注重中學科學課實驗方法探究多渠道提升中學生實驗創新能力

于土根

中學科學是一門綜合性基礎學科，其內容豐富多彩，涉及多個領域、多門學科。要讓中學生掌握好中學科學，許多知識都必須通過實踐數據、現象和結果來加以證實。

因此，中學學校科學課程教師要大力加強中學科學課實驗方法的研究探索，應與時俱進，充分吸收現代科學研究成果，采用先進的教學儀器設施，革新實驗方法開展實驗教學，讓廣大中學生積極自覺自發參與進來，手腦并用、精于觀察、勤于思考，將獲得基本知識技能與培養創新能力二者統一起來，自主開展實驗實踐活動，提升學生實驗創新能力。

多種實驗方法交叉組合，充實學生的知識基礎

實驗教學可以開闊學生的知識視野，使學生多角度多方位思考問題，并且進一步理解基礎知識，從而構建科學合理的知識結構，培養學生的創新能力。教師可以在教學中采取“一種實驗，多種方案”、“一個實驗，多種途徑，多種方法”的實驗教學方法。

一、演示實驗與學生實驗相結合，加深要領理解

實驗是學生直接接觸科學的過程，是增強學生學習積極性的關鍵措施，也是創新能力培養的主要途徑。

如教學“汽化”，為了能激發學生的興趣，引發良好的學習動機，教師先演示實驗：一杯未加熱但冒氣的熱水，一杯正在電爐上沸騰的水。這兩杯水正在由液態變為汽態，都屬于汽化現象，可是這兩個現象有什么不同呢？教師提出的問題激發了學生的好奇心，引發起學生的思考。這時，可以請學生進行小組自由討論，學生能得出一杯水只是水面冒氣，另一杯水則是水面與內部同時冒氣這一正確結論。教師由此引出主題，“我們把只在液體表面上發生的汽化現象叫蒸發；把在液體的表面和內部同時發生的汽化現象叫沸騰。”明確了汽化的兩種表現形式，那么，蒸發快慢到底與哪些因素有關呢？我們可以一起來研究。如何研究呢？聯系起一系列關于蒸發的日常生活常識，如洗干凈的濕衣服利用太陽光自然曬干或者采用烘干機烘干；超市中對潮濕的地面，使用扇風方法加快干燥過程等。及時引導學生針對上述現象進行實驗論證，讓學生自己設計實驗方案，展開進一步討論，明確實驗原理，編寫實驗步驟，動手實驗操作，讓全體學生親身體驗感受整個實驗過程。教師請一位學生上講臺用備好的實驗器材實施示范實驗，教師在旁邊指導協助學生完成示范實驗操作過程。這樣的組合讓學生成為學習的真正主人，有利于發揮他們的主觀能動性，可以引發學生展開積極能動的多維思考，激起學生展開豐富的創造性想象，在思考與實驗操作實踐中獲取、理解知識，將更加有利于學生知識的鞏固和提高，延伸擴大知識面。

二、演示實驗與課外實驗相結合，深化知識理解

如學習“平面鏡”一節，課堂上教師用一支蠟燭，一塊玻璃板、一盒火柴，進行光屏演示實驗。求證平面鏡成像是實像還是虛像問題。在玻璃板一側分別放上一支蠟燭用火柴將蠟燭點燃，同時利用光屏去玻璃板的另一側接收像，發現不管怎樣移動光屏的位置都接收不到像，原來平面鏡所成的像是虛像。學生盡管參與了教師演示實驗的過程，但對于空間、時間的限制總存在著困惑和疑問，于是，教師讓學生在課外自己動手做這個實驗，讓他們自己得出實驗結論。這樣，既鍛煉了學生的實驗觀察能力和操作能力，又體現了學生學習的主體性，深化了對知識的理解。

此外，結合演示實驗，積極鼓勵學生課外自制教學輔助儀器。自制教具是實驗教學的一個優良傳統，它在中學教學實驗中產生過重要的作用和影響，它的目的在于更新教育理念，改進教學方法，轉變學習方式，充分發揮和挖掘學生的動手能力與創造想象能力，提高教育教學質量。在實驗教學過程中，適時地運用設計新題，構思巧妙的教具，能有效激發學生的好奇心和探究欲望。目前，已有不少自制教具由于結合教學、構思巧妙、造價低廉、性能良好，被廠家廣泛采納，列為定型產品。因此，學生在自制儀器的過程中，能夠發揮想象力，鍛煉動手能力，增強學習興趣，更主要的是能夠培養學生的創新能力，開闊學生學習的視野，提高學生的綜合素質。

采用科學訓練方法，培養和發展學生的創新思維

圍繞學生在實驗過程中可能碰到的問題，教師需要運用科學的方法預以引導，培養學生養成良好的思考方法和學習習慣，從而養成學生在解決問題時，能夠充分運用創新的思維分析，規范思路，穩妥而有新意地完成一次完整的實驗。在教學活動中，教師應及時地以實驗技能訓練為切入口，指導學生掌握科學的實驗方法，規范整個實驗操作過程。

一、實驗前的準備

教師通過抽查或是提問方式，了解學生是否掌握了實驗的基本內容、目的，原理和步驟，以及提示學生每組所用儀器的性能和注意事項，盡可能做到讓學生手腦并用。學生只有掌握了扎實的基本知識，實驗操作過程才不會產生很多的困難與問題，才能讓學生站得高看得遠，充分發揮學生的創新思維，強化其獨立分析問題和解決問題的能力。實驗的難點和成敗的關鍵是教師能否真正做到規范化的示范操作，正確全面講解操作要領。為了讓學生增強動手實驗能力，教師還要針對學生易犯的錯誤操作演示，作比較分析，找出產生易犯的錯誤操作演示的原因，從而使學生獲得清晰而深刻的印象。

二、實驗中的指導

在實驗準備中將儀器、儀表調在非正常工作狀態，促使學生養成實驗前首先調整儀器，再做實驗的習慣。例如，校準電表的零點，選擇適當的量程，電流電壓是否足夠等。這樣可以大大減少實驗故障和誤差。指導學生正確掌握實驗條件，提倡觀察與思考緊密結合。手、眼、腦并用，實驗中帶著問題進行，如在實驗中觀察到了什么現象，為什么會出現這種現象，如果實驗條件加以改變，又會出現什么現象，造成差異的原因有哪些，怎樣做才能最大限度減少誤差等。讓學生思考分析這些問題，不僅會使學生的觀察加更細致入微，而且還會讓學生的思維能力得到很好的訓練。在遇到困難問題時，教師要啟發學生思考，鼓勵引導學生迎難而上，爭取獨立解決問題；必須強調學生做實驗的準確性，當學生已經注意到實驗的準確時，就會把相關實驗的各方面因素都調動起來，從而提高實驗的質量，促進教學相長，讓師生在每次做同一個實驗操作會有不同的思考與收獲，讓實驗活動常做常新。

三、實驗后的總結

鼓勵引導學生撰寫實驗報告，它是讓學生將實驗所獲得的感性認識上升為理性認識的重要環節，是培養學生獨立分析、處理問題能力的重要手段與舉措。強調學生運用恰當的數學方法對原始數據計算、分析和歸納，得出結論，實事求是，從實驗中找出偏差，進而查找誤差原因，進行細致全面的誤差分析，提高對儀器性能的操作認識，不斷提高學生的實驗能力與水平。

教師對普遍存在的問題，要及時進行總結講評，如有必要，還應進行重演實驗操作，分析產生誤差與錯誤原因，以糾正學生實驗操作誤差與錯誤認識，以達到理想的教學效果。

實驗設計創新，增強學生的創新能力

實驗設計要求學生明確實驗目的，理解實驗的原理，確定科學的實驗方法，能選擇合理的器材進行科學實驗。同時，應對實驗中可能出現的問題有預見性，并有相應的改進措施，這需要學生具有良好的知識應用能力和高品質的觀察、分析、判斷、處理能力。

初中科學實驗大部分都是驗證性實驗，由于是“驗證”，所以實驗的目的、原理是非常清楚的。然而，我們還是要運用從不同的內容、器材、方法各方面進行不同的設計驗證，來求得提高學生的創新意識與創新精神。設計性實驗主要是要求學生綜合運用已有知識 ，采用合理的方法對實驗方案進行改進調整或優化設計。教師有目的故意改變實驗條件。有意識地突出某個因素的作用，降低其他因素的影響，從而訓練學生發現對問題起主要作用的因素，把握事物的主要矛盾，認識事物的本質。這樣就要求教師盡可能多地設計、選擇多種演示方案，使學生不拘泥于一個途徑、一種方法，而是從基礎知識出發，得出合乎條件的多種實驗途徑、多種方案、方法。還可以在教學中采取“一種實驗，多種方案”的實驗教學方法，如氫氣的實驗室制取，除了用教材中的簡單制法外，還可以向學生介紹和演示啟普發生器制法、電解水制法、凝固空氣制法等。在教學中，教師要有意識地引導鼓勵學生敢于標新立異，勇于想象、猜想和假設，最大限度地開拓學生的思維空間。

在實驗教學中，恰當合理地變驗證性實驗為探索性實驗，能夠在實驗中鍛煉學生的實際操作能力，養成他們良好的科學態度和科學方法。要充分利用課外活動開展探究實驗，可以從科學教材中選做實驗，選學內容及習題中挑選一些內容，或從生活實際中選擇一些學生感興趣、有啟發性作用的內容。如作用力和反作用力裝置，小電動機、潛望鏡、望遠鏡的制作、照明電路的安裝等。在教師的指導（告知條件、提供材料、誘導思維、組織討論，必要的示范操作）下，讓學生自主設計探究實驗方案，動手操作、觀察記錄、實驗驗證，最后用成品及實驗報告或小論文等得出實驗結論。

通過對實驗設計的改進與優化創新，讓學生在討論、比較方案的過程中不斷產生優化思維方法，促使學生思維的發散性與創造性發展。

促進科學實驗走向標準化、科學化和現代化

充分運用現代科學研究成果，引進計算機多媒體電教手段，促進中學科學實驗走向標準化、科學化、和現代化，不斷提高教學質量。

在實驗教學中，如講授金屬活動順序，可以先把鎂條、鋁條、鐵絲、銅絲，分別彎成鎂、鋁、鐵、銅的元素符號形狀，放在培養皿中，用投影儀打到布幕上，然后倒入稀硫酸，產生化學反應，同學們可以清楚看到銅絲表面上無變化，鐵絲表面上有些模糊，鋁條表面上有大團小氣泡，鎂條表面上有大量氣泡迅速放出。通過投影儀，把本來很小的試管放大，讓全體參加實驗的同學在同一時間里都能觀察清楚。這樣教師以前做實驗很難解釋清楚的道理，通過現代教育手段就容易解釋清楚。這樣的試驗，增強了說服力，激發了學生的學習興趣，提高教學效果。

實驗教學中，微觀概念很難解釋，學生也最難理解。如分子、原子、離子等微粒，人們肉眼看不到，又沒有現成的資料片可用，學生沒有感性認識，理解記憶困難。采用計算機多媒體技術模擬微觀粒子運動，讓學生觀看，形象逼真生動，學生記憶印象深刻，教學效果良好。

綜上所述，中學科學課程實驗，一個實驗，可以不拘泥于一個途徑、一種方法，可以有“多種實驗途徑、多種方案、方法”。 主要是教師要有意識地引導鼓勵學生敢于標新立異、勇于想象、猜想和假設，最大限度地開拓學生的思維空間，教育學生學會知識技能，學會動手動腦，著力提高學生的學習能力、實踐能力、創新能力。