科学实验教学如何培养学生科学能力

吴应烈

新课程以提高每个学生的科学素养为总目标。而科学素养的核心是科学能力。在新一轮的课程改革中，面对科学教育的挑战如何通过教学，培养学生的科学能力，是我们每位科学教师值得深思的问题。

1培养学生的实验观察能力

观察和实验是学习科学的基本方法。观察是最基本、最重要的科学探究技能之一，是一种全方面的综合能力。在实验教学中，可以从以下几个方面来培养学生的实验观察能力。

1．1观察前制订周密的实验观察计划

在科学实验中，要从物理现象中获得关于物质的组成、结构、性质及其变化等方面的感性认识，必须有周密的观察计划，没有周密观察计划就没有科学的观察顺序。造成顾此失彼，观察不够全面，不得要领。学生在开始观察时，往往会感到不着边际，无从下手。因此，要指导学生制订周密的观察计划，确定好观察对象，拟订出常规观察项目和特殊观察项目，明确观察要点。否则，纷繁多变的物理现象瞬间消逝，如同过眼烟云，在物理实验中培养学生的观察素质也就会成为一句空话。

1．2在实验过程中培养观察的目的性

每次实验时，明确观察的内容。刚接触科学实验时，学生都有一种好奇心和神秘感。学生的观察往往带有一定的随意性和情绪化，不知道要观察什么?所以在观察前应让学生明确此时观察什么，怎样观察，要达到什么目的等等。如教学《升华和凝华》，在指导学生做碘的升华和凝华实验时，是这样告诉学生的：请同学们认真观察，并注意三个问题，过一会儿，杯中的碘有什么变化，烧杯中会发生什么现象，盛水的烧杯底部出现了什么。这样学生就会根据观察的目的，有的放矢地去观察，会发现在盛水的烧杯下出现固态碘。如果观察目的不明确，学生就会被杯中的紫色气态碘吸引而很难发现这些现象。

1．3教给观察方法，培养观察能力

(1)方位顺序法。如在观察实验《观察和解剖鲫鱼》，先用肉眼观察鲫鱼适于水中生活外部形态，观观察解剖后的内部结构；从整体到局部。比如，观察桃花的基本结构，可以指导学生用肉眼观察花的外形和基本组成部分。再进一步观察花萼的颜色，有几片；花冠的颜色，有几片，雄蕊几枚，由几个部分组成。用镊子夹开，用放大镜观察花药里面有什么?雌蕊几枚，由哪几个部分组成?子房里有几个胚珠?子房的位置?先上后下或先下后上；比如，用显微镜观察叶片的横切面，可指导学生按从上到下的顺序进行观察：上表皮→叶肉(栅栏组织、海绵组织)→下表皮。由左至右或由右至左；由近及远或由远及近；由表及里或由里及表。

(2)时间顺序法。如教学《地球的绕日运动》，指导学生观察一天中太阳下的杆影的变化；教学《动物的生命周期》，指导学生观察蝌蚪的发育过程，运用科学的观察方法不仅可以提高学习科学的质量，更重要的是提高了学生的科学素养，这是培养创造性人才所必不可少的。

(3)对比观察法。对比观察是抓住事物的特点比较其异同的方法。有比较才有发现。对比观察有利于迅速抓住事物的共性和个性进而抓住事物的本质。比如，观察菜豆(双子叶植物)和玉米(单子叶植物)种子的结构，可指导学生进行对比观察：两者都有种皮和胚，异中求同；再同中求异。某豆种子子叶两片，玉米种子子叶只有1片，前者营养物质贮藏在于叶里，后者物质贮藏在胚乳里。

(4)解剖观察。解剖观察常用于内部结构的观察方法。例如，观察鲫鱼的内部结构，必须进行解剖观察。通过解剖观察，使学生认识鳃的结构和功能，鱼鳔的位置及作用，心脏的位置和结构。正确掌握解剖方法，明确认识观察目的，为达到生物实验解剖观察提供了保证。解剖观察既能培养学生的观察力，同时也能培养学生动手操作能力。

(5)动态观察。此法常用于生物的生活习性、生理功能、生物现象变化等方面的观察。例如，在探索鱼鰭的功能时，在鱼缸里放三条活金鱼，将一条金鱼的胸鳍和腹鳍剪掉，把另一条金鱼的尾鰭剪掉，一条做对比，让学生观察它们的游泳姿势和速度。通过观察，学生会发现并总结出各鳍的作用。动态观察法的趣味性强，可调动学生学习知识的积极性和主动性，提高学生学习生物学知识的兴趣，促进学生积极思考，形成探索和发现的心理，从中培养了学生的观察能力。

2在实验中培养信息处理能力

在科学教学中，既要引导学生全面进行信息积累。更要指导他们合理取舍，正确判断、如有刺激性气味这一信息。会影响他们作出正确判断，我肯定学生观察仔细的同时，引导学生分析是由于试剂不纯所致，使学生学会筛选，合理舍弃。钠与水反应看似一个化学反应，实际上伴随着化学变化，物质物理性质也表现出来，如钠的密度比水小，钠的熔点较低，引导学生整合所有信息，据学科知识结构进行重组，抽取出关于物理性质和化学性质的信息，把交织在一起的实验现象进行优化处理，提高信息处理能力。

例如，在制氧气的实验中，教师要引导学生尽可能用挑剔和批判的眼光去审视教材中用加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气的缺陷，如反应条件要求高、并伴有副反应使制得的氧气不纯等，让学生抓住问题的关键，进行深入思考，设计出较合理的实验方案。通过比较发现用H₂O₂制O₂不仅产物纯度高，而且安全、简便、快速。教师要鼓励学生敢于从多方位、多角度、多途径去思考问题，对获得的信息从科学性、安全性、可行性、简约性方面进行分析、评价，最后找到最佳结果。

3在实验中培养学生的表达能力

新课标又明确提出，要培养学生主动合作、分析讨论和交流表达的学习方式。所谓实验中的表达能力，是指运用科学的概念和原理对实验中出现的现象和结果，进行分析并做出解释，得出正确结论的能力。如在《空气组成》一课中主要采用同桌学生讨论探究方式，经过合作讨论探究，在这一课中学生充分理解了“为什么水会进入集气瓶?为什么能用红磷燃烧来验证空气的组成?为什么进入的水小于集气瓶体积的五分之一?”等问题，增强学生相互合作、彼此交流的科学能力，又能培养学生的语言表达能力。

教师要鼓励学生用自己的语言表达自己的思维，以扩展学生的思路，活跃学生的思维，使其能在学习知识的同时，学会运用知识。思维和语言是不可分的，没有语言，就不可能有人的理性思维；同样，没有思维，也就不需要作为承担工具或手段的语言。如在“研究凸透镜成像规律”的实验中。通过蜡烛在大于2倍焦距、小于2倍焦距大于Ⅱ倍焦距、小于1倍焦距时，通过移动光屏获得清晰的像，让学生的实验过程中把焦距、物距、像距、实像等知识用口语或文字的形式表达出来，比让学生死记硬背成像规律好多了。还有的这实验中结合成像规律在生活实际中的运用来学习，那么学生思维能力会更好。

4在实验中培养学生的阅读学习能力

教师不仅要教学生学会，更重要的是教学生会学。自学能力是一种较高要求的科学能力。是建立在观察、理解、思维、记忆等能力基础上的一种比较综合的独立学习的能力，它是多方面能力的综合。使学生具有自学能力，能独立地获得和探索知识，这是教育的最终目标之一。因此，教学中不仅要指导学生自学的训练，还要指导学生把握阅读规律，学会阅读教材。让学生从教师的引导、启迪中悟出道理，养成在阅读中思考的学习习惯。教师要给学生拟定阅读提纲。如教学《地球上五带的划分》，我设计了这样的自学思考题：(1)五带划分的依据是什么?(2)五带的类型?(3)各温度带的生物类型一样吗?为什么?(4)你认为还有其他的划分方法吗?在教学中应该给学生充分的思维和想象提供自由遨游的空间。

5在实验中培养学生的创新能力

培养学生的创新能力教育的主要目标之一，也是培养科学能力的关键所在。新课程倡导探究性学习，就是要改变学生的学习方式，培养创新精神。而实验教学就是一个培养学生创新能力的好载体、好平台。在实验中如何培养学生的创新能力呢?我的方法是：问题一假设一推理一验证一结论。例如在做C还原Cuo的实验时，教材中介绍了两种处理尾气的方法：(一)用气球收集尾气；(二)改进实验装置用酒精灯的火焰燃烧掉Co。利用这两套装置，引导学生分析各种装置的利弊。(1)气球吸收不方便、不保险；(2)用酒精灯火焰处理不节省。启发学生积极思考，提出各自的处理方法，然后互相讨论。在讨论的基础上，对学生提出的方案进行分析，学生的兴趣性大增，经优化筛选后，大家一致认为以循环利用法来处理尾是一种更好的方法。最后让学生在实践课进行实验验证。实验结果表明，还原同样多的CuO，采用循环利用法可以减少C的用量，减少环境污染，培养了学生创造性思维能力。

创造性的思维能力是创新能力的核心，在科学实验教学中，培养创造性思维能力应注意以下几个方面：(1)在教学实践中，应该有意识地使用创造教育的教学模式，组织学生进行学习活动，从而培养创造性的思维能力。(2)注意创造性思维的发散性特点，培养学生善于对已知事物进行怀疑和再思考，能够打破习惯性思路，提出几种解决问题的办法。(3)充分发挥科学学科紧密联系社会生活的优势，通过教学实践培养学生类似联想、对比联想，因果联想等能力。

6在实验中培养学生的科学品质

科学实验教学是培养学生科学能力的一种最有效的形式，是科学素质教育的有机组成部分。

学生在做实验时，一方面是实验技能学习，另一方面是学习品质的培养。科学实验培养学生实事求是的精神、一丝不苟的精神和严谨的科学态度。可以让平时注意力不集中的学生学会专心致志；让对学习没有信心的学生找到自信；让沉默少言的学生学会交流和讨论。学会协作和互助。化学实验还可以让学生学到做事的有条不紊；学习做事的格式与方法；学习思维的发散与集中。如每一次实验的成功，可以让学生思考，实验的内涵和包含的知识。实验的失败可以让学生探究自己失败的原因与存在的问题，应该如何进行改进?学会在学习中反思自己。