浅析初中科学教学中实验创新能力的培养

袁燕红

浙江省宁波市鄞州区宁波逸夫中学

在当今社会，科学技术发展十分迅速，在科技革命的新浪潮中，人才的竞争也是越来越激烈。现在的青少年是祖国未来的栋梁，我国的未来发展需要他们去打拼和创造，而创新又是一个国家和民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。为了让学生更好地适应时代的要求，培养出具有创新意识，拥有一定创新能力和创新精神的人才是我们教育的首要任务。在初中科学教学中，实验是一个重要的载体，我们可以通过实验这一重要途径重视对学生创新思维的建立，重视学生创新能力的培养，重视学生创新潜力的开发，提高和培养学生综合创新素质。接下来我从以下四方面来分析在科学教学中如何培养学生的实验的创新能力。

一、创设情景、激发学生的创新热情

在科学课堂教学中，为了使学生能从旁观者变为主体者，从被动地接受变成积极主动地参与到教学过程中，这就需要教师所提出的问题能吸引学生的注意力，能让学生产生共鸣，能激发他们的探索兴趣。如何把那些平淡乏味的、抽象难懂的问题通过教师的巧妙构建变成一个个能激发学生的创新热情、闪耀着智慧的火花呢？这就需要教师用心去创设问题的情景。

例如讲“光的折射”时，我们可以向学生展示这样一个实验情景：事先把一块橡皮放入碗中，问学生为什么能看见碗却看不见碗里的物体。学生都知道光在同一均匀介质中沿直线传播。通过什么方法可以看见碗里的物体？由于没有设定其他条件，大家脑洞大开，答案也是五花八门。有的学生说把碗倾斜过来看，有的学生说站起来走过去看，还有的学生能用到已学的知识——光的反射，用一平面镜来看到碗中的物体……最后设定好条件，我们借助水看到了碗中的橡皮从而来探究光的折射。又如讲“磁现象”时，我们的引入情景：如何让一只纸蝴蝶翩翩起舞？学生们对问题进行讨论，结合本节要学的内容，学生很快就想到了用磁铁，老师舞动起纸蝴蝶，引起了学生极大的兴趣。

科学课堂中创设实验情景引入相比较传统的单调的问题引入更能吸引学生的注意力，从而从内在激发学生的创新热情。

二、设计实验、培养学生创新思维

创新思维是指以新颖独创的方法解决问题的思维过程，通过这种思维能突破常规思维的界限，以超常规甚至反常规的方法、视角去思考问题，提出与众不同的解决方案，从而产生新颖的、独到的方法。创新能力的核心是思维能力，而创造性思维是人类思维的高级过程，它的主要成分是扩散思维。设计实验能锻炼学生从多角度、多方位、多途径的思考和解决问题，并能在思考过程中随时调整思维方式和思维深度，具有独特、新颖、灵活多变的特点，它是培养学生创新能力的一项重要手段。

例如在课堂上讲解完“凸透镜成像规律”的内容后，提出了这样一个问题：当蜡烛透过凸透镜在光屏上成像之后，若是用挡光板将凸透镜上半部遮住，是否还会出现完整的蜡烛的像呢？若是用挡光板将凸透镜下半部遮住，现象又会是如何？此时，积极引导学生进行自主思考、独立设计和探究实验。最后，在学生经过一系列的探究性实验后，得出了光屏上蜡烛得像大小、位置都不变，只是变得稍许暗淡，由于挡光板挡住了部分光线透过。遮住凸透镜的下半部分，现象是一样的。通过设计探究性实验来解决和证实课堂提问，不仅能够加深学生对科学知识的理解，而且能够有效提高学生对科学问题的探究兴趣，使学生的创新思维得到锻炼。

又如在探究“液体内部压强的大小可能与哪些因素有关？”有学生认为液体的压强应当与液重有关，液体重力越大，压强越大。但在结论中却没有反映这一因素。难道与液体重力无关吗？这个问题提得非常好。我们怎样来检验液体压强是否与液体重力有关呢？我们用一端蒙有橡皮膜的玻璃筒加水来实验，随着注水深度的增加，橡皮膜向下凸起的程度变大，可以显示出液体的压强增大，但影响压强增大的原因可以说是深度增加，也可以说是液体重力变大。怎样才能做出正确的判断呢？将实验装置改造一下，另取一支一端蒙有等大的橡皮膜但管径较细的玻璃管来进行实验，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，就可以进行检验了。最终实验直观地显示了深度是决定液体内部压强的因素而不是液体重力。

科学实验中，我们在掌握实验原理的基础上，允许学生用不同的方法、不同的器材、不同的实验步骤操作实验，这样可以极大地提高学生学习科学的兴趣，发展学生的个性，活跃学生的创新思维。实验过程中，学生需要在各种因素中取舍，对所得的信息进行筛选，这要求学生在追求既定目标的过程中进行应变、思考和探索，使学生的分析、想象、抽象、综合、表达的能力都得到训练和发挥。

三、优化改进、培养学生创新能力

课本中有些实验可能存在不足之处，如效果不太理想，准备时间过长，有较多的演示实验可视性差，但做分组实验条件又有限时，教师可对实验进行改进优化，不仅可以使学生掌握有关学科知识，而且还可以培养他们不迷信书本，敢于创新的精神，激发他们的创新意识，进而达到培养学生创新能力的目的。

例如：演示浮力的产生原因时，将矿泉水瓶瓶底剪去，使瓶口向下，从上面放入两个乒乓球。因为瓶身不大，两个乒乓球分别会一个在下堵住瓶颈，另一个在上。左手持瓶身，右手从上向矿泉水瓶里倒水，由于下面的乒乓球堵住了瓶颈，水只能向下渗漏。随着瓶内水的上升，上面的乒乓球浮在水面上也随之上升。下面的乒乓球尽管在它的周围和上面都是水，却没有上浮。如果用右手堵住矿泉水瓶口，渗漏的水很快充满了瓶口和瓶颈之间，下面的乒乓球的底部也会浸没在水中，它会立即上浮到水面。浮力产生原因是浸在液体或气体里的物体受到液体或气体对物体向上的和向下的压力差。学生对这个知识点的认识也就水到渠成了。

又如在“测量空气中氧气的体积分数”实验中，我们知道空气的主要成分是氧气和氮气，其中按体积百分比计氧气约占1/5。氮气的化学性质比较稳定，而氧气却是一种比较活泼的气体。我们有很多方法来测量空气中氧气的体积分数，比如用磷在空气中燃烧的方法。那么在常温下通过缓慢氧化是否也可以测量空气中氧气的体积分数呢？我们一起探讨设计出一个简单的实验，就是利用铁丝生锈来测量空气中氧气的体积分数。我们知道，铁在潮湿的空气中，由于受水、氧气等物质的作用，表面很容易生成铁锈（主要成分为Fe2O3·xH2O）。由于铁生锈时，消耗的只是空气中的氧气，因此可以通过铁生锈时空气体积的减少来验证氧气约占空气体积的1/5。首先，将约0.4克的细铁丝（细窗纱）用砂纸磨光后揉成团（为了不让铁丝掉下来，可以让铁丝撑满底部），放进10毫升量筒中，然后加水浸没铁丝，用玻璃片盖住量筒，倒置以后，小心移动玻璃片，将量筒内的水面调至9.0毫升的刻度处（即量筒内有9.0毫升的空气），最后将量筒倒置在一个盛有水的烧杯中，移走玻璃片，并用铁架台固定，把装置放置在安全的地方。两天左右（为了确保反应完全，可以适当延长时间），可观察到铁丝表面有红褐色的铁锈生成，最终量筒内水面的高度上升到7.2毫升处，说明量筒内空气减少了1.8毫升。减少的体积应该是空气中氧气的体积，所以从这个实验也可以验证空气中氧气约占空气体积的1/5。

在科学实验中，老师带领学生要敢想敢做，有利于培养学生的创新能力。

四、课外实验、在实践中创新

科学课堂时间有限，实验不足，为保持学生持续的兴趣，课外实验必不可少。课外实验是课堂学习的补充，是实施素质教育的需要。通过对课本中呈现的实验素材利用课后家庭时间这样一个更自由的时空让学生去充分地去体验、去探索、去发现。课外实验能否引起学生的兴趣并认真去做，关键在于教师的引导。对此，我认为应注意以下两点：1、在安全的前提下，引导学生重视课本上的小实验，对这些内容要求全班同学人人动手，争取都做好。2、选择做有趣味性并与生活接近的实验内容，让学生“学中做，做中学”。

例如“细胞的吸水和失水实验”，学生在家里都做得比较成功。有的学生在同一根胡萝卜中切两块等大的胡萝卜块，分别放入等量的浓盐水和清水中，一段时间后，取出萝卜块，来自浓盐水中的胡萝卜块变软了，而来自清水中胡萝卜块比原先的硬；有的学生是取了两段等大的胡萝卜，在两个胡萝卜段中央各挖了一个等大的坑，分别加入浓盐水和清水，一段时间后，装浓盐水的胡萝卜段中的坑液体变多了，而装清水的胡萝卜段中的水干了。实验效果都非常的明显，学生的参与度高，兴趣浓。

又如“探究种子萌发的条件”这个实验需要的时间较长，选择在课外做更恰当。学生实验中选用种子要求籽粒饱满、无病虫害，且大小一致的绿豆或玉米种子，若是干瘪的，不完整的或煮熟的种子是不会萌发的，这也就说明种子的萌发的内在条件是完整的有活力的胚。设计实验方案，探究种子萌发的外界条件。影响种子萌发的外界条件很多，如水、氧气、温度……有一组学生的实验方案：准备相同2只塑料瓶，用金属丝弯折制成2只挂钩，放置种子的小圆圈的大小应与放置3粒种子的大小大致相符。在挂钩的2个小圆圈中各放3粒种子（小圆圈中放一薄层脱脂棉），然后挂在塑料瓶壁上，并在瓶底放3粒种子。在瓶中加入清水，使水面正好与下圈一致，将一个塑料瓶放在20℃的环境中，另一个放在冰箱冷藏室中（4℃）,3-5天后观察实验结果。课外的实验方案和实验结果在课堂上互相探讨交流，互相学习进步。

我们可以在学了照明电路后，让学生设计和安装楼梯开关的实验。学了大气压后，让学生收集日常生活中有关此内容的例子。为了激发学生的学习积极性，把课外实验持久地开展下去，实践证明，凡能坚持做课外实验的学生，不但其动手能力得到了强化，其分析问题和解决问题的能力得到提高，其创新能力也得到了充分的发展。

总之，初中科学教学中，教师只要在“教”的过程中，以实验为载体，充分发挥学生的主体作用，调动学生的积极性，就能充分挖掘学生的学科潜能，有效提高学生的科学素质，培养学生良好的学习习惯、正确的学习方法以及科学思维能力。加强实验教学，注意实验的创新性和探索性，明确实验评价方法，是培养学生动手能力、创新能力，提高综合素质的有效途径。而在科学课堂教学中培养学生的创新能力，它需要我们采取严肃、认真的科学态度，从学生实际出发不断探讨，大胆开拓，要重视每一个环节，挖掘教学中的一切有利因素，踏踏实实地做好准备工作。

“不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海。”对于培养初中学生创新能力来讲，更需要重视细小的工作，不要指望一夜之间就能完成对学生创新能力的培养了，需要循序渐进地开展工作。