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例谈在科学实验中培养学生的创新能力

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科学是一门以实验为基础的学科,怎样在实验教学中创新,培养学生的创新能力,在此谈谈笔者的一点粗浅体会。

一、利用科学实验,激发学生的兴趣

科学中的实验为培养学生的创新精神和实践能力提供了最佳环境。绪言课是学生初学科学的入门课,重点应激发学生的好奇心、学习兴趣和求知欲。学生如果能在实验中感到自然的美妙多彩、科学的神奇,并对科学产生由衷的喜爱,那就是实验教学成功的开始。

如在绪言课可以创设这样一个情境:教师拿出一个用乒乓球和几根头发做成的布娃娃脑袋,让学生想办法使布娃娃的头发全部竖起来。结果学生都想不出办法。这时,教师用丝绸摩擦过的玻璃棒放在布娃娃头上,头发竖起来了。学生一片惊叹,问题也就随之而产生:这是怎么回事?头发怎么会竖起来的呢?这样就很好地激发了学生的学习兴趣,激起了学生探究奥秘的欲望,为培养学生的创新能力奠定了基础。

实验中呈现“魔术”般的变化,会使学生感觉到自己置身于广阔的知识田地,从而激发求新求知的欲望,产生一种跃跃欲试的冲动,为今后培养学生创新精神和实践能力打下良好的基础。

二、通过演示实验,增强学生的创新意识

创新演示实验需要创造性教学。要培养学生的创新精神,教师首先要具有创新精神和创新能力,在实验教学中要勤于思考,勇于探究,做好演示实验的改进工作。

例如,在验证大气压存在的实验中,笔者改用平底烧瓶和熟鹌鹑蛋来做,演示时把一端缚有酒精棉的细铁丝点燃后迅速插入烧瓶中,待燃烧片刻后抽出铁丝,再迅速将鹌鹑蛋放在瓶口上,过会即可看到鹌鹑蛋沿着烧瓶颈慢慢下滑到瓶底。这样的改进可见度增大,持续时间变长,生动形象地证明了大气压的存在。另外该实验还可以演示烧瓶把鹌鹑蛋吐出来,方法是把烧瓶倒立,使鹌鹑蛋堵住瓶口(小头向下),然后把烧瓶固定在铁架台上,用毛巾包住瓶底,并不断把热水慢慢浇到毛巾上,一会烧瓶就吐出鹌鹑蛋。

此外,在教学中,根据教学内容和学生实际,尽可能将验证性实验改为启发性实验,有利于启发学生创新思维,培养学生的动手能力。

三、发现和改进课本实验的不足之处

要善于引导学生发现课本实验的不足之处,启发学生利用课外活动机会进行大胆设想,改进方案,然后大胆实验。使学生在已有知识的基础上,进一步完善并有所突破和创新。

例如在原自然科学第五册教材中向浓硫酸滴水的危险性实验,在实践中沸腾现象不易被观察。原因是水滴沸腾飞溅起来的液滴非常小,并且持续时间短,因此学生不易观察到实验现象,使实验失去说服力。为此可启发学生进行改进创新:水滴飞溅过程,因持续时间短和液体为无色而不易被观察到,但如果飞溅后留下了痕迹,不是也能说明飞溅过程吗!可举例雨天在泥泞的道路走被汽车溅了一身泥,虽没看到泥水飞溅过程,但根据身上的泥土,就明白了发生的事。再提示飞溅的液滴中带有硫酸,根据硫酸能使酸碱指示剂变色进行思考。引导学生可以对实验装置进行如下改进:一大漏斗内壁上贴几条湿润的石蕊试纸,然后罩在盛有浓硫酸的培养皿上。用吸管吸足水,从漏斗管插入漏斗中,接近浓硫酸面时,挤压胶头,水滴落在浓硫酸液面上,立即沸腾,溅起的酸液落在试纸上,出现红色的斑点。宏观的现象,证明了水沸腾有酸液溅起。如实验不是在密闭容器内进行,硫酸溅到衣服上或皮肤上,后果不堪设想。这一实验足以引起学生对浓硫酸稀释操作的重视,即稀释浓硫酸时,一定要把浓硫酸沿器壁慢慢注入水中,切不可把水倒入浓硫酸中。

四、将测量性实验改为设计性实验

实验教学都是由教师将实验方案、步骤写在黑板上,向学生讲清楚后,叫学生按部就班地去操作。这样的实验教学,虽然实验结论得出的快而准确,但大大地抑制了学生的创新思维。而让学生自己来设计实验,则有利于调动学生的学习积极性,激发学生的创新思维,充分发挥主体作用,同时还能增强学生对科学的兴趣,培养学生的实践能力。将测量性实验改为设计性实验,可变思维的单向性为多向性,培养学生的创造性和发散性思维。

例如在做“用天平和量筒测液体的密度”实验时,笔者让学生自己去设计实验,写出实验器材和步骤。对于器材,有些学生把课本上的量筒换成了量杯。在这里教师还可以设疑:如果没有量筒或量杯,该怎么办?问题一提出,学生议论纷纷,在学生争论各抒己见时,笔者适时引导学生,在测规则固体(如立方体、圆柱体)密度时,其体积不一定要用排水法测,可用什么方法测量?学生马上会想到用刻度尺。那么液体的体积是否可以用刻度尺测量呢?通过这样一过渡,学生就会联想到把液体盛在规则容器中(如立方体、圆柱体),就可以用刻度尺测出体积了。

在测液体质量的步骤上,有些学生先称出空烧杯的质量,再把量筒内的盐水全部倒入烧杯,再称出烧杯和盐水总质量;有些学生也是先称空烧杯的质量,但把量筒内的盐水部分倒入烧杯,称出烧杯和盐水总质量;还有些学生先称盐水和烧杯的总质量,再称出把盐水全部倒入量筒后烧杯的质量;再有些学生也是先称盐水和烧杯总质量,再称出把部分盐水倒到量筒后烧杯的质量;……。对于器材,笔者表扬了学生肯动脑筋,做到就地取材;在测液体质量的步骤上,笔者肯定了二、四两种方案的优越性,可以减小实验误差。并对一、三两种方案中将盐水全部倒入的做法进行讨论。分析方案一:理论上可以操作,但在盐水全部倒入后,在量筒底部会粘有盐水,使称出的质量偏小,测出的液体密度就偏小。分析方案三:将盐水全部倒入量筒,若盐水过多就会超出量筒的量程,且盐水液面一般不会刚好与量筒的整数刻度相平,读数上存在误差。通过培养学生的发散思维,也使学生的创新能力在潜移默化中得到培养。

综上所述,在科学教学中,注重通过实验教学,培养学生的动手能力和思维意识,提高学生学习兴趣,达到培养和提高创新能力和创造能力的目的,这一做法受到了学生的欢迎,并取得了一定的成效。