淺析初中科學(xué)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

袁燕紅

浙江省寧波市鄞州區(qū)寧波逸夫中學(xué)

在當(dāng)今社會(huì)，科學(xué)技術(shù)發(fā)展十分迅速，在科技革命的新浪潮中，人才的競(jìng)爭(zhēng)也是越來越激烈?，F(xiàn)在的青少年是祖國(guó)未來的棟梁，我國(guó)的未來發(fā)展需要他們?nèi)ゴ蚱春蛣?chuàng)造，而創(chuàng)新又是一個(gè)國(guó)家和民族進(jìn)步的靈魂，是國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力。為了讓學(xué)生更好地適應(yīng)時(shí)代的要求，培養(yǎng)出具有創(chuàng)新意識(shí)，擁有一定創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神的人才是我們教育的首要任務(wù)。在初中科學(xué)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)是一個(gè)重要的載體，我們可以通過實(shí)驗(yàn)這一重要途徑重視對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維的建立，重視學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，重視學(xué)生創(chuàng)新潛力的開發(fā)，提高和培養(yǎng)學(xué)生綜合創(chuàng)新素質(zhì)。接下來我從以下四方面來分析在科學(xué)教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新能力。

一、創(chuàng)設(shè)情景、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情

在科學(xué)課堂教學(xué)中，為了使學(xué)生能從旁觀者變?yōu)橹黧w者，從被動(dòng)地接受變成積極主動(dòng)地參與到教學(xué)過程中，這就需要教師所提出的問題能吸引學(xué)生的注意力，能讓學(xué)生產(chǎn)生共鳴，能激發(fā)他們的探索興趣。如何把那些平淡乏味的、抽象難懂的問題通過教師的巧妙構(gòu)建變成一個(gè)個(gè)能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情、閃耀著智慧的火花呢？這就需要教師用心去創(chuàng)設(shè)問題的情景。

例如講“光的折射”時(shí)，我們可以向?qū)W生展示這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)情景：事先把一塊橡皮放入碗中，問學(xué)生為什么能看見碗?yún)s看不見碗里的物體。學(xué)生都知道光在同一均勻介質(zhì)中沿直線傳播。通過什么方法可以看見碗里的物體？由于沒有設(shè)定其他條件，大家腦洞大開，答案也是五花八門。有的學(xué)生說把碗傾斜過來看，有的學(xué)生說站起來走過去看，還有的學(xué)生能用到已學(xué)的知識(shí)——光的反射，用一平面鏡來看到碗中的物體……最后設(shè)定好條件，我們借助水看到了碗中的橡皮從而來探究光的折射。又如講“磁現(xiàn)象”時(shí)，我們的引入情景：如何讓一只紙蝴蝶翩翩起舞？學(xué)生們對(duì)問題進(jìn)行討論，結(jié)合本節(jié)要學(xué)的內(nèi)容，學(xué)生很快就想到了用磁鐵，老師舞動(dòng)起紙蝴蝶，引起了學(xué)生極大的興趣。

科學(xué)課堂中創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情景引入相比較傳統(tǒng)的單調(diào)的問題引入更能吸引學(xué)生的注意力，從而從內(nèi)在激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情。

二、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維

創(chuàng)新思維是指以新穎獨(dú)創(chuàng)的方法解決問題的思維過程，通過這種思維能突破常規(guī)思維的界限，以超常規(guī)甚至反常規(guī)的方法、視角去思考問題，提出與眾不同的解決方案，從而產(chǎn)生新穎的、獨(dú)到的方法。創(chuàng)新能力的核心是思維能力，而創(chuàng)造性思維是人類思維的高級(jí)過程，它的主要成分是擴(kuò)散思維。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)苠憻拰W(xué)生從多角度、多方位、多途徑的思考和解決問題，并能在思考過程中隨時(shí)調(diào)整思維方式和思維深度，具有獨(dú)特、新穎、靈活多變的特點(diǎn)，它是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一項(xiàng)重要手段。

例如在課堂上講解完“凸透鏡成像規(guī)律”的內(nèi)容后，提出了這樣一個(gè)問題：當(dāng)蠟燭透過凸透鏡在光屏上成像之后，若是用擋光板將凸透鏡上半部遮住，是否還會(huì)出現(xiàn)完整的蠟燭的像呢？若是用擋光板將凸透鏡下半部遮住，現(xiàn)象又會(huì)是如何？此時(shí)，積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主思考、獨(dú)立設(shè)計(jì)和探究實(shí)驗(yàn)。最后，在學(xué)生經(jīng)過一系列的探究性實(shí)驗(yàn)后，得出了光屏上蠟燭得像大小、位置都不變，只是變得稍許暗淡，由于擋光板擋住了部分光線透過。遮住凸透鏡的下半部分，現(xiàn)象是一樣的。通過設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)來解決和證實(shí)課堂提問，不僅能夠加深學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解，而且能夠有效提高學(xué)生對(duì)科學(xué)問題的探究興趣，使學(xué)生的創(chuàng)新思維得到鍛煉。

又如在探究“液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小可能與哪些因素有關(guān)？”有學(xué)生認(rèn)為液體的壓強(qiáng)應(yīng)當(dāng)與液重有關(guān)，液體重力越大，壓強(qiáng)越大。但在結(jié)論中卻沒有反映這一因素。難道與液體重力無關(guān)嗎？這個(gè)問題提得非常好。我們?cè)鯓觼頇z驗(yàn)液體壓強(qiáng)是否與液體重力有關(guān)呢？我們用一端蒙有橡皮膜的玻璃筒加水來實(shí)驗(yàn)，隨著注水深度的增加，橡皮膜向下凸起的程度變大，可以顯示出液體的壓強(qiáng)增大，但影響壓強(qiáng)增大的原因可以說是深度增加，也可以說是液體重力變大。怎樣才能做出正確的判斷呢？將實(shí)驗(yàn)裝置改造一下，另取一支一端蒙有等大的橡皮膜但管徑較細(xì)的玻璃管來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使得水量保持相同而深度不同，或者深度保持相同而水量不同，就可以進(jìn)行檢驗(yàn)了。最終實(shí)驗(yàn)直觀地顯示了深度是決定液體內(nèi)部壓強(qiáng)的因素而不是液體重力。

科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)谡莆諏?shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，允許學(xué)生用不同的方法、不同的器材、不同的實(shí)驗(yàn)步驟操作實(shí)驗(yàn)，這樣可以極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，發(fā)展學(xué)生的個(gè)性，活躍學(xué)生的創(chuàng)新思維。實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生需要在各種因素中取舍，對(duì)所得的信息進(jìn)行篩選，這要求學(xué)生在追求既定目標(biāo)的過程中進(jìn)行應(yīng)變、思考和探索，使學(xué)生的分析、想象、抽象、綜合、表達(dá)的能力都得到訓(xùn)練和發(fā)揮。

三、優(yōu)化改進(jìn)、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

課本中有些實(shí)驗(yàn)可能存在不足之處，如效果不太理想，準(zhǔn)備時(shí)間過長(zhǎng)，有較多的演示實(shí)驗(yàn)可視性差，但做分組實(shí)驗(yàn)條件又有限時(shí)，教師可對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，不僅可以使學(xué)生掌握有關(guān)學(xué)科知識(shí)，而且還可以培養(yǎng)他們不迷信書本，敢于創(chuàng)新的精神，激發(fā)他們的創(chuàng)新意識(shí)，進(jìn)而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。

例如：演示浮力的產(chǎn)生原因時(shí)，將礦泉水瓶瓶底剪去，使瓶口向下，從上面放入兩個(gè)乒乓球。因?yàn)槠可聿淮螅瑑蓚€(gè)乒乓球分別會(huì)一個(gè)在下堵住瓶頸，另一個(gè)在上。左手持瓶身，右手從上向礦泉水瓶里倒水，由于下面的乒乓球堵住了瓶頸，水只能向下滲漏。隨著瓶?jī)?nèi)水的上升，上面的乒乓球浮在水面上也隨之上升。下面的乒乓球盡管在它的周圍和上面都是水，卻沒有上浮。如果用右手堵住礦泉水瓶口，滲漏的水很快充滿了瓶口和瓶頸之間，下面的乒乓球的底部也會(huì)浸沒在水中，它會(huì)立即上浮到水面。浮力產(chǎn)生原因是浸在液體或氣體里的物體受到液體或氣體對(duì)物體向上的和向下的壓力差。學(xué)生對(duì)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)也就水到渠成了。

又如在“測(cè)量空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)”實(shí)驗(yàn)中，我們知道空氣的主要成分是氧氣和氮?dú)?，其中按體積百分比計(jì)氧氣約占1/5。氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，而氧氣卻是一種比較活潑的氣體。我們有很多方法來測(cè)量空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)，比如用磷在空氣中燃燒的方法。那么在常溫下通過緩慢氧化是否也可以測(cè)量空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)呢？我們一起探討設(shè)計(jì)出一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，就是利用鐵絲生銹來測(cè)量空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)。我們知道，鐵在潮濕的空氣中，由于受水、氧氣等物質(zhì)的作用，表面很容易生成鐵銹（主要成分為Fe2O3·xH2O）。由于鐵生銹時(shí)，消耗的只是空氣中的氧氣，因此可以通過鐵生銹時(shí)空氣體積的減少來驗(yàn)證氧氣約占空氣體積的1/5。首先，將約0.4克的細(xì)鐵絲（細(xì)窗紗）用砂紙磨光后揉成團(tuán)（為了不讓鐵絲掉下來，可以讓鐵絲撐滿底部），放進(jìn)10毫升量筒中，然后加水浸沒鐵絲，用玻璃片蓋住量筒，倒置以后，小心移動(dòng)玻璃片，將量筒內(nèi)的水面調(diào)至9.0毫升的刻度處（即量筒內(nèi)有9.0毫升的空氣），最后將量筒倒置在一個(gè)盛有水的燒杯中，移走玻璃片，并用鐵架臺(tái)固定，把裝置放置在安全的地方。兩天左右（為了確保反應(yīng)完全，可以適當(dāng)延長(zhǎng)時(shí)間），可觀察到鐵絲表面有紅褐色的鐵銹生成，最終量筒內(nèi)水面的高度上升到7.2毫升處，說明量筒內(nèi)空氣減少了1.8毫升。減少的體積應(yīng)該是空氣中氧氣的體積，所以從這個(gè)實(shí)驗(yàn)也可以驗(yàn)證空氣中氧氣約占空氣體積的1/5。

在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，老師帶領(lǐng)學(xué)生要敢想敢做，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

四、課外實(shí)驗(yàn)、在實(shí)踐中創(chuàng)新

科學(xué)課堂時(shí)間有限，實(shí)驗(yàn)不足，為保持學(xué)生持續(xù)的興趣，課外實(shí)驗(yàn)必不可少。課外實(shí)驗(yàn)是課堂學(xué)習(xí)的補(bǔ)充，是實(shí)施素質(zhì)教育的需要。通過對(duì)課本中呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)素材利用課后家庭時(shí)間這樣一個(gè)更自由的時(shí)空讓學(xué)生去充分地去體驗(yàn)、去探索、去發(fā)現(xiàn)。課外實(shí)驗(yàn)?zāi)芊褚饘W(xué)生的興趣并認(rèn)真去做，關(guān)鍵在于教師的引導(dǎo)。對(duì)此，我認(rèn)為應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：1、在安全的前提下，引導(dǎo)學(xué)生重視課本上的小實(shí)驗(yàn)，對(duì)這些內(nèi)容要求全班同學(xué)人人動(dòng)手，爭(zhēng)取都做好。2、選擇做有趣味性并與生活接近的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生“學(xué)中做，做中學(xué)”。

例如“細(xì)胞的吸水和失水實(shí)驗(yàn)”，學(xué)生在家里都做得比較成功。有的學(xué)生在同一根胡蘿卜中切兩塊等大的胡蘿卜塊，分別放入等量的濃鹽水和清水中，一段時(shí)間后，取出蘿卜塊，來自濃鹽水中的胡蘿卜塊變軟了，而來自清水中胡蘿卜塊比原先的硬；有的學(xué)生是取了兩段等大的胡蘿卜，在兩個(gè)胡蘿卜段中央各挖了一個(gè)等大的坑，分別加入濃鹽水和清水，一段時(shí)間后，裝濃鹽水的胡蘿卜段中的坑液體變多了，而裝清水的胡蘿卜段中的水干了。實(shí)驗(yàn)效果都非常的明顯，學(xué)生的參與度高，興趣濃。

又如“探究種子萌發(fā)的條件”這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要的時(shí)間較長(zhǎng)，選擇在課外做更恰當(dāng)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)中選用種子要求籽粒飽滿、無病蟲害，且大小一致的綠豆或玉米種子，若是干癟的，不完整的或煮熟的種子是不會(huì)萌發(fā)的，這也就說明種子的萌發(fā)的內(nèi)在條件是完整的有活力的胚。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探究種子萌發(fā)的外界條件。影響種子萌發(fā)的外界條件很多，如水、氧氣、溫度……有一組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案：準(zhǔn)備相同2只塑料瓶，用金屬絲彎折制成2只掛鉤，放置種子的小圓圈的大小應(yīng)與放置3粒種子的大小大致相符。在掛鉤的2個(gè)小圓圈中各放3粒種子（小圓圈中放一薄層脫脂棉），然后掛在塑料瓶壁上，并在瓶底放3粒種子。在瓶中加入清水，使水面正好與下圈一致，將一個(gè)塑料瓶放在20℃的環(huán)境中，另一個(gè)放在冰箱冷藏室中（4℃）,3-5天后觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。課外的實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)結(jié)果在課堂上互相探討交流，互相學(xué)習(xí)進(jìn)步。

我們可以在學(xué)了照明電路后，讓學(xué)生設(shè)計(jì)和安裝樓梯開關(guān)的實(shí)驗(yàn)。學(xué)了大氣壓后，讓學(xué)生收集日常生活中有關(guān)此內(nèi)容的例子。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，把課外實(shí)驗(yàn)持久地開展下去，實(shí)踐證明，凡能堅(jiān)持做課外實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，不但其動(dòng)手能力得到了強(qiáng)化，其分析問題和解決問題的能力得到提高，其創(chuàng)新能力也得到了充分的發(fā)展。

總之，初中科學(xué)教學(xué)中，教師只要在“教”的過程中，以實(shí)驗(yàn)為載體，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，就能充分挖掘?qū)W生的學(xué)科潛能，有效提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣、正確的學(xué)習(xí)方法以及科學(xué)思維能力。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，注意實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性和探索性，明確實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法，是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力，提高綜合素質(zhì)的有效途徑。而在科學(xué)課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，它需要我們采取嚴(yán)肅、認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，從學(xué)生實(shí)際出發(fā)不斷探討，大膽開拓，要重視每一個(gè)環(huán)節(jié)，挖掘教學(xué)中的一切有利因素，踏踏實(shí)實(shí)地做好準(zhǔn)備工作。

“不積跬步無以至千里，不積小流無以成江海?！睂?duì)于培養(yǎng)初中學(xué)生創(chuàng)新能力來講，更需要重視細(xì)小的工作，不要指望一夜之間就能完成對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)了，需要循序漸進(jìn)地開展工作。