巧用思維導(dǎo)圖 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

吳華成

摘 要：本文用思維導(dǎo)圖的方法對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改進(jìn)，并在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的對(duì)策和建議。

關(guān)鍵詞：思維導(dǎo)圖；實(shí)施方案；實(shí)驗(yàn)器材；科學(xué)探究

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2018）1-0028-2

1 問(wèn)題提出

在九年級(jí)復(fù)習(xí)“液體蒸發(fā)快慢的影響因素”時(shí)，筆者根據(jù)“浙教版”《科學(xué)》七年級(jí)上冊(cè)第148頁(yè)“探究液體蒸發(fā)快慢的影響因素”的探究活動(dòng)設(shè)計(jì)了一道題目，目的是通過(guò)復(fù)習(xí)提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。題目設(shè)計(jì)如下：

例題：現(xiàn)要探究液體蒸發(fā)快慢如何受溫度的影響。實(shí)驗(yàn)提供的器材有玻璃片（2個(gè)）、滴管、酒精燈、塑料棒、酒精，請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)提供的器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

筆者本以為大部分學(xué)生在2分鐘內(nèi)就能完成實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，可結(jié)果8分鐘后只有1/4的學(xué)生完成。檢查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生暴露的問(wèn)題也很多，有無(wú)從下手的，有方案設(shè)計(jì)不完整的，有語(yǔ)言表述不到位的，等等。是什么原因造成學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)能力欠缺？又有什么辦法能在短時(shí)間內(nèi)提升學(xué)生的能力呢？筆者通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷了解實(shí)情，問(wèn)卷設(shè)計(jì)如下：

調(diào)查問(wèn)卷

1.本實(shí)驗(yàn)需要控制哪些量相同？

____________________________________。

為什么要控制這些量相同？

____________________________________。

2.為什么要控制液體的質(zhì)量相等？

___________________________________ 。

3.根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材寫出控制相同量的具體操作方法。

①操作過(guò)程中如何控制酒精的質(zhì)量相同？

____________________________________。

②操作過(guò)程中如何控制酒精表面空氣流動(dòng)快慢相同？

____________________________________。

③操作過(guò)程中如何控制酒精表面積大小相同？

____________________________________。

4.實(shí)驗(yàn)選用酒精而不用水，其優(yōu)點(diǎn)是什么？

____________________________________。

調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果統(tǒng)計(jì)：第一個(gè)問(wèn)題，80%的學(xué)生回答出2/3，大部分不知道要控制液體的質(zhì)量相同；第二個(gè)問(wèn)題，學(xué)生基本回答不出來(lái)；第三個(gè)問(wèn)題，50%的學(xué)生基本回答正確；第四個(gè)問(wèn)題，大部分學(xué)生回答不出來(lái)。

2 歸因分析

根據(jù)以上調(diào)查結(jié)果，筆者認(rèn)為學(xué)生能力不足的原因如下：

1.學(xué)生雖然學(xué)過(guò)科學(xué)探究的一般過(guò)程，也接觸過(guò)一些科學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究，如“探究液體蒸發(fā)快慢的影響因素”“影響摩擦力大小的因素”“壓力的作用效果”等，但是這些實(shí)驗(yàn)探究重在實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出，而對(duì)真正利用控制變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的內(nèi)容涉及不多。另外，老師在平時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)重學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作，輕實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。因此，學(xué)生這方面的能力不足是能理解的。

2.要完成實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，首先要明白實(shí)驗(yàn)要控制哪些量相同？哪些量不同？大部分學(xué)生知道液體表面積的大小和液體上方空氣流動(dòng)快慢要控制相同，液體的溫度要控制不同，卻沒(méi)有考慮液體質(zhì)量要控制相同。原因是學(xué)生知道液體蒸發(fā)快慢跟液體的質(zhì)量無(wú)關(guān)，而不會(huì)考慮實(shí)驗(yàn)觀察比較蒸發(fā)快慢不是直接觀察而是間接比較，看誰(shuí)不剩下液體誰(shuí)就蒸發(fā)快，因此要控制液體質(zhì)量相同，這是本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中的一個(gè)難點(diǎn)。

3. 要完成實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，知道了控制相同的量和控制不同的量后，學(xué)生還要根據(jù)實(shí)驗(yàn)提供的器材，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)出具體的操作方法，這對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)也是有難度的。例如，液體質(zhì)量相同，可通過(guò)在兩玻璃片上各滴一滴酒精來(lái)控制；液體的表面積大小相同，可通過(guò)用塑料棒把滴在玻璃片上的酒精涂滿玻璃片來(lái)控制；液體上方空氣流動(dòng)快慢相同，可采取放在同一環(huán)境下來(lái)控制；溫度不同，可采取一塊玻璃片下用酒精燈加熱，一塊不加熱來(lái)控制等。

4.要完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，學(xué)生需要知道歸因分析第二點(diǎn)和第三點(diǎn)的基礎(chǔ)上，把操作方法轉(zhuǎn)化為文字，再按操作時(shí)間先后順序表達(dá)出來(lái)，思維過(guò)程比較復(fù)雜，語(yǔ)言組織有難度，對(duì)初中學(xué)生來(lái)說(shuō)也是一個(gè)難點(diǎn)！

3 解決措施

根據(jù)上述的歸因分析，在教學(xué)中能否找到一種思維形象化的方法，幫助學(xué)生理清思路，提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，做到簡(jiǎn)單而有效呢？筆者想到了思維導(dǎo)圖，設(shè)計(jì)如下：

思維導(dǎo)圖：

1.研究因素：____________

實(shí)驗(yàn)觀察比較方法：____________

（需要控制相同的量是_______________）

2.其他影響因素：__________、___________

3.根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材完成具體控制方法

控制相同的量：

__________ ，具體操作方法：___________。

___________，具體操作方法：___________。

__________， 具體操作方法：___________。

控制不同的量：

__________， 具體操作方法：___________。

（提醒：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案就是具體操作按時(shí)間先后順序串聯(lián)起來(lái)。）

利用思維導(dǎo)圖能幫助學(xué)生理清實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)哪些量要控制相同，哪些量控制不同，在此基礎(chǔ)上再讓學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)提供的器材創(chuàng)造性地提出具體操作方法，最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間先后表達(dá)出來(lái)，實(shí)踐證明該方法能在短期內(nèi)快速提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。當(dāng)然，運(yùn)用思維導(dǎo)圖的過(guò)程要注意的是，學(xué)生剛開始運(yùn)用思維導(dǎo)圖不太適應(yīng)，完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)還有一定的困難，在教學(xué)時(shí)可以先師生共同完成，讓學(xué)生熟悉門道，再讓學(xué)生獨(dú)立完成。另外，還可利用該思維導(dǎo)圖解決猜想假設(shè)、實(shí)驗(yàn)結(jié)論等科學(xué)探究中的其他問(wèn)題。

4 新的認(rèn)識(shí)

利用思維導(dǎo)圖雖然在短時(shí)間內(nèi)能幫助學(xué)生提高科學(xué)探究能力，但學(xué)生在科學(xué)探究中的創(chuàng)新意識(shí)、設(shè)計(jì)思想等不是短時(shí)間內(nèi)能培養(yǎng)的，需要教師在平時(shí)課堂中重視、關(guān)注、引導(dǎo)。因此，通過(guò)這節(jié)課的復(fù)習(xí)，也認(rèn)識(shí)到今后在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)要重視以下幾個(gè)方面：

1.控制實(shí)驗(yàn)條件和選擇器材具體設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)探究的一項(xiàng)基本技能。不論是教材中呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)裝置，還是同學(xué)們通過(guò)思考設(shè)計(jì)的自制實(shí)驗(yàn)器材組合，都包含著設(shè)計(jì)者們技術(shù)創(chuàng)新的思想，因此，通過(guò)教學(xué)可以對(duì)學(xué)生滲透STS教育，讓學(xué)生體驗(yàn)創(chuàng)造的樂(lè)趣。所以，老師在平時(shí)教學(xué)中要重視引導(dǎo)學(xué)生向這方面努力。

2.教材中所呈現(xiàn)給師生的一些實(shí)驗(yàn)裝置，是設(shè)計(jì)者們思想智慧的結(jié)晶，教師若能適當(dāng)?shù)叵蛲瑢W(xué)們展示實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)在的設(shè)計(jì)思想，將有助于學(xué)生感受技術(shù)創(chuàng)新的意義和樂(lè)趣，有助于學(xué)生在今后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材時(shí)，學(xué)會(huì)做一些類似的思考，從而提高器材選擇和控制實(shí)驗(yàn)條件的能力。如在“探究電流做功與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)其中所運(yùn)用的物理學(xué)轉(zhuǎn)換思想，領(lǐng)會(huì)為什么要取等質(zhì)量的煤油而不是等質(zhì)量的水。在“探究晶體的熔點(diǎn)”時(shí)，讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)為什么要用“水浴法”加熱晶體等。

3.在平時(shí)的教學(xué)中，教師也可以將自己對(duì)教材中器材的改進(jìn)思想展示給學(xué)生。當(dāng)然，老師們首先要自己去感悟和領(lǐng)會(huì)，進(jìn)而做到有意識(shí)地將這種充滿技術(shù)創(chuàng)新、充滿科學(xué)思想方法的知識(shí)潛移默化地傳遞給學(xué)生，從而培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣和創(chuàng)新的意識(shí)。

4.制作思維導(dǎo)圖，幫助學(xué)生正確思考。初中學(xué)生在剛開始做探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，控制實(shí)驗(yàn)條件和選擇器材的能力相對(duì)較弱，因此，教師的引導(dǎo)和幫助是很重要的。在學(xué)生“選擇器材或控制實(shí)驗(yàn)條件”的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中，若能配上一份指導(dǎo)性強(qiáng)的學(xué)習(xí)思維導(dǎo)圖，將有利于學(xué)生在啟發(fā)性問(wèn)題的引導(dǎo)下作出正確的選擇。endprint