科學習題課中增設創新實驗 培養學生思維能力

摘 要 科學實驗能激發學生學習興趣和求知欲望，培養學生思維能力，養成嚴謹求實的科學態度。但在實際教學活動中，科學實驗通常被作為新授課、學生實驗的教學環節，在習題課中地位不高，除了專題實驗復習課，教師很少在習題課上設計實驗。因此，如何在習題課上設計創新實驗，吸引學生的注意力，激起學生的思考，培養學生的思維能力，是每個科學教師不懈努力的方向。

關鍵詞 創新實驗；習題課；科學；思維能力

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）03-0138-03

1 習題課教學的現狀分析

習題課是重要的常見課型，習題課教學對學生的已有知識起到鞏固、深化和矯正的作用，又是對學生的思維進行梳理、整合、運用、糾正和創新的過程。但在傳統的習題課教學中還存在有待商榷的地方，主要有以下表現。

學生忽視自主學習，缺乏思維養成意識 在傳統的習題課中缺乏創新實驗的設計，即使教師設計了自主學習的環節，當教師提出問題讓學生思考時，一些學生由于缺乏獨立思考能力與主動參與的精神，往往坐等答案。這些學生在自主學習過程中參與度不高，思維能力也就難以得到提高，最后不得不由教師來講評，結果往往是教師講得津津有味，學生聽得昏昏欲睡。

教師忽視學生體驗，缺乏思維建構意識 學生對科學實驗是非常感興趣的，但要在習題課中增設創新實驗，教師需要投入大量的時間和精力去設計、去準備、去實踐。因此，教師在主觀上會覺得增設實驗“麻煩”“浪費時間”，認為在教室里“說實驗”“看實驗”和“背實驗”更“高效”、更“實在”。所以傳統的習題課中幾乎看不到實驗，忽視學生體驗對思維建構的重要性。

因此，在習題課中增設創新實驗，喚起學生的注意，激發學生的興趣，引起學生思考，培養學生的思維能力，讓學生變得樂于參與、樂于實踐、樂于反思，是每個科學教師需要不斷努力的方向。

2 習題課中增設創新實驗的策略

科學新課程標準強調：“以提高學生的科學素養為主

旨，建立了三維目標體系，倡導學生以探究發現為主、主動參與、交流合作的學習方式。”這些理念的落實都離不開科學實驗。在習題課中增設創新實驗，不僅可以激發學生學習的興趣，還能培養學生的思維能力，創建高效課堂。對此提出以下策略。

抓住認知“沖突點”，突破思維定式 大多數教師都會有這樣的體會，有些題學生已經做過乃至考過，可仍會一錯再錯。原因就在于學生沒有從根本上理解掌握，形成知識的盲點，這就是一種思維定式。積極的思維定式可以加深學生的記憶功能，而消極的思維定式卻是束縛創造性思維的一大枷鎖。在習題講評課中，筆者從學生的認知“沖突點”出發，設計“異常”的實驗，突破思維定式。

實驗1：餐館里有一道名為“紙鍋燒豆腐”的菜，紙鍋里的豆腐燒熟了紙卻不會燒掉，為什么？

這是八下考核“燃燒條件”知識點的一道習題，看到這道解答題，學生覺得迷糊：紙明明是很容易燃燒的，這里為什么能燒豆腐？筆者從學生認知“沖突點”出發，設計這樣一個創新實驗——燒不著的手帕：

首先，在燒杯中放入50毫升的水，加入半勺食鹽攪拌均勻，再將50毫升的酒精倒入燒杯中攪拌，最后將溶液倒入水槽。將手帕在溶液中充分浸透，然后拿出來稍微擰干。用鑷子將手帕懸空夾住，點火，觀察點火后的手帕變化，結果手帕安然無恙！

這個實驗突破了學生的思維定式。教師趁熱打鐵，引導學生思考手帕最終“安然無恙”的奧秘就在于手帕浸透了酒精和水：酒精極易揮發，形成的酒精蒸汽一接觸火源，立即在手帕表面燃燒起來；但水和酒精的蒸發帶走大量熱量，手帕的溫度無法達到著火點，所以不會燃燒起來。解釋完這個實驗現象后，“紙鍋燒豆腐”的疑惑就迎刃而解了。

設計“異常”實驗，可以充分激發學生參與的熱情，點燃學生的智慧，突破思維定式。

設計“直觀”實驗，解構思維障礙 科學習題中有些知識點比較抽象，在習題講評時，單憑教師口述或畫圖，學生很難理解，形成思維障礙、知識盲點。這時，教師從解題的“障礙點”出發，設計“直觀”實驗就很有必要。

實驗2：重100牛的水可以產生的最大浮力為（ ）

A.一定小于100牛 B.一定大于100牛

C.一定等于100牛 D.可以大于100牛

這個題目正確的答案是B，但大部分學生都選C，那么學生解題的障礙點在哪里呢？筆者找了幾個答錯的學生了解做錯的原因：

學生甲：我選A，因為浮力等于排開液體受到的重力，物體不可能將所有水排干，所以浮力一定小于100牛。

學生乙：我選C，因為物體放入水中，即便將水全部排出，也只有100牛，所以浮力最多等于100牛。

學生做錯的障礙點已經很清楚了，按照他們的思維：浮力等于排開液體受到的重力→瓶子里只有100牛水→假設100牛的水全部排開，浮力也只能等于100牛，不可能多于100牛。

他們顯然犯了概念混淆的錯誤，混淆了“液體的重力”和“排開液體的重力”兩個概念。于是增設一個創新實驗：

在兩個一次性水杯中加入質量不等的水，如圖1所示，然后將水較多的杯子放入較少的杯中，能夠漂浮，說明了液體能產生比自身重更大的浮力。

這個實驗取材容易，操作簡單，現象直觀，用強有力的證據證明水可以產生比它本身重力大得多的浮力。因此，在教學中，教師如果能善于捕捉學生思維的障礙點，設計“直觀”實驗，就可以掃除知識盲點，化簡思維障礙。

設計“創新”實驗，培養靈活思維 科學新課程標準中提到：“教師應該充分利用學生已有的生活經驗，引導學生把所學的科學知識應用到現實中，以體現科學在現實中的價值。”學生生活經驗和閱歷的局限性會給科學思維造成迷惑點，筆者在習題講評中發現，如果能從學生思維的“迷惑點”出發，設計創新實驗，可以撥開迷霧，使學生的思維更靈活。

實驗3：為什么容器內液體對容器底部的壓強的大小只和液體密度和深度有關，與液體重力無關？

在液體壓強的學習中，學生已經有了這樣的生活經驗：固體因為受到重力，會對接觸面產生壓強，固體壓強大小與重力有關。從而產生思維迷惑點，認為液體壓強也是由液體重力產生的，所以液體壓強大小與液體重力有關。這時就可以設計創新實驗來突破：

如2圖所示，①為壓強計，②為溢水杯，③④為小燒杯。

1）用手向下壓燒杯③，現象：水的重力不變，水位上

升，壓強計液面差增大。

2）繼續下壓燒杯③，至杯中水溢出，緩緩下壓保持水位不變，現象：杯中水的重力減小，水位不變，壓強計液面差不變。

實驗結論：液體的壓強跟重力無關，是由深度決定的。

在教學中，教師應多角度、多方位設計各種實驗，發展學生橫向、類比、逆向、聯想等思維能力，從而使學生不單單理解和掌握所學內容，而且能利用現有知識，結合已學知識去創造、去探索。這樣不但可以加深學生對知識的理解，而且能夠大大拓寬學生的思路，培養學生思維的靈活性。

設計“生活化”實驗，拓展創造思維 當下，各種電子產品占據了學生的生活，導致學生缺乏生活經驗。因此，習題中碰到一些生活中的問題，學生常常不能理解掌握，導致忘了記、記了又忘，學習效率低下。因此，教師應從生活經驗的缺失點設計“生活化”實驗，使習題講評更貼近生活，更生動活潑，拓展學生的創造思維。

實驗4：關于“不倒翁”不倒的原因正確的是（ ）

A.重心很低 B.重心很高

C.重心不在物體上 D.里面有特殊裝置

現在玩不倒翁的學生很少了，即使玩過的人，也很少有人能思考它背后的原理。這時，教師引導學生自己做一個不倒翁，那么不倒翁不倒的原因就清楚了。實驗的設計

是：選用一個生雞蛋，在小頭一端開個孔并清除干凈殼內的蛋清蛋黃；沿小孔滑入一塊重物，使其居于蛋殼大頭端為底

部；扶好蛋殼，點燃一支蠟燭，滴入燭油，把重物封存在蛋殼底部，燭油大約封存至整個蛋殼高度的四分之一，這樣玩具“不倒翁”就做好了。通過自己的親身制作，學生自然而然知道了不倒翁的原理。

在學習了相關的知識后，鼓勵學生圍繞知識點自己設計生活化的實驗。例如：在學習了大氣壓強的知識后，引導學生自制“簡單氣壓計”；在學習了升華和凝華的知識后，引導學生利用碘提取自己的指紋；等等。讓學生多動手、多動腦，其創造性思維得到有效拓展。

設計“課外”實驗，拓寬思維寬度 有些科學習題中的易錯點，用實驗的方法能讓學生很快接受和理解，學生也非常感興趣；但由于課堂時間的限制，無法當堂完成，教師可作為課外拓展實驗，讓學生分組在課后完成，拓寬思維寬度。

實驗5：當小紅將水從豬心的主動脈注入時，會發現水從 流出。

這題學生往往會答“水從肺靜脈中流出”，原因在于學生對瓣膜的結構缺乏感性認識，無法真正從物質的結構出發去理解瓣膜的功能，只是機械式地去記憶知識，無法靈活運用知識。這時，教師可以設計“課外”實驗，將學生從被動地接受知識中解放出來，讓他們在對心臟的探索中感受到生物體結構與功能的統一性，這是課堂上無法體驗到的。

筆者將全部學生按照住家的遠近與自愿原則分成4～5人一小組，發給學生自編實驗單。利用周末，各小組分別在某一組員家進行解剖，要求找到心臟中四腔、血管、瓣膜，并拍出解剖后的照片，在照片上標出各個結構名稱；將水分別從上腔靜脈、肺靜脈、主動脈中灌入，觀察水的流出情況。

這次課外實驗學生體會到實驗的快樂，使所學的知識學以致用，在親身實踐中對所學的知識掌握得更牢固，拓寬了思維的寬度。

3 反饋與成效

激發了學生上習題課的熱情 自從在習題課上增加創新實驗后，沉默的習題課堂煥發了生機，學生由被動學習轉變為主動探索，教師由課堂的主宰者轉變為課堂的引導者，實現了真正的綠色課堂。

提升了學生的思維能力 在習題中增設創新實驗，通過對學生實驗方案設計的指導、對實驗現象分析的引導，由課內向課外延伸和拓展，學生的思維能力有明顯提升。

促進了教師的專業成長 在習題課中增設創新實驗，筆者改變了對科學實驗的態度以及處理方式，更新了教學觀念，開始關注課外的知識延伸，并不斷反思和調整教學策略，更好地促進自己專業成長。

4 結束語

科學實驗是教學的靈魂，是培養學生思維能力的載體。在習題課中，只要教師依據習題內容，多從學生的實際出發，增設創新實驗，努力挖掘實驗教學的潛能，做到平常中出新、平淡中出奇，就能做到為學生創造更多的參與機會，增強他們的參與意識，使學生主動地進行學習。如此一來，不僅能夠使得學生在習題課中能鞏固知識，提高分析問題的能力，更重要的是能達成科學課堂教學永恒的追求——發展學生思維能力。

參考文獻

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作者：蔣淑微，杭州市濱江區杭州高新實驗學校（310053）。