蒸发的日常生活常识，如洗干净的湿衣服利用太阳光自然晒干；超市中对潮湿的地面，使用扇风方法加快干燥过程，等等。及时引导学生针对上述现象进行实验论证，让学生自己设计实验方案，展开进一步讨论，明确实验原理，编写实验步骤，动手实验操作，让全体学生亲身体验感受整个实验过程，成为学习的真正主人，有利于发挥主观能动性，展开积极能动的多维思考，延伸扩大知识面。
3.书本实验与家庭实验相融合
家庭小实验，由于取材方便，操作简单，又有一定的趣味性，坚持利用家庭中的器材，使书本实验与家庭实验相融合，学生更容易接受。这不仅拓宽了实验的空间，而且让学生知道生活中无处没有科学。教师应尽可能将实验内容平常化、生活化。例如：需要二氧化碳，买来一瓶汽水即可；氢气爆鸣实验可以在空的易拉罐进行。在家里可以用醋和紫萝卜汁做指示剂变色实验，没有烧杯可用茶杯，没有玻璃棒可用筷子，等等。这些生活化的实验不但可以不断激发学生学习科学的兴趣，而且可以使学生加深认识和理解科学，懂得个人和社会的贡献和价值。
总之，科学课实验教学是科学教学过程的重要环节，是培养学生科学素养、提升学生创新思维能力不可缺少的重要途径。科学教师应当立足于科学实验精心设计和优化，以培养学生整体素质为目标，充分调动学生的学习积极性，激发学习动机，培养学习兴趣，训练动手能力，开发发散思维能力，把科学实验教学作为素质教育的核心来推进。采用多种方法精心设计实验教学，使实验教学真正成为培养学生科学素养的重要环节。
参考文献：
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［4］刘莲萍.关于提高初中科学课堂教学有效性的思考［J］.考试周刊，2009，（20）.
［5］王军.初中科学实验教学问题的分析与研究［J］.教育理论与实践，2008，（7）.
［6］科学（7―9年级）课程标准.北京大学出版社，2001.
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