例谈对比实验在培养学生思维品质中的应用

例谈对比实验在培养学生思维品质中的应用

吴永香

关键词：思维能力；思维品质；对比实验

作者简介：吴永香，任教于浙江上虞市张杰中学。

《科学》是一门理科的综合课程，强调要面向全体学生，促进学生发展。苏霍姆林斯基说：“手和脑之间有着千丝万缕的联系，手使脑更明智，脑使手得到发展，是它变为思维的工具和镜子。”可见，引导学生手脑并用的操作是培养学生思维能力的重要途径之一，科学课就是一门发展学生思维的学科，如果在科学课上，我们能积极引导学生进行科学探究，引导学生边动手、边动脑，在培养他们动手操作能力的同时必定能促进学生思维在深刻性、灵活性、批判性、独创性等方面的发展，为学生的终身学习奠定基础。近些年来笔者常常在课堂教学上进行有目的、有计划地安排一些对比性实验，对发展学生的思维能力，提升学生思维品质，收到了一定的教学效果。

一、纵向性对比，培养思维的深刻性

思维的深刻性是指思考问题的深度，就是善于对客观事物进行细致分析、比较，善于从纷繁复杂的现象中抓住事物内在的本质，善于概括归类，善于预见事物的发现进程，这是培养学生思维品质的关键。在科学实验中教师要引导学生对复杂多变的实验现象进入深入分析，不被表面现象所迷惑，经过去粗取精，去伪存真，由此及彼，由表及里的思维过程，抓住事物内在的联系，发现规律性的东西。因此，教师应当使学生通过科学实验的探究，培养学生细致观察，深入思考的习惯，提高深入思考问题的能力。所谓纵向性对比，是指根据中学生的认知特点，针对同一过程设置几个纵向发展以至接近或达到其本质特征的实验，以实验为导向，引领学生的思维，由浅入深，层层推进，养成对事物刨根究底，追本溯源的思考习惯，直至达到深入浅出的效果，这样思维的深刻性得以培养和发展。

案例Ⅰ：关于“SO42－”检验的教学，笔者设计了以下对比实验：向盛有Na2SO4溶液的试管中加入适量的BaCl2溶液，看到有白色沉淀产生，加入稀HNO3溶液沉淀不溶解，证明溶液中有SO42－存在，接着另取一支盛有Na2CO3溶液的试管，先向试管中滴入适量BaCl2溶液，同样看到白色沉淀产生，再慢慢滴入稀HNO3溶液，发现白色沉淀逐渐消失且有气泡产生。随着实验现象不断呈现在学生面前，学生的思维积极性立即被调动起来，因势利导，教师启发学生分析思考过程中产生的不同现象的根源，通过大家讨论，分析和思考，学生明确了BaSO4和BaCO3两种沉淀的异同，认识到检验SO42-为什么要加稀HNO3溶液的真正目的，再换一支盛有未知的无色溶液的试管，同样加入适量BaCl2溶液和稀HNO3溶液，也有白色沉淀产生。针对刚观察到的现象，教师设问：“未知溶液中是否一定含有SO42-？”启发学生思考，学生的思维被激活，许多学生问：“原溶液中难道还有产生同样现象的离子吗？”这时笔者发现学生们有的在默默思考，有的在相互讨论，有的在相互争论，当然也有的学生感到茫然······笔者抓住这个时机，又给学生演示了一个实验：取一支盛有AgNO3的溶液，滴入适量的BaCl2溶液，产生了白色的沉淀，再滴加几滴稀HNO3，白色沉淀仍不消失。待笔者做好这个实验，同学们茅塞顿开，无须老师多讲，已达到水到渠成之功效，在教学中通过这样对比性实验，真正使学生懂得了检验SO42-和Cl-的方法，又较好地突破了知识的难点，并且有效地培养了学生深刻化的思维品质。当然，教师要贵在坚持，认真钻研教材，精心设计一些纵向推进对比实验，学生思维的深刻性必将得到有效地训练和培养。

二、易混性对比，培养学生思维的批判性

思维的批判性是思维活动中独立分析辨别是非，删繁就简，能及时发现错误，纠正错误，表现为思考问题时的思路是否得当。还有利于发现问题，提出质疑，进行争论，这是思维过程中一个很重要的品质。初中生大多不善于质疑，是非辨别能力差，特别对一些看似相同或相近的知识和问题往往混为一谈，教师教学时常要花大量的时间对这些知识加以辨析，即使如此，也不一定会取得良好的教学效果。在教学过程中，笔者根据学生实际，有意识地对一些条件不明、情况相对复杂的科学情景设置成对比实验，提高学生的辨析能力和批判精神。

案例Ⅱ学生一般都知道浸在液体中的物体受到浮力作用，懂得能用阿基米德原理求浮力大小，因此他们都认为只要物体浸在液体中就一定受到浮力作用，却忽略了浮力产生的真正原理，对阿基米德原理的理解也大打折扣。据此，在进行“浮力的知识”教学时，笔者做了“蜡烛沉浮”实验：先将一底部平滑的柱形蜡烛放在无水的玻璃缸里，用蜡烛油将蜡烛与玻璃缸底相结合，随后慢慢地向玻璃缸加水，使蜡烛沉没在水中，蜡烛出乎学生的意料，在同学们感到惊讶的同时，教师用笔尖轻轻拨动一下，让水进入其底部，蜡烛立即上浮，这就使得他们再去重新审视，探究这个实验的条件，懂得了浮力产生的原因，也真正理解了阿基米德原理（在肯定浮力存在的前提下，确认了浮力的大小），通过这样的对比实验，不仅帮助学生校正了原有的错误认识，也提高了他们的辨析能力，思维的批判能力得到了训练。

三、同质性对比，培养学生思维的灵活性

思维的灵活性是指善于根据事物发展变化的具体情况，审时度势，随机应变，及时调整思路，找出符合实际的解决问题的最佳方案。在遇到困难时，能多角度思考，善于发散思维，又善于集中思维，一旦发现按常规思路不能快速达到目的时，就要立即调整角度，以期加速思维过程，只有善于应变，触类旁通，方能越关夺隘，攻克难关。为了培养学生这种思维品质，教师可先向学生展示一个实验，待学生对实验现象做出正确解释后，再向学生展示另一个原理类似实验，学生便能在前一个实验的基础上，顺应迁移到后一个实验上来，从中这种思维的质得到了培养。

案例Ⅲ：在“研究酶的作用条件”时，笔者安排了如下实验：取两支试管，每支试管中注入２ml煮沸冷却后的淀粉糊，再分别加入２ml稀释的唾液，摇匀然而把一支放入盛有37℃温水的烧杯中，另一支放在冰水中，静置10分钟后取出，分别滴入1~2滴碘液，发现放在温水中的试管不变，而冰水中的试管则变蓝色，针对不同的现象，教师引导学生积极探索产生不同现象的根源，因势利导。教师质疑，以上实验中，实验条件是不相同的？学生恍然大悟：温度不同，酶在37℃时催化能力是最强，温水中试管里的淀粉酶把淀粉糊完全分解了，而冰水中试管里的酶几乎没有催化能力，再取一支装有淀粉糊的试管，在加入2ml唾液的同时，再滴加几滴稀盐酸摇匀后同样放入37℃的冷水中静止一会儿，取出试管，教师发问：如果在试管中也加入碘液，碘液会不会变色？不会变色，因为淀粉被酶分解了。接着慢慢向试管中滴加碘液，结果变蓝色，完全出于同学们的预料，此时学生的思维立即活跃起来。抓住时机教师启发：为什么加入稀盐酸后碘液会变蓝色？由于有了前面的经验，同学们马上会想到是条件改变了，滴加稀盐酸后，溶液的pH变小了，而酶的催化能力在中性或接近中性的溶液中最强，从而从根本突破了教学的难点，学生思维的灵活性品质也在知识的运用、迁移过程中得到了发展。

四、发散性对比，培养学生思维的独创性

思维的独创性即思维活动的创造性，在实践中，除善于发现问题，思考问题外，更重要的是要创造性地解决问题，人类的发展，科学的发展，要有所发明，有所发现，有所创新，都离不开思维的独创性品质，独创性源于主体对知识经验或思维材料高度概括后集中而系统的迁移，进行新颖的组合分析，找出新异的层次和交结点。概括性越高，知识的系统性越强，伸缩性越大，迁移性越灵活，注意力越集中，则独创性就越突出。因此科学实验中教师要积极鼓励学生大胆想象，独立思考，积极探究，发散性对比实验是指同一实验问题，要求学生设计过程中借助已有的知识，探索富有创意，不同寻常的解决问题的方法，使学生的思维在设计中得到创新，最终学生养成全面，独立思考的良好习惯。

案例Ⅳ在复习完力的知识后，笔者设计了以下实验：给你一杯未知液体，你怎样测出它的密度？常规的方法有两种，一是用密度计直接测量；二是用天平和量筒分别测出质量与体积，再用密度计公式计算得到为培养学生思维的独创性，笔者进一步发问：有没有别的方法？同学们的思维顿时处于被激活状态，在讨论的基础上，许多同学进行了大胆的猜想和设计，有的同学提出可以用Ｕ型玻璃管，刻度、水等仪器应用连通器原理测出未知液体的密度；有的同学设想用已知体积的木块、弹簧秤细线、水，利用物体沉浮平衡条件测出液体的密度；有的同学提议用小石块、弹簧秤、细线、水，利用阿基米德原理测液体的密度；还有同学提出用一端包扎上橡皮膜，另一端开中的玻璃管、刻度尺、水，利用液体压强知识测出液体的密度等等，方法各异，思路独特，个个有新意，同一问题运用不同的知识和方法予以解决，在课堂上经过相互交流，不仅开阔学生的视野和思维，而且提高了学生独立，合作交流，解决问题的能力。

“冰冻三尺，非一日之寒”，培养和发展学生的思维品质是一个长期艰苦的历程，只要我们教师真正树立起新课程的教学理念，心中时刻装着学生，在日常教学中刻苦钻研教材，注重挖掘实验中蕴藏的科学思想，精心设计一些富有启发性和创造性的对比性实验，学生的思维品质，一定会得到有效的提高，由此为学生的发展打下坚定的基础。

（作者单位：浙江上虞市张杰中学312300）