吳華成

摘 要：本文用思維導(dǎo)圖的方法對傳統(tǒng)實驗設(shè)計方案進行改進，并在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的對策和建議。

關(guān)鍵詞：思維導(dǎo)圖；實施方案；實驗器材；科學(xué)探究

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2018）1-0028-2

1 問題提出

在九年級復(fù)習(xí)“液體蒸發(fā)快慢的影響因素”時，筆者根據(jù)“浙教版”《科學(xué)》七年級上冊第148頁“探究液體蒸發(fā)快慢的影響因素”的探究活動設(shè)計了一道題目，目的是通過復(fù)習(xí)提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。題目設(shè)計如下：

例題：現(xiàn)要探究液體蒸發(fā)快慢如何受溫度的影響。實驗提供的器材有玻璃片（2個）、滴管、酒精燈、塑料棒、酒精，請根據(jù)實驗提供的器材設(shè)計實驗方案。

筆者本以為大部分學(xué)生在2分鐘內(nèi)就能完成實驗方案的設(shè)計，可結(jié)果8分鐘后只有1/4的學(xué)生完成。檢查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生暴露的問題也很多，有無從下手的，有方案設(shè)計不完整的，有語言表述不到位的，等等。是什么原因造成學(xué)生實驗方案設(shè)計能力欠缺？又有什么辦法能在短時間內(nèi)提升學(xué)生的能力呢？筆者通過調(diào)查問卷了解實情，問卷設(shè)計如下：

調(diào)查問卷

1.本實驗需要控制哪些量相同？

____________________________________。

為什么要控制這些量相同？

____________________________________。

2.為什么要控制液體的質(zhì)量相等？

___________________________________ 。

3.根據(jù)實驗器材寫出控制相同量的具體操作方法。

①操作過程中如何控制酒精的質(zhì)量相同？

____________________________________。

②操作過程中如何控制酒精表面空氣流動快慢相同？

____________________________________。

③操作過程中如何控制酒精表面積大小相同？

____________________________________。

4.實驗選用酒精而不用水，其優(yōu)點是什么？

____________________________________。

調(diào)查問卷結(jié)果統(tǒng)計：第一個問題，80%的學(xué)生回答出2/3，大部分不知道要控制液體的質(zhì)量相同；第二個問題，學(xué)生基本回答不出來；第三個問題，50%的學(xué)生基本回答正確；第四個問題，大部分學(xué)生回答不出來。

2 歸因分析

根據(jù)以上調(diào)查結(jié)果，筆者認為學(xué)生能力不足的原因如下：

1.學(xué)生雖然學(xué)過科學(xué)探究的一般過程，也接觸過一些科學(xué)實驗的探究，如“探究液體蒸發(fā)快慢的影響因素”“影響摩擦力大小的因素”“壓力的作用效果”等，但是這些實驗探究重在實驗操作和實驗結(jié)論的得出，而對真正利用控制變量法設(shè)計實驗方案的內(nèi)容涉及不多。另外，老師在平時實驗時重學(xué)生實驗操作，輕實驗設(shè)計。因此，學(xué)生這方面的能力不足是能理解的。

2.要完成實驗方案的設(shè)計，首先要明白實驗要控制哪些量相同？哪些量不同？大部分學(xué)生知道液體表面積的大小和液體上方空氣流動快慢要控制相同，液體的溫度要控制不同，卻沒有考慮液體質(zhì)量要控制相同。原因是學(xué)生知道液體蒸發(fā)快慢跟液體的質(zhì)量無關(guān)，而不會考慮實驗觀察比較蒸發(fā)快慢不是直接觀察而是間接比較，看誰不剩下液體誰就蒸發(fā)快，因此要控制液體質(zhì)量相同，這是本實驗設(shè)計過程中的一個難點。

3. 要完成實驗方案的設(shè)計，知道了控制相同的量和控制不同的量后，學(xué)生還要根據(jù)實驗提供的器材，創(chuàng)造性地設(shè)計出具體的操作方法，這對學(xué)生來說也是有難度的。例如，液體質(zhì)量相同，可通過在兩玻璃片上各滴一滴酒精來控制；液體的表面積大小相同，可通過用塑料棒把滴在玻璃片上的酒精涂滿玻璃片來控制；液體上方空氣流動快慢相同，可采取放在同一環(huán)境下來控制；溫度不同，可采取一塊玻璃片下用酒精燈加熱，一塊不加熱來控制等。

4.要完成整個實驗方案的設(shè)計，學(xué)生需要知道歸因分析第二點和第三點的基礎(chǔ)上，把操作方法轉(zhuǎn)化為文字，再按操作時間先后順序表達出來，思維過程比較復(fù)雜，語言組織有難度，對初中學(xué)生來說也是一個難點！

3 解決措施

根據(jù)上述的歸因分析，在教學(xué)中能否找到一種思維形象化的方法，幫助學(xué)生理清思路，提升實驗設(shè)計能力，做到簡單而有效呢？筆者想到了思維導(dǎo)圖，設(shè)計如下：

思維導(dǎo)圖：

1.研究因素：____________

實驗觀察比較方法：____________

（需要控制相同的量是_______________）

2.其他影響因素：__________、___________

3.根據(jù)實驗器材完成具體控制方法

控制相同的量：

__________ ，具體操作方法：___________。

___________，具體操作方法：___________。

__________， 具體操作方法：___________。

控制不同的量：

__________， 具體操作方法：___________。

（提醒：實驗設(shè)計方案就是具體操作按時間先后順序串聯(lián)起來。）

利用思維導(dǎo)圖能幫助學(xué)生理清實驗設(shè)計時哪些量要控制相同，哪些量控制不同，在此基礎(chǔ)上再讓學(xué)生結(jié)合實驗提供的器材創(chuàng)造性地提出具體操作方法，最后根據(jù)實驗操作時間先后表達出來，實踐證明該方法能在短期內(nèi)快速提升學(xué)生的實驗設(shè)計能力。當然，運用思維導(dǎo)圖的過程要注意的是，學(xué)生剛開始運用思維導(dǎo)圖不太適應(yīng)，完成實驗設(shè)計還有一定的困難，在教學(xué)時可以先師生共同完成，讓學(xué)生熟悉門道，再讓學(xué)生獨立完成。另外，還可利用該思維導(dǎo)圖解決猜想假設(shè)、實驗結(jié)論等科學(xué)探究中的其他問題。

4 新的認識

利用思維導(dǎo)圖雖然在短時間內(nèi)能幫助學(xué)生提高科學(xué)探究能力，但學(xué)生在科學(xué)探究中的創(chuàng)新意識、設(shè)計思想等不是短時間內(nèi)能培養(yǎng)的，需要教師在平時課堂中重視、關(guān)注、引導(dǎo)。因此，通過這節(jié)課的復(fù)習(xí)，也認識到今后在科學(xué)實驗教學(xué)時要重視以下幾個方面：

1.控制實驗條件和選擇器材具體設(shè)計實驗是進行科學(xué)探究的一項基本技能。不論是教材中呈現(xiàn)的實驗裝置，還是同學(xué)們通過思考設(shè)計的自制實驗器材組合，都包含著設(shè)計者們技術(shù)創(chuàng)新的思想，因此，通過教學(xué)可以對學(xué)生滲透STS教育，讓學(xué)生體驗創(chuàng)造的樂趣。所以，老師在平時教學(xué)中要重視引導(dǎo)學(xué)生向這方面努力。

2.教材中所呈現(xiàn)給師生的一些實驗裝置，是設(shè)計者們思想智慧的結(jié)晶，教師若能適當?shù)叵蛲瑢W(xué)們展示實驗裝置內(nèi)在的設(shè)計思想，將有助于學(xué)生感受技術(shù)創(chuàng)新的意義和樂趣，有助于學(xué)生在今后設(shè)計實驗裝置或改進實驗器材時，學(xué)會做一些類似的思考，從而提高器材選擇和控制實驗條件的能力。如在“探究電流做功與哪些因素有關(guān)”的實驗中，讓學(xué)生領(lǐng)會其中所運用的物理學(xué)轉(zhuǎn)換思想，領(lǐng)會為什么要取等質(zhì)量的煤油而不是等質(zhì)量的水。在“探究晶體的熔點”時，讓學(xué)生領(lǐng)會為什么要用“水浴法”加熱晶體等。

3.在平時的教學(xué)中，教師也可以將自己對教材中器材的改進思想展示給學(xué)生。當然，老師們首先要自己去感悟和領(lǐng)會，進而做到有意識地將這種充滿技術(shù)創(chuàng)新、充滿科學(xué)思想方法的知識潛移默化地傳遞給學(xué)生，從而培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣和創(chuàng)新的意識。

4.制作思維導(dǎo)圖，幫助學(xué)生正確思考。初中學(xué)生在剛開始做探究實驗時，控制實驗條件和選擇器材的能力相對較弱，因此，教師的引導(dǎo)和幫助是很重要的。在學(xué)生“選擇器材或控制實驗條件”的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中，若能配上一份指導(dǎo)性強的學(xué)習(xí)思維導(dǎo)圖，將有利于學(xué)生在啟發(fā)性問題的引導(dǎo)下作出正確的選擇。endprint