耦合学生思维断层 助推实验创新

摘要：由于各种原因，学生对演示实验的一些现象的分析，会出现思维跟不上课堂教师教学节奏的断层现象。如何在思维断层处着力，改进实验是我们研究教材、挖掘教材 努力的一个方向。

关健词：耦合 思维断层 实验改进

【中图分类号】G633.98

初中科学教材中，许多经典的演示实验为学生提供了丰富的感性材料，帮助学生建立了有效思维过程，有些还是突破知识难点的关键，有的为科学结论提供了实证。但由于种种原因，对演示实验的一些现象，学生会从他们形成的思维定势来认识现象的本质。当教师传授的实验结论与学生认识不一致时，会出现学生的思维跟不上课堂教学节奏的现象。如果教师不关注这种断层现象，演示实验不仅起不到应有的作用，在不连续思维的引导下，学生掌握的知识是零散的，而且对学生的情感、态度、价值观的教学目标起到负面的影响，甚至影响学生学习的方法。如何在思维断层处着力，是我们研究教材、挖掘教材努力的一个方向。下面笔者从分析学生思维断层原因，改进实验着手进行尝试。

一、 由生活经验引起的思维断层

覆杯实验是证明大气压存在的经典实验。它传统实验装置如图。但学生由于生活常识影响，如玻璃间有水玻璃不易分开；纸间有水，纸不易翻页，父母给他们的解释是被水粘住的原因。当观察到覆杯实验现象时，硬纸片不掉下来的时，多数学生认为水粘住。而传统的教学，教师往往把大气压作用的结论硬塞给学生。学生思维的流畅性被打破，只得被动接受这结论。

为了让实验具有说服力，消除原有生活经验的干扰，对传统覆杯实验装置进行改进。用大号的玻璃针筒（也可用柠檬杯）代替杯子，用小乒乓球拍代替硬纸片。在乒乓球拍一面固定一个带有钩子的螺丝钉。先用小橡皮帽堵住玻璃针筒的小孔，在玻璃针筒灌满水，用乒乓球拍盖住玻璃针筒的另一开口。让学生观察，并在螺丝钉的钩子上挂小钩码。

这装置可以在学生出现各种结论时，如认为是水粘住、大气压作用等的疑惑时，然后拿开橡皮帽。通过二次的比较和分析研究，学生不难理解大气压的作用，自动耦合思维断层，同时还能让学生直观感受到大气压的值是很大的。

二、由知识前概念引起的思维断层

学生思维断层的其中一种原因是由于先前的知识或活动而造成的对现有活动的一种特殊的思维定势状态。如分子引力实验，分子引力传统的演示实验装置如图。分子引力的知识对学生来说是抽象且模糊的。由于受先前的大气压覆杯实验的影响，学生自然的会认为下面铝块没有掉落的原因是大气压的作用。造成具体的实验现象与抽象的逻辑思维脱节。找到了思维断层的真问题，突破它的瓶颈就找到了。把这个实验装置放在钟罩内，抽掉空气，观察现象。从而使学生从实验现象中否定了自己原有的思维定势，使思维得以流畅。

三、 由于教材实验本身不严谨引起的思维断层

要让学生的思维从实验现象中顺利地得到实验结论，且心服口服。就必须要从学生真实思维出发，设计的实验必须是合理且严谨的。而教材中有些实验的设计本身就不严谨，容易引起学生的争议。

如华师大八下教材探究光的反射规律中的活动是如下安排的：如装置甲中背景板右侧和左侧在同一平面演示，观察反射光线和入射光线，然后将乙中右侧背景板向后偏折观察反射光线和入射光线。分析比较得出反射光线、入射光线和法线是在同一平面的结论的。

这个结论只在右侧板向后转和左右板面在同一平面上进行的，没有向前旋转背景板观察反射光线和入射光线的操作步骤。在进行这部分知识教学时，学生往往会提出反射光线、入射光线和法线是在同一平面的结论得出是不严密的。如老师按照学生要求增加一步：把这个装置的右侧背景板向前旋转，由于背景板与平面镜是严密的，反射光线经左右两板面多次反射在右侧的背景板上也会出现光线，出现的结果与正确的结论相违背的。

为了真正体现科学的严谨性，同时让学生对光的反射定律的理解能顺利得到启动和深入。必须增加向前旋转右侧背景板的操作步骤。为了消除反射光线经左右两板面多次反射的影响，可以把右侧背景板抬高，离开平面镜一定的距离，也可在右侧背景板割去一角。如果在右侧背景板割去一角，如图丙。右侧背景板向前旋转，这时反射光线穿过缺角部分，不会在右侧背景板显示。当右侧背景板转到三线一面时，在背景板上才显示出反射光线。

四、 由于实验现象的本质太抽象引起的思维断层

有些实验由于现象的本质过于抽象，对于初中学生来说，很难从现象看到本质。对于这些实验可能部分科学老师也难以说清其实质，在教学中老师如果没有及时解决学生思维障碍，这些实验可能会成为传递负能量的材料。

如华师大九年级的《气体对外做功内能减少》实验。如一位教师在执教《做功改变物体内能》中的物体对外做功内能减少的内容时，他按照书本做了一个实验：在试管中里装一些水，用软木塞住，然后用酒精灯加热，使水沸腾。

老师的意图原本是说明水蒸汽对外做功，内能减少。但学生的回答是试管中的水蒸气温度高于外面空气的温度，水蒸气遇冷液化成液态的水，认为是热传递引起的，学生认识与正确结论出现偏差。老师无法反驳学生的观点，接下去的课一团糟，学生对下面的教学内容不感兴趣。

学生的思维断层的原因是管内的水蒸气与外界的空气要发生热传递，为了还原实验现象的原始面貌。改进实验装置时必须使管内的水蒸气与外界的空气的热传递可以忽略，而管内水蒸气的温度可以比较。新的实验装置出来了：用较长玻璃管代替试管，用活塞代替软木塞，在活塞中插入灵敏数字温度计，然后用酒精灯加热，使水沸腾。先按住活塞，记下温度计的示数，然后快速放手，水蒸气推动活塞向上运动，观察玻璃管上方水汽的变化，记下温度计的示数。当活塞被水蒸气向上推动后，玻璃管上方白雾及活塞及玻璃管壁的大量的水珠的现象，以及灵敏数字温度计示数的下降，学生很容易得出正确的结论。

要真正做到以W定教，让我们的教学围绕着学生的思维而展开，如何消除思维障碍，需要我们教师在教学中做一个有心人。