浙江省宁波市初中科学教育教学评比获奖论文 科学教学中学生的创新思维培养策略.doc

科学教学中学生的创新思维培养策略【摘要】 科学的发展在于创新，创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。时代呼唤教育的创新，呼唤创新型学习。素质教育把培养创新精神和实践能力作为重点，正是反映了时代的要求。在日常教学中，如何培养学生的创新精神，提高学生的创新能力，这是广大教育工作者正在努力探究的一个课题。本文通过几个实例浅谈如何在科学教学中培养学生的创新能力。【关键词】 教学 培养 创新 能力创新教育是以培养人的创新精神和创新能力为基本价值取向的教育。教师要为学生创设多种多样接近实际的情境，激发学生独立提出有一定数量和质量的问题，启发学生根据不同的条件，从不同的角度，用不同的方法和不同的思路，甚至是用多种对立的思路去解决同一个问题，引导学生提高自己的创造思维能力。义务教育段科学课程是以培养学生科学素养为宗旨的科学入门课程。它通过科学探究的学习方式，培养学生的科学观念、创新精神和实践能力。这就要求我们在教学中把培养学生的创新思维放在首要地位。针对当前学生中普遍存在的思维深度不够、广度不够及速度不够的情况，我在教学中采取的对策有以下几点。一、培养创新精神和能力，需要自由探讨、平等讨论的民主氛围。教师应当改变以自我为中心的课堂教学模式，创造一个人人都能参与科学学习的环境。教学活动中教师和学生的关系是平等的，教师应当和学生一起以科学探究的精神，积极主动地探究、认识自然界。教师要善于创设开放的教学情景，营造积极的思维状态和宽松的思维氛围，要肯定学生的“标新立异”和“异想天开”，努力保护学生的好奇心、求知欲和想象力，进而激发学生的创新热情，形成学生的创新意识，培养学生的创新精神，训练学生的思维能力。例1：如图，若闭合开关s后，灯l的亮度变化为：亮 暗 熄灭 亮，则应往ba(oh)2溶液中加入（ ） a、稀硫酸 b、稀盐酸 c、硫酸钠溶液 d、氯化钠溶液 在例1的教学结束后，我要求学生自由组合，自己查找资料，设计与例1情境有关的题目。整理学生上交的作业如下：【题目1】闭合开关s后，溶液中的ba2+向 移动（选填“a”或“b”，下同），oh 向 移动；若每分钟有31019个ba2+及61019个oh分别移到a处或b处，则电路中的电流多大？【题目2】往ba(oh)2溶液中不断加入稀h2so4，烧杯中溶液的导电性变化最符合下列哪个图（ ）【题目3】往ba(oh)2溶液中不断加入稀h2so4，烧杯中溶液的电阻变化最符合下列哪个图（ ）【题目4】闭合开关s后，若把a、b两电极的位置移开些，则溶液的电阻如何变化？灯l的亮度如何变化？【题目5】请根据以上情况，再举几种与稀h2so4作用相似的物质，如： 、 等。【题目6】往ba(oh)2溶液中不断加入稀h2so4，烧杯中溶液的ph变化最符合下列哪个图（ ）【题目7】往ba(oh)2溶液中不断加入稀h2so4，烧杯中生成的沉淀的质量变化最符合下列哪个图（ ）【题目8】往ba(oh)2溶液中不断加入稀h2so4，烧杯中ba(oh)2溶液的质量分数变化最符合下列哪个图（ ）【题目9】往ba(oh)2溶液中不断加入稀h2so4，烧杯中溶液的密度变化最符合下列哪个图（ ）【题目10】如图，一小块塑料块浮在ba(oh)2溶液的上面，现在往ba(oh)2溶液中慢慢地加入稀h2so4直到过量，则塑料块浸在溶液中的体积如何变化？（ ）a、变大 b、变小 c、先变大再变小 d、先变小再变大 e、不变【题目11】如图，一小块胶木块挂在弹簧秤下，胶木块有部分浸入ba(oh)2溶液中，现在往ba(oh)2溶液中慢慢地加入稀h2so4直到过量，则弹簧秤的示数如何变化？（ ）a、变大 b、变小 c、先变大再变小 d、先变小再变大 e、不变【题目12】在原题中，若所用的稀h2so4质量分数为9.8%，则用溶质的质量分数为98%的浓h2so4稀释时应怎样操作？若浓h2so4的质量为100克，则需水多少克？以上可见，学生身上蕴藏着无限的创造潜能，教学中要设法激发学生去寻找、去发现、去创造的热情。让学生获得足够的自信心，是培养学生创新精神的“重中之重”。教师应尊重学生的各种不同见解、技能和经验，保护学生的创造性和好奇心，鼓励学生对他人的观点持合理的怀疑态度，为学生提供多种表达自己想法和开展科学探究的机会，允许学生提出不同的，甚至是错误的观点。二、实践活动是培养学生创新能力的有效载体。实验是科学教学的重要环节，尽可能开放实验室，让学生经常有动手的机会，引导学生改进教材中实验的不足，通过动手、动脑、对实验的反复设计、改进，能有效地强化学生对学科知识的理解、熟练掌握操作技能，增强学生的创新精神，培养学生的创新能力。在自然科学总复习时，我布置了一道课外作业：用可乐瓶能做什么实验？或能说明什么问题？学生们认真思考、积极讨论后，得出如下结论： 【实验1】用手打瓶时，手也会感到痛，这是因为手也受到了瓶子施加的力的作用，说明物体间力的作用是相互的。【实验2】用手捏瓶子，瓶子被捏扁了，说明力能使物体发生形变。【实验3】举起的可乐瓶放手后会落向地面，可以说明地面附近的物体会受到重力的作用；也能说明重力的方向是竖直向下的；还能说明力能改变物体的运动状态。【实验4】可以用可乐瓶说明力的作用效果由力的三要素决定。比如：用很小的力推不动瓶，而用稍大的力就能推动瓶子，说明力的作用效果与力的大小有关；用较大的力推瓶，向左推时它会向左运动，向右推时它就会向右运动，说明力的作用效果与力的方向有关；把瓶竖放在桌上，用力推瓶口，瓶子只会倒下而不会前进，用力推瓶的下部，瓶子就能前进了，说明力的作用效果与力的作用点有关。【实验5】用手在桌面上拖动空可乐瓶时用很小的力就可以了，而往瓶内装满水后再用手在桌面上拖动瓶时，就要用比刚才更大的力了。说明在接触面的粗糙程度不变时，压力越大，滑动摩擦力也越大。【实验6】手在桌面上拖动装满水的可乐瓶时要用较大的力，而用手在桌面上滚动装满水的矿泉水瓶时只要用较小的力就可以了，说明在相同条件下滚动摩擦比滑动摩擦小得多。【实验7】用两手的手心分别用力抵住瓶底和瓶口（已取下盖子），发现抵住瓶口的那个手心较痛。说明在压力相同时，受力面积越小，受到的压强越大。【实验8】在可乐瓶壁的不同高处打几个洞，然后再往里面灌水，会发现这几个洞中都能流出水，但越往下面的洞流出来的水越急。说明液体内部压强随着深度的增大而增大。【实验9】把可乐瓶装满水，用手将一张稍硬的纸片压在瓶口，然后把瓶子倒过来再松开压纸片的手，会发现瓶中的水并不流出来。这说明纸受到大气压的作用而把水托住了。【实验10】先往可乐瓶内倒一些开水，过一小会儿把开水从瓶内倒出并迅速旋紧瓶盖，会发现瓶会慢慢地瘪下去。这是因为往瓶内倒开水时，部分空气被排出，瓶内的气压变小，外界大气压就把瓶压瘪了。这个实验可以说明大气压的存在。【实验11】瓶吞蛋把1个可乐瓶先放在开水中烫一会儿，然后立即固定在铁架台（瓶口向下）上，同时把1个剥了皮的熟鹌鹑蛋迅速塞入瓶口，如图所示。会看到鹌鹑蛋在大气压作用下从瓶口进入瓶内。【实验12】把空的可乐瓶放入水中，它能浮在水面上，说明它受到了浮力的作用。用力压瓶， 瓶子能沉入水中，放手后瓶子又能浮起来，这个现象能用浮沉条件来解释。【实验13】浮力实验：瓶去盖，瓶口向下，瓶中放乒乓球，往瓶中灌水，发现浸没在水中的乒乓球不上浮。这是因为乒乓球的下表面没有受到水向上的压力作用。【实验14】能从不同的方向看到可乐瓶，说明光在瓶子上发生了漫反射。【实验15】把可乐瓶放在水面上会发现水中有瓶的倒影，说明光在水面上发生了镜面反射。此时水面相当于平面镜，可乐瓶在其中成等大的虚像。【实验16】当可乐瓶里面装了水后，透过盛水的瓶子看手指，发现手指变粗了，说明发生了光的折射现象。此时盛有水的可乐瓶相当于一个凸透镜，手指在它的一倍焦距内，因而成正立、放大的虚像。【实验17】被捏瘪的可乐瓶鼓起来时会发出响声，说明物体振动能发声。【实验18】打开可乐瓶的盖子，向里面吹气，会听到声音；往瓶子里倒些水后再吹气，会发现声音的音调高低不同。这是因为灌水后瓶内空气柱的长度变短，同样吹气时振动变快，说明振动的频率决定了音调的高低。【实验19】将可乐瓶放在热水中，过一会儿它会变热，说明热传递可以改变物体的热能。【实验20】用手摩擦可乐瓶的外壁，手和瓶都会发热，说明做功可以改变物体的热能。【实验21】用可乐瓶摩擦头发后，发现瓶子能吸引碎纸屑，说明发生了摩擦起电现象。【实验22】干燥的可乐瓶不能导电，说明干燥的塑料是绝缘体。【实验23】做集气瓶。用如图所示的装置能很方便地收集或使用气体。三、培养学生质疑、反思的科学思维习惯是培养学生创新能力的重要环节。例2：a灯泡为“3v0.5w”、b灯泡为“5v1w”，用12v蓄电池供电，使两灯能同时正常发光。现手边有0100的滑动变阻器两只，开关一只，导线若干。 请你设计一个使灯a、b能同时正常发光的电路。请你用所学的电学知识，计算出两只滑动变阻器接入电路中的电阻r1、r2。分析：要使灯泡正常发光，其两端的电压必须为额定电压；而灯泡a、b的额定电压并不相等且都比电源电压低得多，为了使它们能同时正常发光，就必须使用滑动变阻器。电路元件的连接方式有串联和并联两种，因此在这道题目中灯a、b及滑动变阻器就有多种连接方式。下面简单介绍如下：【解法一】利用如图1所示电路，则此时a灯所在的支路及b灯所在的支路两端电压都等于电源电压（即为12v）。 a灯正常发光，ua=3v，pa=0.5wpa=uaia，ia=pa/ua=0.5w/3v=1/6 a与a灯串联i1=ia=1/6 a，u1+ua=u=12vu1=uua=12v3v=9v由欧姆定律得i1=u1/r1ri= u1/i1=54同理可得，r2=35答：r1的阻值为54，r2的阻值为35。【解法二】利用如图2所示电路，a灯正常发光，ua=3v，pa=0.5wpa=uaia，ia=pa/ua=0.5w/3v=1/6 a 同理，b灯正常发光，ub=5v，pb=1wpb=ubib，ib=pb/ub=1w/5v=0.2 a 若把a灯与r1并联后两端的电压记作u并，则有ua=u1=u并=12v，i并=ia+i1；此电路并联部分与b灯与r2串联，根据串联电路电压特点有：u并+ub+u2=u=12v i并=ib=i2=0.2 a 由式可得：u2=uubu并=12v5v3v=4v则由欧姆定律可得：r2=u2/i2=4v/0.2 a=20i并=ia+ i1，i1=i并ia=0.2 a1/6 a=1/30 a则由欧姆定律又可得：r1=u1/i1=90答：r1的阻值为90，r2的阻值为20。【解法三】利用如图3所示电路。a灯正常发光，ua=3v，pa=0.5wpa=uaia，ia=pa/ua=0.5w/3v=1/6 a 同理，b灯正常发光，ub=5v，pb=1wpb=ubib，ib=pb/ub=1w/5v=0.2 a若把b灯与a灯、r1并联部分两端 的电压记作u并，则有ua+ u1=ub= u并= 5v i并=ib+ia=0.2 a +1/6 a=11/30 a i1= ia= 1/6 a 根据串联电路的特点又有：u并+ u2=u=12v i2= i并=11/30 a 由式可得：u2=uu并=12v5v=7v则由欧姆定律又可得：r2=u2/i2=19.1由式可得：u1=5vua=5v3v=2v则由欧姆定律又可得：r1=u1/i1=12答：r1的阻值为12，r2的阻值为19.1。这是一道结论开放的题目，上述三种解法所得的结果各不相同，但都是合理答案。教育过程的创新，首先要从单向的知识灌输，转变为双向的学习交流；要从单一结论的趋同，转变为多向思维的求异。要求改变教学中过分集中于结论的阐发与理解，而更着眼于思维能力的发展，鼓励学生按不同的思路得出不同的结论。四、提倡一题多解、巧解是培养学生创新能力的有效手段。例3：有形状、颜色都相同的钢条和磁铁各一根，如何区分它们？【解法一】把它们的中间分别用线拴住，悬挂起来，等它们静止时，若有一条是南北指向的，经拨动后静止时仍为南北指向的是磁铁。【解法二】用一枚小铁钉分别去靠近它们，若铁钉能被吸引的是磁铁。【解法三】用一枚大头针分别在它们上面沿同一方向划几下，若大头针能被磁化的是磁铁。【解法四】用一磁铁的一头分别去靠近它们的两端，若都是相互吸引的是钢条。【解法五】把它们如图放置，若a能把b吸起来的，则a为磁铁；否则，a为钢条。例4、如图，相同质量的水和酒精分别放在两个相同的烧杯中。现有a、b两点，它们到杯底的距离相等（未接触底面），则水对a点的压强pa及酒精对b点的压强pb的大小关系是（ ）a、papb b、papb c、papb d、条件不足，无法比较先用传统解法解答如下： 设烧杯的底面积为s，水的深度为h，a、b两点到烧杯底的距离为h；则a点的深度为（hh），由液体压强计算公式pgh可得：pa水g（hh）水g h水g h 水和酒精的质量相同，即m水m酒精；水v水酒精v酒精；水sh酒精sh酒精；h酒精水/酒精h；则烧杯中酒精的深度为（h酒精h水/酒精hh）；由此可得b点的压强为pb酒精g（水/酒精hh）水g h酒精g h ；水酒精，综合两式可知：papb，故答案应选a。若选用极值