想象实验在初中科学教学中的运用
来源:用户上传
作者:
所谓想象实验，即在大脑中依据一定的规律，模拟实验过程，就是让学生在学习的过程中，针对发现的问题，在回忆总结已有的知识和经验、收集和整理信息的基础上，作出大胆假设或猜想，并通过科学实验对提出的假设或猜想进行验证。可见实验并非只存在于实验室中，也可以存在于我们大脑之中。在初中科学教学中，许多实验也是在想象中完成的，有些科学实验考题学生也只能通过想象完成。科学探究活动中实验设计其实也先要进行想象，制订出实验方案。由此可见，想象实验在科学教学中有着有形实验不可替代的作用。笔者就想象实验在初中科学教学中的运用谈点看法，与同行商榷。
1 运用想象实验 加强想象能力训练
想象是人脑对已有的表象进行加工、改造而创造出新形象的心理过程。想象与形象思维关系密切，没有想象就不会有创造性思维。想象可以使我们创造出从来没有经历过的，现实生活中尚未存在或者根本不存在的新事物的形象。爱因斯坦也曾说过：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，想象力概括着世界上的一切……”。对于想象能力，笔者认为应该从三方面进行训练。
1．1 对实验原理想象
实验原理是实验的基础，也设计实验的依据。例如化学内容实验可以围绕如下的角度引发学生思考，进行想象训练。①变化的实质，即什么物质参加反应生成了什么物质，有时还应进一步思考为什么要选用这些物质?如铜绿形成的实验，可从铜绿成分出发让学生想象什么物质参加反应，进行了什么反应以及怎样预防铜绿形成。②定量关系，反应物之间采用怎样的物质的量(或质量、或体积、或微粒数目)的关系?为什么要采取此种定量或过量关系?如氢气还原氧化铜的实验。可让学生讨论：氧化铜的量跟实验现象的关系，进行想象实验。一部分学生认为当然是氧化铜的量越多，生成的铜多实验现象越明显；另一部分学生认为氧化铜量越少，反应越完全实验现象越明显；还有一部分则认为氧化铜的量不能太多，也不能太少，只须在试管底部薄薄地辅上一层，这样反应既完全，现象也明显。这种实验前想象可极大增强学生做实验的兴趣。③反应条件，实验时应选择怎样的物质状态、变化温度、压强或催化剂条件?为何要选择这样的条件?如用氯酸钾制氧气的实验，可以先让学生根据所学的知识想象一下，产物是什么?分别有什么特点?产生氧气的量和反应的速度大小如何?反应的条件分别是什么?二氧化锰在这里起什么作用?它的量有什么规定?等等问题。
通过对实验原理的想象训练，让学生的大脑对已有的表象进行加工、改造，引导学生深入理解实验的内涵，从而起到激发学生兴趣和培养学生思维的目的。
1．2对实验过程想象
想象实验过程就是依据实验原理和方法想象实验步骤以及实际操作中可能会出现的情况或者需要注意的问题，还要想象到相关因素的参与干扰等等。往往被用于“制定计划与设计实验”过程中，也用于无法进行的实验或无法马上进行的实验。
如测定小灯泡的额定电功率这个实验，就可让学生在做实验前根据P＝UI原理想象实验过程，包括电路图设计，实验表格设计，操作过程可能出现的意外以及注意事项等等，这属于设计实验过程的想象。再如绿叶在光下制造淀粉实验，不是马上可以做的，可让学生想象实验需要哪些材料和操作过程，方法及注意事项(如隔水加热酒精时，防止酒精燃着)这属于对无法马上进行实验的想象。
1．3对实验结果想象
平时，学生大脑中总有其原来对事物的认识，这种认识若不正确，会与新学的知识发生冲突，教师就应故意设置这类情景，先让学生想象实验结果，然而让实验的结论对学生的错误认识形成强烈的震撼，从而使学生接受这些正确的认识，进而培养学生良好地思维习惯。
实践证明，这样做的效果比直接由实验得出结论的教学效果好得多。
例如研究滑动摩擦力跟哪些因素有关这个实验，可让学生猜测想象跟哪些因素有关(结果)，学生可能会说出跟压力大小，接触面粗糙程度、大小、材料、接触方式(滑动或滚动)有关，再实验验证。指导学生想象实验结果，有利于培养学生想象能力和学生直觉思维的发展。
2 想象实验在学生学习中的运用
2．1 质疑实验或改进实验
质疑实验就是发现实验设计方案的问题，有待于改进和完善。如在做CO2溶于水生成碳酸的实验中，课本中的实验设计，先在①②号试管中倒入适量的同量的水，①号中滴加紫色石蕊试液，②号中不加，通CO2，然后比较①②变色情况。笔者在教学实践中发现①号中紫色变红色没有与变化前对比，学生不易理解变色情况(有些学生难以区别紫色与红色)。从而引发学生改进实验。学生可能会设计出用三支试管。
2．2 设计实验
设计实验是培养学生创新意识和实践能力的最佳途径，也是科学探究的中心环节。设计实验本身就是在想象的基础上进行的一种创造。平时，教师要注意积累他人成功的实验改进成果。教学中，可鼓励学生奇思妙想，大胆创造；可引导、启发学生使其思维想象向已有实验改进成果靠近；也可向学生展示已有实验改进成果，组织学生先进行实验想象，再进行实验验证。
例如，扩大电流表的量程的实验，就是一个培养学生创新意识和实践能力的实验设计。实验设计对初学者困难较大，但可引导学生根据并联电路中电流的分布规律和电压分布规律以及欧姆定律，就可以得到扩大电流的目的。
还可将教材的某些演示实验或学生实验，改为设计实验，让学生根据实验要求自己提出实施方案，指导学生搞好实验设计，启发学生画好实验装置图，为发展学生的创造性思维能力创建展示平台。
例如，给学生讲铁的性质，做铁钉生锈这个演示实验时，可先让学生自己找材料，每人在实验前去自己设计，让学生每天观察一次并做好记录。
2．3 完成实验习题
做实验习题，笔者认为至少有三方面好处，其一是运用已学知识解决实际问题；其二是从做题中获得新知识和方法；其三是巩固知识，培养能力。
例如，在一只盛有氢氧化钡溶液的烧杯中悬浮着一只塑料球(不与其他物质反应，且密度为1．4g／cm3)，若小心地向杯中加入适量20％的稀硫酸(没有溢出杯外)，静置后，塑料球的浮沉情况及烧杯底部受到的压力与原来相比( )。
(A)上浮，压力不变
(B)仍悬浮，压力增大
(C)下沉，压力不变
(D)下沉，压力增大
这就是巩固理化知识，培养学生综合知识能力的实验习题。当然只能通过想象去完成。
2．4 运用中应注意的问题
(1) 想象实验应与有形实验结合，充分培养学生动手能力。
(2) 尽可能验证想象实验，以增强说明力。
(3) 想象实验应以所学知识为基础。
(4) 加强有意想象(即再造想象和创造想象)训练。
总之，有意识地进行想象实验训练，灵活运用实验过程中想象的功能，尽可能把教学过程设计成发现问题、分析问题、解决问题……的创造型模式，着力营造“情感共鸣沟通，信息反馈申高畅通，思维活泼流畅，创造精神涌动”的最佳意境，必定会使我们的科学教学更精彩。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/9/view-9604877.htm
