创造性实验在小学科学中的应用

（厦门市翔安区第二实验小学，福建 厦门 361101）

培育学科核心素养与创新能力的主阵地在课堂教学。肩负立德树人与全方位育人使命的小学科学教师，要侧重研究与探索培育学生创新能力的路径与方法，研发出切合实际的培养策略。

一、创造性实验教学的内涵及意义

创造性教学是指通过有效手段，产生独特且有社会价值的新意，超越原有外在表象，探索和发现新维度，形成一种崭新模式的教学方法。创造性教学不断运用于教学过程中，逐步形成新颖的思想、手段和方法，赋予原有教学事物新的内容，甚至衍生出新内涵。

学生掌握科学知识要经历“感性—理性—应用”的认知过程。《义务教育小学科学课程标准（2017 年版）》指出：“小学科学作为一门以培养学生科学素养为宗旨的基础性课程，学生修习该课程最重要学习方式之一是探究式学习。”［1］借助实验深化学习是探究式学习的重要组成部分。学生通过实验学习，有利于理解准确的科学概念，掌握常用的实验技能，提升观察实验现象、分析与解决问题的能力，养成严谨治学的科学态度，掌握环环相扣、精益求精的科学流程与方法。小学科学教师应在实验教学中，重点培育学生对实验的观察、分析、操作、思维与反思能力，并渗透严谨求实的科学态度与科学方法，进而提升学生的创新能力。［2］创新能力的核心组成内容涵盖情意因素、动机因素和智慧因素。探索在教学中充分调动上述三大因素，通过实验教学提升学生的科学创新能力，是摆在每位教育工作者面前的一项复杂而艰巨的任务。

二、创造性实验教学的实践应用

创造性实验教学侧重培养学生的逆向思维，引导学生重在设计与改进实验方案，让验证性实验上升为探索性实验，有效践行实验教学的核心思想。

1.以日常生活为诱导，激发情意因素

教师应引导学生多从现实生活的真实情境出发，由切身感受来促进实验设计的能动性。如（1）指南针为什么可以指南北？（2）树叶是怎么慢慢变黄的？（3）为什么父母都是双眼皮，而孩子却是单眼皮呢？（4）洗衣服时泡沫过多，加什么能起消泡作用？这些由具体生活情境引发的问题，成为学生动手做实验的最好动力。哲学上讲，外因要靠内因起作用，只有当学生亲身对某个事物产生了好奇，引发了渴望，这股探索的激流才是真正不可扼制的。所以，教师要意识到“学以致用”是学生学习的最终目的，要积极开发生活中的现实实验资源，积极激发学生的动机因素。

再如，水是生命的第一要素，人体70%的重量为水，人体的新陈代谢、细胞的生长发育都要在有水的条件下进行，水对于人类具有十分重要的意义。学生对水很熟悉，在进行三年级科学《生命之源——水》这一单元的学习时，学生做过有关水的一些实验，了解水的一些特性，与水有着较为深厚的情感关联，容易对水产生好奇心。这些知识基础为六年级上册《变色花》创造性实验教学实施提供了情意因素。

2.以内外联系为先导，激发动机因素

六年级《变色花》一课中，学生通过紫甘蓝汁变色实验，认识了酸碱指示剂，观察到酸碱指示剂与酸性物质和碱性物质反应，产生不同的变化，同时对常见的酸性物质和碱性物质有一定了解。许多学生对该课知识产生浓厚的兴趣，课堂上主动提出一系列问题：“有没有酸性水和碱性水呢？”“碱性水与酸性水会与酸碱指示剂发生不同变化吗？”“碱性水与酸性水的性质有何差异？”学生自发将课内知识与日常生活相联系，激发了动机因素。教师意识到这是一次很好的实施创造性实验教学的机会。于是以兴趣为抓手，以问题为导向，将学生问题与教学内容、生活实际相联系，进行适当的拓展和延伸，激发学生探究学习的主观能动性。

首先，教师向学生介绍市面在售的离子水机。离子水机处理水的原理分为两部分：净化部分和电解部分。净化部分是利用物理吸附原理，将自来水经过颗粒活性炭、PP 棉等过滤吸附，去除水中的铁锈、泥沙、三氯甲烷、挥发酚等物质，产生净化水。电解部分是将净化水通过制水槽，在制水槽中的钾、钠、钙等金属离子透过离子膜向阴极方向移动，碳酸氢根等酸根离子向阳极方向移动。阴极附近因含有高浓度的氢氧根离子而显碱性，生成碱性离子水；阳极附近因含有氢离子而显酸性，生成酸性离子水，再分别通过导管流出。

学生发现，当离子水机通电后，打开水龙头，两根导管中分别流出无色透明的水，肉眼看不出它们之间的区别。从理论上说，离子水机两根导管分别流出酸性水和碱性水，但是这种所谓的“离子水机”是否真的能产生酸性水和碱性水呢？又该如何证明呢？当教师将问题抛给学生时，学生立刻开始讨论，产生动脑设计实验论证的兴趣，动机因素得到极大发挥。

3.以自发设计为主导，激发智力因素

离子水机的两个出水管，一根流出的是碱性水（负电位），另一根流出的是酸性水（正电位）。那么如何证明呢？教师提醒学生，可用《变色花》一课中涉及的酸碱指示剂原理对此进行验证。在教师引导下，学生根据酸性物质和碱性物质遇到酸碱指示剂会发生不同变化这一原理，小组合作交流，自主探究，设计实验方案。经过全班汇报讨论后，整合出以下创新实验设计方案。

设计1：分别用三只玻璃杯同时取碱性水、酸性水和自来水，观察三种水的外观。

结果：碱性水和酸性水清澈，且存有大量细腻小水泡；自来水较清澈，有少量气泡，且个体大于碱性水和酸性水的气泡。

分析：碱性水和酸性水富含气体，应该是离子水机电解水时附带产生了气体。

设计2：分别用三只玻璃杯取酸性水、碱性水和自来水，用玻璃棒取少量水点在pH 试纸上观察。

结果：试纸蘸碱性水呈现绿色（pH 接近8），试纸蘸酸性水呈现黄色（pH 接近6），试纸蘸自来水呈现资黄绿色（pH 接近7）。

分析：离子水机的确可电离出碱性水和酸性水，这两种水具有不同的酸碱性，自来水接近中性。

设计3：在三只透明玻璃杯中装入等量黑枸杞，同时倒入等体积新制碱性水、纯净水、新制酸性水，静置，观察。

结果：浸泡黑枸杞的碱性水呈现蓝色，酸性水呈现紫红色，纯净水呈现紫色。

分析：黑枸杞也可作为酸碱指示剂，其作用与紫甘蓝汁类似。碱性水、酸性水与碱性物质和酸性物质类似，能与酸碱指示剂反应，产生不同现象。纯净水为中性。

设计4：在三只透明玻璃杯中装入等量茶叶，同时倒入等体积新制碱性水、自来水和酸性水，静置，观察。

结果：碱性水浸泡的茶水迅速浸出茶色，色较浓;自来水和酸性水在3、4 分钟后才呈现出茶色，且比较碱性水色淡。

分析：碱性水比自来水和酸性水更快溶解茶叶，说明碱性水具有更强的活性。

在教师引导下，学生应用课本知识结合生活实际，设计出一套由表及里、由浅入深的实验方案，分层次推进实验进程，分析实验现象并得出实验结论。证明了市售离子水机的确能通过电解原理，电离出碱性离子水和酸性离子水，未电离的水则接近中性。学生加深了对知识的理解和运用，同时创造性地设计实验，在已知原理上运用新物质进行验证，拓宽了思维的发散性，体现了思维品质的独特性和广阔性。通过“设计实验方案、改良实验方案、推进实验步骤、观察实验现象、记录分析现象与推导实验结论”这一完整过程，学生的主观能动性得到激发，创造性思维能力和动手实践能力得到提高，严谨求实的科学态度、坚持不懈的科学精神得以树立。