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在实验设计中培养思维的深刻性

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沈灵燕

摘要：在科学教育中，提高学生的思维是教学的核心目标和根本任务，思维的深刻性是指学生透过现象把握事物的本质，提高思维深刻性在优化学生思维品质中显得尤为重要。为此，以实验设计为抓手，在分析中唤醒，在评价中鼓舞，在实践中体验，在创造中生成思维的深刻性。

关键词：思维深刻性实验设计

思维的深刻性是指主体能够不受事物表象的迷惑和干扰，善于运用概念思维，透过纷繁复杂的现象，把握事物的本质，进行抽象概括，抓住问题的核心，揭示隐含的信息，根据事物的初态遇见事物的发展。在初中《科学课程标准》中，对培养学生的科学思维提出了要求，初中科学教材根据课程标准选取核心知识，不同程度的培养、发展学生思维，提高学生思维的深刻性。科学核心素养闪耀着人类理性和智慧光辉的科学思维，具有持久和广泛的迁移效应，对学生产生极大的吸引力和影响力。本文以实验设计为抓手，提高学生思维的深刻性，从而促进学生核心素养的发展。

1初中科学思维发展现状

劳厄说：“学习重要的不是获得知识，而是提高思维能力，教育无非是将一切已学过的东西都遗忘时所剩下的东西。”在科学教育中，受升学压力的影响，我们更多的关注学生知识的掌握，而很少去关注学生思维的开展。主要表现在：

1.1重实验操作，轻实验原理

教材的一些实验是给出实验过程甚至结论，我们在教学过程中，往往会忽视实验设计的目的，而是简单的让学生进行操作，得出结论，事实上很多学生根本不理解这个实验的原理。

1.2重实验过程，轻交流评价

在初中的科学教学中，实验过程很重要，我们往往会把实验的流程作为整节课的重点，无论在实验前还是实验后，都缺失学生交流、评价，学生的思维不能向高阶发展。

1.3重教师权威，轻批判质疑

受中国传统教育的影响，中国学生一直把教师作为权威，即使自己观察到的现象与结论不同，很少会提出质疑和批判，这样学生很难冲破前概念，得到概念的转化。

1.4重器材使用，轻原理制作

科学教育会设计很多技术产品，像温度计、变阻器、电流表等，我们在教育中很关注这些器材的正确使用，很少会有老师去关注甚至尝试制作这些器材。

这样的教育现状，使我国学生所拥有的知识量比较大，但思维能力、创造力却不足。这说明知识不可替代思维，知识多的人思维能力不一定强。

2如何以实验设计为抓手，提高思维的深刻性

浙江省著名的物理特级教师吴加澍曾把自己的物理教育思想概括为：以实验为基础，以过程为主线，以思维为中心，以变式为手段。学生思维的发展，是科学教育的根本，以实验设计为抓手，提高学生思维的深刻性，概括如下：

2.1眀析实验设计目的，分析中唤醒思维的深刻性

科学的教育离不开科学实验，教材中无论是实验装置还是实验方案的设计，都是思维的产物，蕴含着丰富的思维教育因素。在科学教育中，要充分利用这些素材，让学生在科学学习中分析教材实验设计的目的，这样既能避免学生实验的盲目性，又能提高学生思维的深刻性。

牛顿第一定律的中“阻力对小车运动的影响”实验中，我们将实验目的进行剖析。本实验教学的目标问题是：力和运动有着怎样的关系？我们将目标问题进行分解，通過各个子问题，而获得目标的答案。（1）思考，一个物体作用往往是什么时候最清楚？——是这个物体不在（或失去）时最清楚。基于这样的目标思想，我们将目标进行转移，先解决一个更基本的问题：没有力，物体将做什么运动？（2）生活中，并不存在不受力的环境，怎么研究没有力的运动呢？我们可以考虑，让小车所受的阻力逐渐减小，看小车的运动，从而推论不受力时小车的运动情况。（3）进而出现课本上的实验，研究阻力对物体运动的影响。再将这个问题进行分解：①怎样改变阻力大小？——在水平面上铺不同的材料。②怎样反应阻力对运动的影响？——给小车相同的初速度，比较在不同材料上的运动距离，距离长，运动状态不容易改变。

爱因斯坦说“学习要善于思考、思考、再思考，我就是靠这个学习方法成为科学家的”，在实验前去思考，分析教材实验设计的目的，真正意义上去明白教材设计实验的目的，在分析中唤醒思维的深刻性。实验不在只是一个操作问题，而成为思维的提升，核心素养的提升。

2.2完善实验设计过程，评价中鼓舞思维的深刻性

教师在设计实验教学时，要善于稚化自己，使自己退回到初学者的角度和地位，实验教学中，最重要的不是获得科学的结论，而是关注学生在实验过程中有怎样的体验，学到了哪些科学技能和方法，思维的深刻性得到了怎样的提升。

科学教科书利用如图1所示装置，探究空气中氧气成分的含量，如果只是照书本做实验，那么完全失去了实验的意义。从提高思维深刻性角度来看，在实验前，一定要学生明白以下几个问题：为什么使用如图的装置？为什么水升高的体积等于氧气占有的体积？为什么要燃烧红磷，而不燃烧别的物质？怎样测量氧气的含量？

这样的教学思