注重中学科学课实验方法探究多渠道提升中学生实验创新能力

于土根

中学科学是一门综合性基础学科，其内容丰富多彩，涉及多个领域、多门学科。要让中学生掌握好中学科学，许多知识都必须通过实践数据、现象和结果来加以证实。

因此，中学学校科学课程教师要大力加强中学科学课实验方法的研究探索，应与时俱进，充分吸收现代科学研究成果，采用先进的教学仪器设施，革新实验方法开展实验教学，让广大中学生积极自觉自发参与进来，手脑并用、精于观察、勤于思考，将获得基本知识技能与培养创新能力二者统一起来，自主开展实验实践活动，提升学生实验创新能力。

多种实验方法交叉组合，充实学生的知识基础

实验教学可以开阔学生的知识视野，使学生多角度多方位思考问题，并且进一步理解基础知识，从而构建科学合理的知识结构，培养学生的创新能力。教师可以在教学中采取“一种实验，多种方案”、“一个实验，多种途径，多种方法”的实验教学方法。

一、演示实验与学生实验相结合，加深要领理解

实验是学生直接接触科学的过程，是增强学生学习积极性的关键措施，也是创新能力培养的主要途径。

如教学“汽化”，为了能激发学生的兴趣，引发良好的学习动机，教师先演示实验：一杯未加热但冒气的热水，一杯正在电炉上沸腾的水。这两杯水正在由液态变为汽态，都属于汽化现象，可是这两个现象有什么不同呢？教师提出的问题激发了学生的好奇心，引发起学生的思考。这时，可以请学生进行小组自由讨论，学生能得出一杯水只是水面冒气，另一杯水则是水面与内部同时冒气这一正确结论。教师由此引出主题，“我们把只在液体表面上发生的汽化现象叫蒸发；把在液体的表面和内部同时发生的汽化现象叫沸腾。”明确了汽化的两种表现形式，那么，蒸发快慢到底与哪些因素有关呢？我们可以一起来研究。如何研究呢？联系起一系列关于蒸发的日常生活常识，如洗干净的湿衣服利用太阳光自然晒干或者采用烘干机烘干；超市中对潮湿的地面，使用扇风方法加快干燥过程等。及时引导学生针对上述现象进行实验论证，让学生自己设计实验方案，展开进一步讨论，明确实验原理，编写实验步骤，动手实验操作，让全体学生亲身体验感受整个实验过程。教师请一位学生上讲台用备好的实验器材实施示范实验，教师在旁边指导协助学生完成示范实验操作过程。这样的组合让学生成为学习的真正主人，有利于发挥他们的主观能动性，可以引发学生展开积极能动的多维思考，激起学生展开丰富的创造性想象，在思考与实验操作实践中获取、理解知识，将更加有利于学生知识的巩固和提高，延伸扩大知识面。

二、演示实验与课外实验相结合，深化知识理解

如学习“平面镜”一节，课堂上教师用一支蜡烛，一块玻璃板、一盒火柴，进行光屏演示实验。求证平面镜成像是实像还是虚像问题。在玻璃板一侧分别放上一支蜡烛用火柴将蜡烛点燃，同时利用光屏去玻璃板的另一侧接收像，发现不管怎样移动光屏的位置都接收不到像，原来平面镜所成的像是虚像。学生尽管参与了教师演示实验的过程，但对于空间、时间的限制总存在着困惑和疑问，于是，教师让学生在课外自己动手做这个实验，让他们自己得出实验结论。这样，既锻炼了学生的实验观察能力和操作能力，又体现了学生学习的主体性，深化了对知识的理解。

此外，结合演示实验，积极鼓励学生课外自制教学辅助仪器。自制教具是实验教学的一个优良传统，它在中学教学实验中产生过重要的作用和影响，它的目的在于更新教育理念，改进教学方法，转变学习方式，充分发挥和挖掘学生的动手能力与创造想象能力，提高教育教学质量。在实验教学过程中，适时地运用设计新题，构思巧妙的教具，能有效激发学生的好奇心和探究欲望。目前，已有不少自制教具由于结合教学、构思巧妙、造价低廉、性能良好，被厂家广泛采纳，列为定型产品。因此，学生在自制仪器的过程中，能够发挥想象力，锻炼动手能力，增强学习兴趣，更主要的是能够培养学生的创新能力，开阔学生学习的视野，提高学生的综合素质。

采用科学训练方法，培养和发展学生的创新思维

围绕学生在实验过程中可能碰到的问题，教师需要运用科学的方法预以引导，培养学生养成良好的思考方法和学习习惯，从而养成学生在解决问题时，能够充分运用创新的思维分析，规范思路，稳妥而有新意地完成一次完整的实验。在教学活动中，教师应及时地以实验技能训练为切入口，指导学生掌握科学的实验方法，规范整个实验操作过程。

一、实验前的准备

教师通过抽查或是提问方式，了解学生是否掌握了实验的基本内容、目的，原理和步骤，以及提示学生每组所用仪器的性能和注意事项，尽可能做到让学生手脑并用。学生只有掌握了扎实的基本知识，实验操作过程才不会产生很多的困难与问题，才能让学生站得高看得远，充分发挥学生的创新思维，强化其独立分析问题和解决问题的能力。实验的难点和成败的关键是教师能否真正做到规范化的示范操作，正确全面讲解操作要领。为了让学生增强动手实验能力，教师还要针对学生易犯的错误操作演示，作比较分析，找出产生易犯的错误操作演示的原因，从而使学生获得清晰而深刻的印象。

二、实验中的指导

在实验准备中将仪器、仪表调在非正常工作状态，促使学生养成实验前首先调整仪器，再做实验的习惯。例如，校准电表的零点，选择适当的量程，电流电压是否足够等。这样可以大大减少实验故障和误差。指导学生正确掌握实验条件，提倡观察与思考紧密结合。手、眼、脑并用，实验中带着问题进行，如在实验中观察到了什么现象，为什么会出现这种现象，如果实验条件加以改变，又会出现什么现象，造成差异的原因有哪些，怎样做才能最大限度减少误差等。让学生思考分析这些问题，不仅会使学生的观察加更细致入微，而且还会让学生的思维能力得到很好的训练。在遇到困难问题时，教师要启发学生思考，鼓励引导学生迎难而上，争取独立解决问题；必须强调学生做实验的准确性，当学生已经注意到实验的准确时，就会把相关实验的各方面因素都调动起来，从而提高实验的质量，促进教学相长，让师生在每次做同一个实验操作会有不同的思考与收获，让实验活动常做常新。

三、实验后的总结

鼓励引导学生撰写实验报告，它是让学生将实验所获得的感性认识上升为理性认识的重要环节，是培养学生独立分析、处理问题能力的重要手段与举措。强调学生运用恰当的数学方法对原始数据计算、分析和归纳，得出结论，实事求是，从实验中找出偏差，进而查找误差原因，进行细致全面的误差分析，提高对仪器性能的操作认识，不断提高学生的实验能力与水平。

教师对普遍存在的问题，要及时进行总结讲评，如有必要，还应进行重演实验操作，分析产生误差与错误原因，以纠正学生实验操作误差与错误认识，以达到理想的教学效果。

实验设计创新，增强学生的创新能力

实验设计要求学生明确实验目的，理解实验的原理，确定科学的实验方法，能选择合理的器材进行科学实验。同时，应对实验中可能出现的问题有预见性，并有相应的改进措施，这需要学生具有良好的知识应用能力和高品质的观察、分析、判断、处理能力。

初中科学实验大部分都是验证性实验，由于是“验证”，所以实验的目的、原理是非常清楚的。然而，我们还是要运用从不同的内容、器材、方法各方面进行不同的设计验证，来求得提高学生的创新意识与创新精神。设计性实验主要是要求学生综合运用已有知识 ，采用合理的方法对实验方案进行改进调整或优化设计。教师有目的故意改变实验条件。有意识地突出某个因素的作用，降低其他因素的影响，从而训练学生发现对问题起主要作用的因素，把握事物的主要矛盾，认识事物的本质。这样就要求教师尽可能多地设计、选择多种演示方案，使学生不拘泥于一个途径、一种方法，而是从基础知识出发，得出合乎条件的多种实验途径、多种方案、方法。还可以在教学中采取“一种实验，多种方案”的实验教学方法，如氢气的实验室制取，除了用教材中的简单制法外，还可以向学生介绍和演示启普发生器制法、电解水制法、凝固空气制法等。在教学中，教师要有意识地引导鼓励学生敢于标新立异，勇于想象、猜想和假设，最大限度地开拓学生的思维空间。

在实验教学中，恰当合理地变验证性实验为探索性实验，能够在实验中锻炼学生的实际操作能力，养成他们良好的科学态度和科学方法。要充分利用课外活动开展探究实验，可以从科学教材中选做实验，选学内容及习题中挑选一些内容，或从生活实际中选择一些学生感兴趣、有启发性作用的内容。如作用力和反作用力装置，小电动机、潜望镜、望远镜的制作、照明电路的安装等。在教师的指导（告知条件、提供材料、诱导思维、组织讨论，必要的示范操作）下，让学生自主设计探究实验方案，动手操作、观察记录、实验验证，最后用成品及实验报告或小论文等得出实验结论。

通过对实验设计的改进与优化创新，让学生在讨论、比较方案的过程中不断产生优化思维方法，促使学生思维的发散性与创造性发展。

促进科学实验走向标准化、科学化和现代化

充分运用现代科学研究成果，引进计算机多媒体电教手段，促进中学科学实验走向标准化、科学化、和现代化，不断提高教学质量。

在实验教学中，如讲授金属活动顺序，可以先把镁条、铝条、铁丝、铜丝，分别弯成镁、铝、铁、铜的元素符号形状，放在培养皿中，用投影仪打到布幕上，然后倒入稀硫酸，产生化学反应，同学们可以清楚看到铜丝表面上无变化，铁丝表面上有些模糊，铝条表面上有大团小气泡，镁条表面上有大量气泡迅速放出。通过投影仪，把本来很小的试管放大，让全体参加实验的同学在同一时间里都能观察清楚。这样教师以前做实验很难解释清楚的道理，通过现代教育手段就容易解释清楚。这样的试验，增强了说服力，激发了学生的学习兴趣，提高教学效果。

实验教学中，微观概念很难解释，学生也最难理解。如分子、原子、离子等微粒，人们肉眼看不到，又没有现成的资料片可用，学生没有感性认识，理解记忆困难。采用计算机多媒体技术模拟微观粒子运动，让学生观看，形象逼真生动，学生记忆印象深刻，教学效果良好。

综上所述，中学科学课程实验，一个实验，可以不拘泥于一个途径、一种方法，可以有“多种实验途径、多种方案、方法”。 主要是教师要有意识地引导鼓励学生敢于标新立异、勇于想象、猜想和假设，最大限度地开拓学生的思维空间，教育学生学会知识技能，学会动手动脑，着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力。