利用科学实验培养学生能力

科学学科涉及的知识面较广，与许多学科息息相关，是一门综合性学科，通过学习科学能拓展学生的视野、丰富学生的科学知识。科学教学是以实验和制作活动为主，特别是实验教学，学生在教师的组织和引导下进行提问、质疑、猜想、设计方案、实验验证、交流展示、得出结论、拓展应用等。在整个实验过程中，需要学生积极动脑思考和勤于动手操作，让学生能够积极、主动参与到探究活动中，从而提高教学效率，培养学生能力。学生具有好奇心强的特点，而科学实验正好符合学生的这一特点，学生通过实验获取知识和掌握技能的同时，也培养了学习兴趣，激发了探索世界和改造世界的欲望。

一、培养学生的观察能力

观察能力是培养学生其他能力的基础。在实验中，通过观察实验现象进行对比、分析和总结。但在实际教学中发现学生的观察能力不强，首先表现在观察的目标不确定，缺乏主动性；其次，观察得不细致、不完整；再次，对观察到的结果表述得不是很好。对于以上情况，实验教学中应采取措施加强对学生观察能力的培养。具体措施有：(1)教师演示实验要给予学生足够的观察时间，教师也可以多演示几遍，让学生观察仔细、全面；(2)先布置任务，让学生有针对性地观察；(3)做实验时，要遵循“实验装置简单、容易操作”的原则，有利于学生集中精力，提高观察的实效；(4)实验前，教师要示范演示，让学生有目的地去做实验，集中精力去观察细微的变化；(5)准确表述实验现象和结果；(6)观察时应注意技巧，要学会统筹方法。

例如，研究“热水的散热规律”时，让学生长时间观察并记录。学生从13:15～13:55，每分钟测量一次，并记录下测量时间与水的温度(如表1和图1所示)。在观察温度计液柱上升时，始终让温度计与水面垂直，且不接触器壁，保持视线与液柱界面在同一水平面上。又在14:00～14:50，每5分钟测量一次(如表2和图2所示)。

为了更直观地观察热水的散热情况，把一组学生实验得来的数据绘成散点图，图1与图2中的点线就是热水温度随时间自然散热的情况，然后将图表汇总，让学生观察并分析(如图3所示)。

由图3可以看出：(1)温度越高，散热越快；第1分钟至第3分钟(即13:15～13:17)，第一个5分钟至第三个5分钟(即14:00～14:15)，这种变化尤其明显。(2)温度越低，散热越慢，第七个5分钟和第八个、第九个5分钟变化曲线较平缓。(3)热水散热整个变化过程不是呈直线下降，而是局部有起伏，第3分钟和第4分钟、第5分钟与第6分钟、第10分钟和第11分钟有明显起伏。学生讨论，从热水自然散热“温度越高，散热越快”与“温度越低，散热越慢”来看，热水自然散热与它周围环境的气温有关，因为当时实验场地室内的气温是23 ℃，90 ℃与23 ℃相差大，所以散热快；29.5 ℃与23 ℃相差小，所以散热慢。由此想到，在热水容器外壁堆放一些冰块，或以冷水在它四周流动，散热效果一定会更好。 从“热水散热整个变化过程不是直线下降，而是局部有起伏”来看，热水在自然散热的过程中，内部也不是平静的，可能存在对流。只有这样持续的观察并做好记录，学生的观察能力才能得到锻炼和提升。

二、培养学生的动手能力

在做科学实验时，学生必须通过实验操作来验证自己猜想的正确与否。在实验中，要为学生提供更多的机会和空间，鼓励学生多动手、敢于动手，养成乐于动手的好习惯。在学生进行实验之前，教师要进行演示实验，示范实验仪器的正确使用方法，讲解实验材料的特性，指出实验涉及的安全问题，并告知学生及时补救的方法，确保学生实验操作的正确性和安全性。另外，学生实验时，教师要巡视指导，以纠正不当的操作行为。在研究液体能否导电时，要求学生用电灯泡的明亮效果来了解物体的导电性能，但无法通过数据来比较，怎样准确地知道它们的导电性能呢？于是建议学生使用测量工具，即选用万用表来测量液体的导电性能，因为万用表灵敏度高，测量准确，然后学生制定实验方案： (1)认真学习万用表的使用方法；(2)用不同液体做实验；(3)查阅国内的物体导电性能研究成果。接着学生自己动手操作：将万用表放在水平桌面上，转换开关到欧姆档，再选择倍率，将两表笔短接，使指针指在欧姆刻度线右边的零位。学生开始做实验：取1号瓶食用醋，将表笔浸入测电阻；将10 g碱放入2号瓶热水中，先将两表笔短接，再将表笔浸入测电阻；将10 g盐放入3号瓶热水中，先将两表笔短接，再将表笔浸入测电阻。在测量中告诉学生：使用万用表进行测量时，要注意人身和仪表设备的安全，测试中不得用手触摸表笔的金属部分，不允许带电切换档位开关，避免发生触电和烧毁仪表等事故。不带电时，先将两表笔短接，用表笔接触三名学生(王强、李伟、张涛)的手指，测量人体电阻。测量结果见表3。

测量结果表明：(1)不纯净的水是导体，人体也具有导电性。(2)液体中混入的其他物质越多，该液体越容易导电。(3)在安全电压时，不得用手触摸表笔的金属部分，这是为了确保测量结果的准确性。这样，学生亲自动手使用实验仪器，对规范他们的实验操作有着积极的作用。

三、培养学生的思维能力

在科学实验教学中，培养学生的思维能力是关键，思维能力影响着学生智力的发展。在实验的过程中，学生通过观察现象，然后根据现象进行思考、对比、分析和总结。那么怎样才能培养学生的思维能力呢？这是需要教师长期探索的问题。根据多年的教学经验得出：在整个实验过程中，通过各个教学环节引导学生的思维，并让学生主动思考完成教学任务。实验前，引导和启发学生提出问题。这里包括实验的意义、对提出问题的猜想、应选择哪些实验仪器和材料、实验方法等。实验中，让学生边操作边思考。思考实验时应注意哪些事项？操作不当会出现哪些不良后果？能否得出正确结果？实验后，进行思维的汇报。问问学生得出了什么结果或者发现了什么现象，实验过程中遇到了哪些问题，是怎样克服的，最后引导学生根据实验现象，通过对比、分析得出正确的结论。如果实验结果错误，错误的原因在哪里？你对该实验有何改进建议？该装置是否可以用其他装置来代替？最后就是利用结论解决实际中的问题，到达思维的巅峰，这也是培养学生思维的最终目的。