創(chuàng)造性實驗在小學(xué)科學(xué)中的應(yīng)用

（廈門市翔安區(qū)第二實驗小學(xué)，福建 廈門 361101）

培育學(xué)科核心素養(yǎng)與創(chuàng)新能力的主陣地在課堂教學(xué)。肩負(fù)立德樹人與全方位育人使命的小學(xué)科學(xué)教師，要側(cè)重研究與探索培育學(xué)生創(chuàng)新能力的路徑與方法，研發(fā)出切合實際的培養(yǎng)策略。

一、創(chuàng)造性實驗教學(xué)的內(nèi)涵及意義

創(chuàng)造性教學(xué)是指通過有效手段，產(chǎn)生獨特且有社會價值的新意，超越原有外在表象，探索和發(fā)現(xiàn)新維度，形成一種嶄新模式的教學(xué)方法。創(chuàng)造性教學(xué)不斷運用于教學(xué)過程中，逐步形成新穎的思想、手段和方法，賦予原有教學(xué)事物新的內(nèi)容，甚至衍生出新內(nèi)涵。

學(xué)生掌握科學(xué)知識要經(jīng)歷“感性—理性—應(yīng)用”的認(rèn)知過程。《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》指出：“小學(xué)科學(xué)作為一門以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的基礎(chǔ)性課程，學(xué)生修習(xí)該課程最重要學(xué)習(xí)方式之一是探究式學(xué)習(xí)。”［1］借助實驗深化學(xué)習(xí)是探究式學(xué)習(xí)的重要組成部分。學(xué)生通過實驗學(xué)習(xí)，有利于理解準(zhǔn)確的科學(xué)概念，掌握常用的實驗技能，提升觀察實驗現(xiàn)象、分析與解決問題的能力，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科學(xué)態(tài)度，掌握環(huán)環(huán)相扣、精益求精的科學(xué)流程與方法。小學(xué)科學(xué)教師應(yīng)在實驗教學(xué)中，重點培育學(xué)生對實驗的觀察、分析、操作、思維與反思能力，并滲透嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度與科學(xué)方法，進(jìn)而提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。［2］創(chuàng)新能力的核心組成內(nèi)容涵蓋情意因素、動機因素和智慧因素。探索在教學(xué)中充分調(diào)動上述三大因素，通過實驗教學(xué)提升學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新能力，是擺在每位教育工作者面前的一項復(fù)雜而艱巨的任務(wù)。

二、創(chuàng)造性實驗教學(xué)的實踐應(yīng)用

創(chuàng)造性實驗教學(xué)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維，引導(dǎo)學(xué)生重在設(shè)計與改進(jìn)實驗方案，讓驗證性實驗上升為探索性實驗，有效踐行實驗教學(xué)的核心思想。

1.以日常生活為誘導(dǎo)，激發(fā)情意因素

教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生多從現(xiàn)實生活的真實情境出發(fā)，由切身感受來促進(jìn)實驗設(shè)計的能動性。如（1）指南針為什么可以指南北？（2）樹葉是怎么慢慢變黃的？（3）為什么父母都是雙眼皮，而孩子卻是單眼皮呢？（4）洗衣服時泡沫過多，加什么能起消泡作用？這些由具體生活情境引發(fā)的問題，成為學(xué)生動手做實驗的最好動力。哲學(xué)上講，外因要靠內(nèi)因起作用，只有當(dāng)學(xué)生親身對某個事物產(chǎn)生了好奇，引發(fā)了渴望，這股探索的激流才是真正不可扼制的。所以，教師要意識到“學(xué)以致用”是學(xué)生學(xué)習(xí)的最終目的，要積極開發(fā)生活中的現(xiàn)實實驗資源，積極激發(fā)學(xué)生的動機因素。

再如，水是生命的第一要素，人體70%的重量為水，人體的新陳代謝、細(xì)胞的生長發(fā)育都要在有水的條件下進(jìn)行，水對于人類具有十分重要的意義。學(xué)生對水很熟悉，在進(jìn)行三年級科學(xué)《生命之源——水》這一單元的學(xué)習(xí)時，學(xué)生做過有關(guān)水的一些實驗，了解水的一些特性，與水有著較為深厚的情感關(guān)聯(lián)，容易對水產(chǎn)生好奇心。這些知識基礎(chǔ)為六年級上冊《變色花》創(chuàng)造性實驗教學(xué)實施提供了情意因素。

2.以內(nèi)外聯(lián)系為先導(dǎo)，激發(fā)動機因素

六年級《變色花》一課中，學(xué)生通過紫甘藍(lán)汁變色實驗，認(rèn)識了酸堿指示劑，觀察到酸堿指示劑與酸性物質(zhì)和堿性物質(zhì)反應(yīng)，產(chǎn)生不同的變化，同時對常見的酸性物質(zhì)和堿性物質(zhì)有一定了解。許多學(xué)生對該課知識產(chǎn)生濃厚的興趣，課堂上主動提出一系列問題：“有沒有酸性水和堿性水呢？”“堿性水與酸性水會與酸堿指示劑發(fā)生不同變化嗎？”“堿性水與酸性水的性質(zhì)有何差異？”學(xué)生自發(fā)將課內(nèi)知識與日常生活相聯(lián)系，激發(fā)了動機因素。教師意識到這是一次很好的實施創(chuàng)造性實驗教學(xué)的機會。于是以興趣為抓手，以問題為導(dǎo)向，將學(xué)生問題與教學(xué)內(nèi)容、生活實際相聯(lián)系，進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐卣购脱由欤ぐl(fā)學(xué)生探究學(xué)習(xí)的主觀能動性。

首先，教師向?qū)W生介紹市面在售的離子水機。離子水機處理水的原理分為兩部分：凈化部分和電解部分。凈化部分是利用物理吸附原理，將自來水經(jīng)過顆粒活性炭、PP 棉等過濾吸附，去除水中的鐵銹、泥沙、三氯甲烷、揮發(fā)酚等物質(zhì)，產(chǎn)生凈化水。電解部分是將凈化水通過制水槽，在制水槽中的鉀、鈉、鈣等金屬離子透過離子膜向陰極方向移動，碳酸氫根等酸根離子向陽極方向移動。陰極附近因含有高濃度的氫氧根離子而顯堿性，生成堿性離子水；陽極附近因含有氫離子而顯酸性，生成酸性離子水，再分別通過導(dǎo)管流出。

學(xué)生發(fā)現(xiàn)，當(dāng)離子水機通電后，打開水龍頭，兩根導(dǎo)管中分別流出無色透明的水，肉眼看不出它們之間的區(qū)別。從理論上說，離子水機兩根導(dǎo)管分別流出酸性水和堿性水，但是這種所謂的“離子水機”是否真的能產(chǎn)生酸性水和堿性水呢？又該如何證明呢？當(dāng)教師將問題拋給學(xué)生時，學(xué)生立刻開始討論，產(chǎn)生動腦設(shè)計實驗論證的興趣，動機因素得到極大發(fā)揮。

3.以自發(fā)設(shè)計為主導(dǎo)，激發(fā)智力因素

離子水機的兩個出水管，一根流出的是堿性水（負(fù)電位），另一根流出的是酸性水（正電位）。那么如何證明呢？教師提醒學(xué)生，可用《變色花》一課中涉及的酸堿指示劑原理對此進(jìn)行驗證。在教師引導(dǎo)下，學(xué)生根據(jù)酸性物質(zhì)和堿性物質(zhì)遇到酸堿指示劑會發(fā)生不同變化這一原理，小組合作交流，自主探究，設(shè)計實驗方案。經(jīng)過全班匯報討論后，整合出以下創(chuàng)新實驗設(shè)計方案。

設(shè)計1：分別用三只玻璃杯同時取堿性水、酸性水和自來水，觀察三種水的外觀。

結(jié)果：堿性水和酸性水清澈，且存有大量細(xì)膩小水泡；自來水較清澈，有少量氣泡，且個體大于堿性水和酸性水的氣泡。

分析：堿性水和酸性水富含氣體，應(yīng)該是離子水機電解水時附帶產(chǎn)生了氣體。

設(shè)計2：分別用三只玻璃杯取酸性水、堿性水和自來水，用玻璃棒取少量水點在pH 試紙上觀察。

結(jié)果：試紙蘸堿性水呈現(xiàn)綠色（pH 接近8），試紙蘸酸性水呈現(xiàn)黃色（pH 接近6），試紙蘸自來水呈現(xiàn)資黃綠色（pH 接近7）。

分析：離子水機的確可電離出堿性水和酸性水，這兩種水具有不同的酸堿性，自來水接近中性。

設(shè)計3：在三只透明玻璃杯中裝入等量黑枸杞，同時倒入等體積新制堿性水、純凈水、新制酸性水，靜置，觀察。

結(jié)果：浸泡黑枸杞的堿性水呈現(xiàn)藍(lán)色，酸性水呈現(xiàn)紫紅色，純凈水呈現(xiàn)紫色。

分析：黑枸杞也可作為酸堿指示劑，其作用與紫甘藍(lán)汁類似。堿性水、酸性水與堿性物質(zhì)和酸性物質(zhì)類似，能與酸堿指示劑反應(yīng)，產(chǎn)生不同現(xiàn)象。純凈水為中性。

設(shè)計4：在三只透明玻璃杯中裝入等量茶葉，同時倒入等體積新制堿性水、自來水和酸性水，靜置，觀察。

結(jié)果：堿性水浸泡的茶水迅速浸出茶色，色較濃;自來水和酸性水在3、4 分鐘后才呈現(xiàn)出茶色，且比較堿性水色淡。

分析：堿性水比自來水和酸性水更快溶解茶葉，說明堿性水具有更強的活性。

在教師引導(dǎo)下，學(xué)生應(yīng)用課本知識結(jié)合生活實際，設(shè)計出一套由表及里、由淺入深的實驗方案，分層次推進(jìn)實驗進(jìn)程，分析實驗現(xiàn)象并得出實驗結(jié)論。證明了市售離子水機的確能通過電解原理，電離出堿性離子水和酸性離子水，未電離的水則接近中性。學(xué)生加深了對知識的理解和運用，同時創(chuàng)造性地設(shè)計實驗，在已知原理上運用新物質(zhì)進(jìn)行驗證，拓寬了思維的發(fā)散性，體現(xiàn)了思維品質(zhì)的獨特性和廣闊性。通過“設(shè)計實驗方案、改良實驗方案、推進(jìn)實驗步驟、觀察實驗現(xiàn)象、記錄分析現(xiàn)象與推導(dǎo)實驗結(jié)論”這一完整過程，學(xué)生的主觀能動性得到激發(fā)，創(chuàng)造性思維能力和動手實踐能力得到提高，嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度、堅持不懈的科學(xué)精神得以樹立。