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要有计划性和针对性学生实验能力包括设计实验计划、观察操作、数据处理、分析与总结能力。它的形成和发展是循序渐进、日积月累的,不是每个实验都能把各种能力同时培养起来。教师首先要根据教学大纲和教材,将每个实验认真分析后,确定每个实验要着重培养学生哪些方面的能力。例如,在使用常用的测量仪器——直尺、天平、弹簧秤、压强计、温度计、电流表、电压表、万用电表时,就应该着重培养学生观察能力、操作能力及数据处理能力。又如,初中物理教材在实验《用电流表测电》之前的每个学生分组实验,都直接写出“实验目的”、“实验器材”、“实验步骤”等。而在随后的实验《用电压表测电压》,则要求学生模仿前面的表格自己设计实验表格。
在实验《用电压表和电流表测电阻》以后,完全让学生自己设计观察记录表格,自己选择实验器材进行实验。教师要抓住教材这种变化的安排,着重培养学生设计实验计划的能力。学生实验能力的培养要考虑循序渐进、逐步深入。例如,电磁打点计时器在实验《测匀变速直线运动的加速度》,实验《验证牛顿第二定律》和实验《验证机械能守恒定律》都会使用到。在做第一个实验时,由于学生对仪器比较生疏,操作时会很缓慢,学生出现这样或那样的错误在所难免。在做第二个实验时,就要要求学生对仪器的安装及使用操作程序不应再有原则性错误,熟练程度应比第一次好,速度比第一次快,不过在具体细节上允许出现些偏差。第三次实验,就要要求学生在规定的时间内正确无误地将实验安装并调好。
二、教师要注意发挥示范作用
在进行学生分组实验时,学生即使按照教师要求在实验前做好预习准备工作,对仪器的操作步骤也比较清楚了,但一旦接触到实验仪器,仍会束手无策。因此,实验前教师应对如何正确操作仪器进行示范,必要时强调说明不按规范操作会造成什么后果。尤其在学生进行操作过程中,要抓住典型事例向学生反复示范。例如,初三年级学生做电学实验,初学阶段很容易将电表“+”、“-”号接反。可以在学生实验前,先做示范操作,将电源的正极和电表正接线柱先用红纸做上特殊标记,然后用红色导线把电源的正极与电表的正接线柱连接起来,用黑色导线将电表的负接线柱与电源负极相接(电路中有小灯泡)。
在学生动手实验时,教师再巡回视导,发现有接错的,再进行示范。教师在演示实验时,也要注意动作的规范性,给学生以潜移默化的影响。如使用天平,拿取砝码时,镊子口的凹边应当朝上,待测物和砝码都应放在砝码盘的中央;拿取盛有水银的烧杯时,应用左手托底,不能用手提住烧杯口以免杯底破裂,如果在细长玻璃管中装有水银,翻转玻璃管时,不可用双手持玻璃管的两端,而应以手挟持管的中部;做静电实验时,需要用手持绝缘柄时,应以两三个手指握持,而不应从掌心握持,并且应持离导体最远的一端,以防漏电;用手调节滑动变阻器的滑臂、电表旋钮及启动开关时,应以另一只手扶持器件。
一、在化学实验中的培养学生观察能力
化学实验现象千变万化,它为发展学生的观察能力提供了丰富多彩的内容和广泛的途径。从科学的角度看,任何一种事物及其变化都具有科学观察的价值,也就是说观察是有目的性的。因此,在进行化学实验观察时,首先要让学生明确观察的目的,并制定观察计划,有步骤、有重点地进行观察。否则,学生往往只是注意那些感觉新奇的表面现象,而错过了实验目的所要求观察的重点内容。
对于实验现象观察的范围,不同的实验要求不同:有的实验要求全面地观察,有的要求有重点的观察。如对于具有代表性、典型的物质性质实验,往往需要全面而系统地观察,以便能较全面地了解物质的性质。例如,钠单质放在滴有酚酞试液的蒸馏水中,观察反应过程时,有的学生只是听到了"嘶、嘶、嘶"的响声,有的则只看到钠在水面上四处游动,而未注意到钠已熔成一个小球,还有的学生只看到溶液变成红色。有些反应的主体特征较微弱,易被次要现象所掩盖,此时就必须提示学生排除干扰,对关键现象进行重点观察。简言之,为了便于学生观察,老师要精心准备好每一个演示实验,关键之处要引导学生,力求达到最佳效果,实现培养学生观察能力的目的。
二、通过试验培养学生的思维能力
化学实验的目的是让学生由现象到本质地认识事物的性质、规律及其应用,即最终是要解决实际问题。因此,化学实验教学中,还必须培养学生的思维能力,即让学生学会思考。实验现象是启迪思维的最好材料。化学实验中的丰富内容非常有利于培养学生分析、综合、抽象、概括的能力、想象力以及辨证思维能力。教师只要适时点拨就可引发学生积极、活跃的思维活动,从表面的、个别的实验现象中发现本质的、普遍的规律。虽然其结果只是验证某些科学上已知的结论,但对于学生来说却是亲身体验的科学实践。这就要求教师在整个教学活动中突出思维能力的培养和训练。化学实验教学也是如此。教师要善于提问,激发学生思考。一个适时恰当的提问,随时都会激起学生对未知领域的"进攻",对容易忽略的问题紧追不舍。
在讲硝酸的氧化性时,做铜片与浓硝酸及稀硝酸反应实验之前,教师可以提出这样的问题让学生思考:"硝酸跟多种金属反应放出氢气,那么浓硝酸、稀硝酸跟铜片反应放出的气体是否也是氢气?为什么?"那么学生通过观察实验现象发现:浓硝酸跟铜片反应放出的气体呈红棕色;稀硝酸跟铜片反应放出的气体尽管起初是无色的,但当空气进入试管后,气体也变成了红色;而氢气为无色,也不与空气反应。二者对比得出结论:不论是浓硝酸还是稀硝酸与铜片反应后放出的气体都不是氢气。同时也就能进一步明白为什么实验室在制取氢气时只能用稀盐酸或稀硫酸而不能用硝酸的原因,这样的提问,不但能启发学生连续思维,而且能将学生的思维导向知识的核心。
三、培养学生设计实验的能力
我们正在由应试教育向素质教育转变,但是已经实行多年的应试教育对追求高升学率产生的正面影响已是根深蒂固,很难一下消除。学生自己很少有自由支配的时空,这就使他们的某些潜能受到了压制,得不到充分的发挥,具体表现在化学实验教学上,那就是学生"高分低能、动手能力差"。因此,面对新的课改和教改,我们应该逐步改变过去那种"程式化"的实验教学方式,把实验交给学生,让他们逐步地学会独立设计实验并独立解决实验问题,这对于帮助他们学好化学及今后从事科研工作具有重要意义。具体在训练学生的这种能力的时候,可按如下步骤进行:首先培养实验设计的思路和方法。设计实验涉及的内容包括:实验名称、实验目的、实验原理、实验用品(仪器、药品及规格)、实验步骤(包括实验仪器的装配和操作)、实验现象、数据记录及结果处理、问题和讨论。设计实验前首先必须让学生明确实验目的,教师可设置问题,引导学生根据目的要求,对实验进行构思,设计实验方案。
化学实验设计没有标准的步骤和方案,教学中应充分发挥学生的主动性,给学生主动探究的空间,互相交流、评判、质疑的时间,选择最佳的实验方案。对实验设计的方案应从科学性(即实验原理、操作程序和方法必须正确);安全性(即用药量及操作要注意安全,注意环境保护等问题);可行性(要满足学校现有的实验条件和设施);简约性(装置简单、步骤少、药品用量少、时间短等)四个方面进行正确的评价。只要学生掌握了评价实验方案的要领,他们就可以自己驾驭实验,积极动手了。最后,创造条件开展自主探究式的实验。探究性化学实验主要是指面对现实的化学问题或化学实验教学中出现的疑难问题,通过设计一系列的实验并付诸实践,根据实验现象或实验结果进行严密推理来分析问题、解决问题的一种实验方法。学生通过自主参与类似于科学实验研究的学习活动,获得自身体会,逐步形成善于质疑、勇于探究、努力求知的态度,就能促使学生形成良好的实验设计习惯和创新意识,从而培养了学生的创新精神和化学实践能力。
总之,化学实验是理论和实践的结合点,是体现人的认识过程从思维到再创造应用的最生动典范。在化学实验教学中,不但要体现教师的指导作用,更应该给学生提供更多的思维空间,优化实验环境,创造条件,鼓励学生以积极求实的态度、刻苦钻研的精神,敢于提出问题,大胆假设,激发学生的学习兴趣,充分唤起学生的实验设计能力,促进思维能力和创造能力的发展。
参考文献
[1]王立明浅谈实验教学中学生创新能力的培养[J]实验室科学,2006,(02)
根据化学教学大纲和教材,就实验内容来讲,可归纳为以下几种类型。
1、有关制取固态、液态、气态物质的实验。
2、有关阐明概念,证明基本理论和定律的实验。
3、有关研究物质的性质和各类物质之间的相互关系的实验。
4、有关定量方面的实验。
一般说来,每一类实验的原理、装置、操作等方面总有规律可循。因此我何在讲每一类实验中的第一个实验时,首先向学生分析这类实验的设计原理和内容要求。而后再指导学生亲自动手完成实验,在此基础上师生通过分析、对比,共同总结出这类实验的规律,以期达到触类旁通、举一反三的目的。如通过“粗盐的提纯”的实验,我们引导学生总结出制取纯净的晶体物质的实验原理和所需要的基础知识以及操作等方面的规律。
在实验原理和基础知识方面,让学生着重掌握:①组成混合物的各种物质的溶解度;②混合物中各类物质的性质和它们之间能否相互发生反应(若能反应,需要弄清反应条件)。在实验技能方面让学生掌握:①所用各种玻璃器皿的性能和使用方法;②有关物质的溶解、过滤、结晶、再结晶的操作方法。
二、明确选择仪器的原则,正确选用仪器
实验中,培养学生准确地选择仪器,是保证实验顺利完成的前提之一。为此,我们从下述几方面对学生进行指导。
1、根据反应物和生成物的性质、反应条件选择仪器。
中学化学教材里,讨论化学反应的条件有:常温、加热、加压、催化剂、光和电等。根据不同的反应条件、反应物的性质来制取新物质时,所需要的仪器也就不完全相同。因此,我们在初中化学讲氧气的实验室制法时,着重向学生阐明两点:①凡是对固体物质进行加热制取气体时,均可采取制取氧气的这套反应装置;②集气的方法和操作,应根据气体的溶解度、对空气的相对密度、常温能否与水或空气中任一成分反应等因素而定。
因为我们在讲氧气时进行了上述分析,所以在讲氨气、甲烷等气态物质时,就可以从启发学生通过对反应物和生成物的性质、反应条件等因素的分析,提出实验所需要的仪器、装置,来完成制取上述物质的实验。
2、根据控制化学反应速度的要求来选择仪器。
在实验室里,为了达到安全而又迅速地制取某种物质,有些反应需使反应速度加快,有些要控制生成物的量,有些则反之。为此,在实验中,要采用适应这些要求的装置。如我们在讲实验室里制取氯气时,就着重向学生讲明教材中选用分液漏斗而不用长颈漏斗的理由。这样分析、讲解,使学生在进行实验设计时就能正确地选好仪器。
三、分析典型实验,培养学生的实际操作技能
实验操作的正确与否,不仅是保证安全和实验效果的先决条件,也是培养学生实验技能所必需的。在这方面,我们除按实验原理、要求提出有关的操作内容和要求外,还着重讲了下述几点:
1、剖析一个典型实验,讲清一类实验的操作内容:
如通过实验室里制取氧气的实验分析,可归纳总结出下述操作内容:①仪器的选择、连接和固定:②装置气密性的检查;③药品的取用;④加热方法;⑤气体的净化和干燥;⑥气体的收集和放置;⑦装置的拆卸。
对这些操作,都应讲清它们的知识、理论根据。譬如在实验室里用浓盐酸和二氧化锰混和加热制取氯气时,由于浓盐酸有挥发性,水的沸点也不高,所以制得的氯气中可能混有氯化氢和水蒸汽。欲除去,只要用饱和的氯化钠水溶液洗涤,不能用水,这是因氯气与水能发生下列反应:C12+H20HCl+HC10根据化学平衡移动原理,可知增加生成物中的C1-浓度,可使平衡向左进行,以减小氯气的溶解度。又根据氯气的性质,要想干燥氯气,只能选用液体或颗粒状的酸性干燥剂,通常用浓硫酸做干燥剂。
2、通过对某些实验操作的分析,向学生阐明实验操作的要点。
我们在分析某些实验操作时,为了让学生学得会,记得牢,总是把操作要点总结成几个字或几句话,让学生便于记忆。如在配制一定体积的摩尔浓度溶液时,在分析演示的基础上我们总结出:?称(对固态溶质要称,?液态溶质要量)、溶(溶解)、洗(洗涤溶解时容器的内壁)、稀(稀释至容量瓶的刻度)四字配制法。
教学实践证明,学生根据实验内容、操作内容和要点,独立地进行实验,往往能提出一些改进某些实验的设计。如教材中关于氨气易溶于水的“喷泉”实验,若按教材中的实验要求,先用氢氧化钙与铵盐反应制取氨气,用于燥的烧瓶收集,再接教材中“喷泉”实验装置进行实验。因为在化学实验室里,很难将烧瓶搞得十分干燥,而氨气易溶于水,所以在实验过程中实验效果往往不理想。有些同学分析了上述方法实验失败的原因,又重新研究了该实验的要求,所用药品的性质,提出了改进方法:即先在圆底烧瓶中加入2~3毫升浓氨水,然后摇晃烧瓶将浓氨水迅速倒掉,立即演示“喷泉”实验,实验效果比按教材中提出的实验方法好得多。
四、根据实验内容,处理好演示实验
准确而有效地进行课堂演示实验,不仅在培养学生实验技能中起着示范作用,而且也是启发学生思维,培养学生观察、分析、综合和解决问题能力的重要方法,从而更好地揭示知识的内在联系,使知识更加系统、深化。教材中的演示实验一般可分两类,一是实验难度较大的(如实验装置比较复杂或实验中使用剧毒药品和学生操作有危险的实验),这是少数。这类实验必须由教师演示,力求操作规范化。二是实验技能难度较小,这是多数的实验。对于这类实验,有条件的学校可以改为边讲边实验的形式,实验条件较差的学校,某些课题也可以让学生到讲台上,在教师指导下去完成实验操作过程。
实践证明,对一些较简单的实验,经常在老师指导下,让学生动手去做,除了增加他们的操作机会以外,还呵以起到两个作用:①使学生对一些被认为是无所谓或被忽视的常规操作(如试剂的取用,取量的多少,试管夹持,一般加热等等)?,?及时发现错误,及时纠正,给学生以深刻的印象。②在实验过程中,向“学生恰当地提出问题,让学生在解决问题的过程中,使所学的知识更加系统化和深化,而且也能提高学生的观察问题、分析问题和解决问题的能力及实验操作技能。
五、培养学生书写实验报告的能力
写实验报告是实验的重要组成部分,是分析问题解决问题的过程,也是综合运用知识的过程。但是在教学中发现有些同学即使到了二年级也还不能较好地写出实验报告。其原因是有些学生不知道在实验中观察什么、怎样观察、记录什么。
有些学生对实验报告写什么和怎样写还不了解。因此,他们常常把实验报告写得杂乱无章,空洞无物。为此,我们从第一节化学课开始,就注意培养学生写实验报告的能力,其具体做法是:
1、在演示实验中注意培养学生观察现象的能力
为培养学生观察现象的能力,我们对现行中师化学教材中所讲到的现象进行归纳、综合。有光、热、声、态(状态)、颜色、气味、溶解、沉淀、液化、燃烧等等。在每次演示实验或学生实验中,总是要求学生根据实验内容中有无新物质的生成和上述现象内容来观察,并将观察的结果记录好,认真分析,去伪存真,填写于实验报告中。这样要求学生,不仅使学生知道在实验中要观察些什么,使学生对知识获得比较完整的概念,而且也不会漏掉某些重要的实验现象,以致得不到正确结论。
2、采取具体措施,培养学生书写实验报告的能力
根据化学教学大纲和教材,就实验内容来讲,可归纳为以下几种类型。
1、有关制取固态、液态、气态物质的实验。
2、有关阐明概念,证明基本理论和定律的实验。
3、有关研究物质的性质和各类物质之间的相互关系的实验。
4、有关定量方面的实验。
一般说来,每一类实验的原理、装置、操作等方面总有规律可循。因此我何在讲每一类实验中的第一个实验时,首先向学生分析这类实验的设计原理和内容要求。而后再指导学生亲自动手完成实验,在此基础上师生通过分析、对比,共同总结出这类实验的规律,以期达到触类旁通、举一反三的目的。如通过“粗盐的提纯”的实验,我们引导学生总结出制取纯净的晶体物质的实验原理和所需要的基础知识以及操作等方面的规律。
在实验原理和基础知识方面,让学生着重掌握:①组成混合物的各种物质的溶解度;②混合物中各类物质的性质和它们之间能否相互发生反应(若能反应,需要弄清反应条件)。在实验技能方面让学生掌握:①所用各种玻璃器皿的性能和使用方法;②有关物质的溶解、过滤、结晶、再结晶的操作方法。
二、明确选择仪器的原则,正确选用仪器
实验中,培养学生准确地选择仪器,是保证实验顺利完成的前提之一。为此,我们从下述几方面对学生进行指导。
1、根据反应物和生成物的性质、反应条件选择仪器。
中学化学教材里,讨论化学反应的条件有:常温、加热、加压、催化剂、光和电等。根据不同的反应条件、反应物的性质来制取新物质时,所需要的仪器也就不完全相同。因此,我们在初中化学讲氧气的实验室制法时,着重向学生阐明两点:①凡是对固体物质进行加热制取气体时,均可采取制取氧气的这套反应装置;②集气的方法和操作,应根据气体的溶解度、对空气的相对密度、常温能否与水或空气中任一成分反应等因素而定。
因为我们在讲氧气时进行了上述分析,所以在讲氨气、甲烷等气态物质时,就可以从启发学生通过对反应物和生成物的性质、反应条件等因素的分析,提出实验所需要的仪器、装置,来完成制取上述物质的实验。
2、根据控制化学反应速度的要求来选择仪器。
在实验室里,为了达到安全而又迅速地制取某种物质,有些反应需使反应速度加快,有些要控制生成物的量,有些则反之。为此,在实验中,要采用适应这些要求的装置。如我们在讲实验室里制取氯气时,就着重向学生讲明教材中选用分液漏斗而不用长颈漏斗的理由。这样分析、讲解,使学生在进行实验设计时就能正确地选好仪器。
三、分析典型实验,培养学生的实际操作技能
实验操作的正确与否,不仅是保证安全和实验效果的先决条件,也是培养学生实验技能所必需的。在这方面,我们除按实验原理、要求提出有关的操作内容和要求外,还着重讲了下述几点:
1、剖析一个典型实验,讲清一类实验的操作内容:
如通过实验室里制取氧气的实验分析,可归纳总结出下述操作内容:①仪器的选择、连接和固定:②装置气密性的检查;③药品的取用;④加热方法;⑤气体的净化和干燥;⑥气体的收集和放置;⑦装置的拆卸。
对这些操作,都应讲清它们的知识、理论根据。譬如在实验室里用浓盐酸和二氧化锰混和加热制取氯气时,由于浓盐酸有挥发性,水的沸点也不高,所以制得的氯气中可能混有氯化氢和水蒸汽。欲除去,只要用饱和的氯化钠水溶液洗涤,不能用水,这是因氯气与水能发生下列反应:C12+H20HCl+HC10根据化学平衡移动原理,可知增加生成物中的C1-浓度,可使平衡向左进行,以减小氯气的溶解度。又根据氯气的性质,要想干燥氯气,只能选用液体或颗粒状的酸性干燥剂,通常用浓硫酸做干燥剂。
2、通过对某些实验操作的分析,向学生阐明实验操作的要点。
我们在分析某些实验操作时,为了让学生学得会,记得牢,总是把操作要点总结成几个字或几句话,让学生便于记忆。如在配制一定体积的摩尔浓度溶液时,在分析演示的基础上我们总结出:?称(对固态溶质要称,?液态溶质要量)、溶(溶解)、洗(洗涤溶解时容器的内壁)、稀(稀释至容量瓶的刻度)四字配制法。
教学实践证明,学生根据实验内容、操作内容和要点,独立地进行实验,往往能提出一些改进某些实验的设计。如教材中关于氨气易溶于水的“喷泉”实验,若按教材中的实验要求,先用氢氧化钙与铵盐反应制取氨气,用于燥的烧瓶收集,再接教材中“喷泉”实验装置进行实验。因为在化学实验室里,很难将烧瓶搞得十分干燥,而氨气易溶于水,所以在实验过程中实验效果往往不理想。有些同学分析了上述方法实验失败的原因,又重新研究了该实验的要求,所用药品的性质,提出了改进方法:即先在圆底烧瓶中加入2~3毫升浓氨水,然后摇晃烧瓶将浓氨水迅速倒掉,立即演示“喷泉”实验,实验效果比按教材中提出的实验方法好得多。
四、根据实验内容,处理好演示实验
准确而有效地进行课堂演示实验,不仅在培养学生实验技能中起着示范作用,而且也是启发学生思维,培养学生观察、分析、综合和解决问题能力的重要方法,从而更好地揭示知识的内在联系,使知识更加系统、深化。教材中的演示实验一般可分两类,一是实验难度较大的(如实验装置比较复杂或实验中使用剧毒药品和学生操作有危险的实验),这是少数。这类实验必须由教师演示,力求操作规范化。二是实验技能难度较小,这是多数的实验。对于这类实验,有条件的学校可以改为边讲边实验的形式,实验条件较差的学校,某些课题也可以让学生到讲台上,在教师指导下去完成实验操作过程。
实践证明,对一些较简单的实验,经常在老师指导下,让学生动手去做,除了增加他们的操作机会以外,还呵以起到两个作用:①使学生对一些被认为是无所谓或被忽视的常规操作(如试剂的取用,取量的多少,试管夹持,一般加热等等)?,?及时发现错误,及时纠正,给学生以深刻的印象。②在实验过程中,向“学生恰当地提出问题,让学生在解决问题的过程中,使所学的知识更加系统化和深化,而且也能提高学生的观察问题、分析问题和解决问题的能力及实验操作技能。
五、培养学生书写实验报告的能力
写实验报告是实验的重要组成部分,是分析问题解决问题的过程,也是综合运用知识的过程。但是在教学中发现有些同学即使到了二年级也还不能较好地写出实验报告。其原因是有些学生不知道在实验中观察什么、怎样观察、记录什么。
有些学生对实验报告写什么和怎样写还不了解。因此,他们常常把实验报告写得杂乱无章,空洞无物。为此,我们从第一节化学课开始,就注意培养学生写实验报告的能力,其具体做法是:
1、在演示实验中注意培养学生观察现象的能力
为培养学生观察现象的能力,我们对现行中师化学教材中所讲到的现象进行归纳、综合。有光、热、声、态(状态)、颜色、气味、溶解、沉淀、液化、燃烧等等。在每次演示实验或学生实验中,总是要求学生根据实验内容中有无新物质的生成和上述现象内容来观察,并将观察的结果记录好,认真分析,去伪存真,填写于实验报告中。这样要求学生,不仅使学生知道在实验中要观察些什么,使学生对知识获得比较完整的概念,而且也不会漏掉某些重要的实验现象,以致得不到正确结论。
2、采取具体措施,培养学生书写实验报告的能力
化学学科中,任何理论(或假设)的提出、发展和完善,都有一定的实验事实作根据,如:原子结构理论中核外电子分层排布的实验根据是电离能的测定;原电池原理的实验根据是铜—锌原电池实验;某些有机物之间反应机理的确定是在实验中利用了示踪原子等。许多类似的实例道出了以下规律:实验事实理论的建立(或假设的提出)再实验理论的发展和完善。这是人类在自然科学中发现真理、认识真理的过程。要让学生明白:化学家就是这样去认识化学世界的。
2.熟练掌握常见元素及其化合物的物理性质、化学性质的实验事实以及单质、化合物的制备原理和方法
化学实验是证实某物质是否具有某种性质的唯一手段。中学阶段的大部分化学实验都是定性实验,这些实验虽然简单,但确实可以培养学生透过实验现象(或实验数据)看清反应实质,进而推断物质的微观组成、结构与实验结果的相互关系。物质的制备原理是以物质的性质为基础的,某一物质的制备方法不止一种,但教材上采用的方法则是实验室中最常见的最好方法,熟悉了这些实验,在设计实验时就能够灵活选择实验原理。
3.能查阅、运用有关图表、数据和其它资料。
4.掌握中学化学常规实验手段,熟悉常见仪器的规格、用途及使用注意事项
常规实验手段是化学实验的基础,综合实验是常规实验的综合运用,即使那些高、精、尖的实验也离不开常规实验,因而教材中所有实验(包括教师的演示实验)都要尽可能地让学生在课内或课外一丝不苟地完成。通过动手,一方面达到对常规实验操作(加热、蒸发、过滤、分液、称量、滴定、仪器的组装等)的熟练掌握,同时熟悉常见仪器的应用范围和使用注意事项。
二、设计实验必须有化学实验总体观
任何一个化学实验都包含以下内容:(1)实验目的(2)实验原理(3)实验设计(4)实验药品、仪器、装置(5)实验操作及操作规程(6)实验结果的处理,这六个方面的内容可称为化学实验的六要素。实验目的是核心;实验原理是达到实验目的的理论根据;实验程序是能否完成实验的关键,它的设计以实验原理为基础;药品、仪器、装置是物质保证,这些物质条件的选择是由实验原理和实验程序决定的,同时对实验程序也起着制约作用;实验操作及注意事项是实验得以顺利、安全进行的保证,它的制定要由实验程序和实验用品来决定;实验结果的处理是对实验是否达到预期目的所进行的检验,在解释实验现象、处理所测得的数据、分析实验误差等项工作中必须对各要素进行综合分析。
三、思维能力是化学实验设计的核心
在中学物理实验教学中培养学生的创造思维能力_简介:物理学是一门以实验为基础的科学。物理实验作为物理教学的基本手段,有其特殊的教学功能:不仅能够为学生提供学习的感性材料,验证物理定律,而且能够提供科学的思维方法,加深对基本知识的认识程度,激发学生的求知欲,培养学生的探索能力。在实验教学中突出探索方法的...
物理学是一门以实验为基础的科学。物理实验作为物理教学的基本手段,有其特殊的教学功能:不仅能够为学生提供学习的感性材料,验证物理定律,而且能够提供科学的思维方法,加深对基本知识的认识程度,激发学生的求知欲,培养学生的探索能力。
在实验教学中突出探索方法的培养。物理教学常用的有实验归纳法和实验验证法。在教学中,应有意识地安排这两种方法加强训练。例如,在总电阻教学中,就可进行这两种方法的训练。(1)应用实验归纳法探索电阻串联。首先,教师要求学生根据欧姆定律设计一个电路,测定各个电阻的阻值,然后由学生进行实验,并从实验中归纳出R串=R1+R2的结论。接着,教师根据串联电路中电流电压的特点和欧姆定律,从理论上加以推导,也得出同样的结果。这样,在获得关于串联总电阻与分电阻关系的知识的同时,学生学习到自己设计电路、总结规律、从理论上论证的初步方法,即实验归纳法。(2)应用实验验证法探索电阻并联。在并联电路的探索中,先由教师从理论上推导出1/R并=1/R1+1/R2的关系,接着由学生自己设计电路操作实验,然后验证这一关系。最后,由教师进行总结,联系电阻与导体截面积的关系对并联作出解释。这样,在获得关于并联电阻知识的同时,学生学习了实验验证法。
通过设计物理实验,进行思维能力的培养。学生对自然界的事物怀有好奇心,对还不懂的现象总喜欢问几个为什么。教师应该爱护学生的这种精神,可以和学生一起设计实验,组织他们观察现象,引导他们积极思考。例如“判定感生电流方向的楞次定律”的教学,课前可先留给学生一个思考题:如何判定感生电流方向?怎样通过实验加以归纳得出?强化学生的创造意识。在此基础上,将学生带到实验室,根据电磁感应现象的知识,共同设计一个用线圈、电流表、条形磁铁组成的实验线路。让学生自己动手连接线路,观察实验现象,并做好记录。引导学生边观察,边思考,边发现问题,边解决问题,并根据实验记录加以分析、归纳和总结,帮助学生从中得出感生电流的磁场总是要阻碍原来磁场的变化的结论。然后,引导学生将磁铁换成通电螺线管再做实验,或把通电螺线管放在线圈中,改变通电螺线管电流的大小,并观察实验现象,记录实验结果。最后,归纳得出上述不同情况下的电磁感应现象所产生的感生电流的磁场,总要阻碍原来磁场的变化的结论,即楞次定律。通过启发诱导,大部分学生都能熟练应用楞次定律,收到良好的教学成效。
重视课外实验,培养创造性思维能力。学生的课外实验(包括小制作),主要是以扩展知识面、发展创造力为主要目的。学生在课外实验中,不可能一帆风顺。教师要适当引导,不使他们过多地碰壁。但是,教师也不可包办代替,要让学生经受挫折,从中总结经验教训,不断改进实验,发挥学生的创造性,从而获得成功,这样将会增加学生学习的乐趣并得到更多锻炼。
二、初中物理实验中培养学生表达能力的措施
1.从物理实验教学环节来培养学生的表达能力
一是要求学生要阐述物理实验原理.在初中物理实验教学过程中,教师要创设问题情境,鼓励学生用自身所掌握的物理理论知识来阐述物理实验原理,当学生阐述完之后,教师要指出学生表达的不严谨的地方,及时纠正,确保学生在表达物理实验时准确、简练.二是要求学生陈述物理实验操作.物理实验中会用到不同的实验器材,并且每一个实验操作都是按照相关的规定来进行的.所以在初中物理实验教学中,教师要求学生要自己组织语言将实验步骤描述出来,通过这种做可以锻炼学生的表达能力.比如:当老师要做“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”这一实验的时候,教师首先先让学生选出此次实验中所用到的器材,弹簧测力计、木块、木板、毛巾等.然后教师给学生示范每一个实验步骤,当老师示范完之后,教师应该让学生来将刚才老师的实验步骤总结出来.教师通过这样做既锻炼学生的表达能力,又加深了学生对此实验的理解和认识。三是要求学生描述物理实验现象.教师要求学生用语言将物理实验中所发生的各种现象描述出来.然而由于物理实验现象较为复杂,所以教师要发现学生在描述物理实验现象时的错误,让学生的语言变得越来越严谨.比如:当老师要让学生描述“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”这一实验的实验现象时,有的学生会这样说:摩擦力大小与材料有关,材料越粗糙,摩擦力就越大.根据学生的描述,教师要指出其中的错误,并且要告诉学生正确的描述方法:摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,摩擦力就越大.通过这样做可以避免学生以后犯类似的错误,并且在潜移默化中也培养了学生的表达能力.
2.创设有效的教学情境,增加学生表达的机会
很多初中物理教师在开展实验教学活动的过程中,忽略了学生的学习主体地位,而只是简单的将学生定位于听众或观众的角色,未重视教师与学生之间的互动性,减少了学生自主操作和自主表达的机会.教师实验操作过程倘若忽视了学生的作用,则不利于增强实验教学的效果,而且无法增强学生的表达能力.主要是因为:物理实验过程仅依靠教师单独完成,而教师操作的较为熟练,学生往往还没有看清实验过程,实验结果就出来了.而学生在这种演示实验过程,很难将注意力完全集中起来,也很难展开深入思考,因而无法针对整个实验过程,进行有效表述.对此,教师应该采取措施克服这种弊端,首先,要重视学生主观能动性的发挥和言语表达能力的培养,让实验的过程变为师生互动交流过程,让教师的角色转变为实验的指导者,让学生成为实验的操作者和实验的表述者,提高学生的实验参与度.其次,整个物理实验教学过程,教师要努力为学生表达自身的观念创设良好机会.课堂上教师要巧设问题,鼓励主动探究,并且要求学生口头表述实验现象、实验目的等,对于有异议的问题教师可以让学生展开讨论交流,借助这种方式不仅锻炼了学生的表达能力,还增强了学生表达的逻辑性.
在小学科学实验的教学过程之中,由于科学实验并不是占据升学成绩的“主科”,而是以考查学生动手能力的教学。这就导致了在实际的教学过程之中,科学实验教学难以得到足够的重视,农村科学实验教学的发展也受到了一定的影响,农村小学留守儿童科学实验能力也难以得到有效的培养,其具体的体现在以下方面:第一,农村小学留守学生的家长长期在外,对留守学生的关注度不够,而留守儿童的“祖父母辈”的学习观念相对比较保守传统,认为留守儿童只需要在课堂上学好了语文数学等基础的科目就可以了,锻炼科学实验能力完全是浪费时间。他们错误地认为这些科目学好了完全就是浪费时间,这就导致很多学生被迫放弃对科学实验的追求,很多农村学生具有良好科学实验的天赋就这样被扼杀在了摇篮之中。第二,虽然随着“素质教育”的推广,对于农村留守儿童科学实验能力锻炼已经有了一定的基础。但是,很多的农村小学教师并没有形成正确的观念,仍然错误的认为小学科学实验教学是可有可无的。很多的“主科”教师兼职担任科学实验课教师的现象仍然存在,科学实验课的时间也难以得到有效的保证。在这样的错误观念之下,农村小学科学实验教学想得到长足的进步还有很长的路要走,想取得进步,就要首先纠正错误的观念,给予农村小学科学实验教学足够的关注。
2.农村小学科学实验教学设备难以得到有效保证
由于缺乏足够的重视和关注度,农村小学科学实验教学的教学也难以得到足够的资金支持,也就没有足够的资金去引进相应的科学实验教学设备,提升农村科学实验的教学水平。在这样的背景下,即使农村科学实验教师的教学手段很丰富、教学技巧很出众,也只能是“巧妇难为无米之炊”,难以有效地发挥出相应的教学效果。具体地说,长期以来一直存在的科学实验设备设施的严重缺乏和设施的严重老旧问题,一直制约着农村小学科学实验教学的发展,农村小学科学实验教学也因为设备的缺乏而难以真正地发挥出“素质教育”的魅力。
二、小学留守儿童提高科学实验能力对策
1.完善教学方法,引进实验设备
在农村小学科学实验教学的过程之中,受限于单一的教学方法和科学实验设备的匮乏,农村留守学生的科学实验基础知识一般难以得到有效的提升。针对这样的情况,就需要在科学实验教学过程之中,科学实验教师不断采用新的教学方法,并引进帮助学生充分地感受到科学实验带给他们的快乐,有效的提升科学实验教学的教学水平。与此同时,在教学的过程之中,要充分地结合多媒体技术、引进实验设备进行科学实验教学,充分地吸引学生的注意力,丰富农村小学科学实验教学的教学内容,提升学生的科学实验能力,并在课堂上开展情景教学的方式,不断探讨新的教学方法和教学理念,提升农村小学科学实验教学的教学效果,促进农村留守儿童科学实验能力的提升。
2.社会各界应当提升对农村小学留守儿童科学实验教学的重视度
为了加强农村小学科学实验教学的建设,解决农村小学留守儿童科学实验能力不足的问题,就需要社会各界对农村科学实验教学投入更多的关注:首先,农村小学学校领导和教育局的相关主管部门应当改变错误的思想观念,充分意识到进行农村小学科学实验教学的重要性和必要性,投入更多的财力物力,大力支持农村小学科学实验教学事业的不断完善和发展。其次,应当为农村小学教学投入更多的专项资金进行科学实验教室的创建,并购入一定数量的科学实验设施,完善农村小学的科学实验设施储备,提升农村小学的科学实验教学效果。最后,主管部门应当考虑提升农村小学科学实验教室的待遇,让农村教师职位更具与吸引力,让更多的科学实验人才进入农村小学去进行教学工作。与此同时,还要加强农村小学科学实验教师的在岗培训,提升现有的农村小学科学实验教学师资力量,保证农村小学教学的教学效果。
二、贴近生产生活,进行实践探究
在具体的化学教学过程中,可以利用生活中的化学现象、物质引入所学的知识点,从而提高学生的学习兴趣。“有机物是大家在日常生活中接触得很多的一类物质,人类吃的和穿的基本上全是有机物”。学生立即就会联想到生活中所接触到的东西:米饭、肉、油、蔬菜,水果,服装……这些东西都是有机物?主要成分是什么?对身体有什么作用?例如:把成熟的苹果梨和生的香蕉放在一起,香蕉会熟得快些,加深了学生对乙烯性质、用途的理解;介绍松花皮蛋中的”松花”是碱与蛋白质分解出的氨基酸反应来的,让学生有了对蛋白质和氨基酸的了解;碱性物质可降低农药的药性、如何鉴别真假皮革、食品中的添加剂常识、高温加热煮沸和酒精消毒作用……引导学生关注生活中的化学,使学生感到学化学生动有趣,他们也愿意用所学化学知识解释、解决生活中的实际问题。事实上,学生利用学校实验室进行实验探究是有限的,但化学就在我们身边,它与我们的生活息息相关,许多探究实验都可以在家里完成,正确引导学生做好家庭实验,可以大大减轻学校的负担。教师应指导学生利用生活中的常见用品和废弃物制成简易的实验器材,或替代实验用的化学药品。这样既有助于把“活动与探究”延伸到校外,又能培养学生的实践能力、节约和环保意识。案例1:生活中哪些是过滤操作?哪些是蒸馏操作?哪些是蒸发操作?案例2:让学生思考,喝水丢弃的塑料饮料瓶有什么作用?(可以用塑料饮料瓶的上半截可作漏斗,下半截作烧杯,用塑料饮料瓶也可制作储气瓶、洗气瓶。)案例3:可以用注射器、输液管制成充气、抽气装置。引导学生用家中现有的用品,运用所掌握的知识进行实践探究:用醋酸除去水垢、铁锈的反应;食醋与鸡蛋壳的反应;土豆中的淀粉与碘酒的显色反应;水果电池;SO2和氯气的漂白性(用鲜花);分子的立体构型;晶胞的分析可以用不同大小的球形组装。家庭小实验不仅增长知识,培养能力,而且提高学生学习化学的兴趣,让学生从身边熟悉的物质和现象入手,让学生发现问题并展开探究,使学生自主地获得有关知识和经验。新课程充分体现了STS(科学、技术、社会)的教育思想,从真实问题入手展开学习活动,有利于激发学生的学习动机。
三、培养学生主动观察的兴趣,创设问题情境,培养学生的探究能力
宋代教育家朱熹曾说:“教人未见意趣,必不乐学。”这句话充分说明兴趣对学习有重要意义,学生的学习兴趣是提高教学质量的关键。学生亲自动手不仅能培养自己的动手能力,而且能加深学生对知识的认识和理解。在享受实验乐趣的同时,更要注意实验的过程。例如:任何一个化学实验都包括实验装置、试剂、操作和现象等几个部分,在实验装置中,则包含仪器、仪器的连接方法、各部分的作用、使用注意事项等;在操作中则包括装配拆卸顺序、操作步骤、实验条件和注意事项;在试剂中,主要表现在颜色、状态、气味、规格、取量等方面;在实验现象中,则包含颜色、状态、气体、沉淀、分层、声音、光、热、溶解等。通过一段时间的学习和观察,学生会逐步掌握有目的地选择重点观察的方法。特别是一些异常现象,最后对观察的各种现象进行分析、总结,得出科学结论,甚至还会有新的收获,这样比课后去记效率高的多,既节省了时间,又减轻了学生的学习压力。教师应在日常教学中养成经常设疑的习惯,应在教学过程中的最佳处设疑。因为适当的目标设置能唤起对象的多种需要。例如:在学到氢氧化钠的性质时,向学生介绍CO2能与NaOH溶液反应,但生成的碳酸钠是易溶于水的物质(无浑浊出现),反应前后没有明显的现象,难以使学生通过观察现象确定发生了化学反应。如何把这一难点分化,我想到了用塑料饮料瓶进行这一实验,在课前用向上排气法收集满一塑料瓶二氧化碳气体(瓶洗净、干燥、透明),盖好瓶盖备用。实验时,打开瓶盖,倒入少量浓氢氧化钠溶液,迅速旋紧瓶盖,振荡。可以看到塑料饮料瓶迅速变瘪并伴随着“咯,咯”的响声(说明二氧化碳参与了反应)。立即又提问能用什么方法让塑料饮料瓶恢复原状,并让学生亲自上来实验,一会儿塑料饮料瓶又鼓了起来,学生觉得很有趣。课堂教学不应局限于书本知识,要结合每节课的具体特点集多种情境于一体,创造“发现情境”的机会,营造可供学生积极探索的创造氛围,让学生评价、思考、解答。
二、谈实验思维和能力培养的策略
实验教学和实验活动是高中生物教学的重要组成部分,学生基础知识的夯实、基本原理的掌握、学科学习思维的形成都离不开实验。针对目前演示居多、少做漏做、验证为主的实验教学现象,我们必要适当放手,调动学生实验兴趣,提升学生实验与操作的思维能力,让他们在实验中提升知识的运用与水平。
1.民主实验教学,让学生思维动起来。新时期的生物教学,我们要让学生成为课堂的主体。因此,在课堂演示实验,我们可以让学生在充分预习的基础上参与实验活动。如“酶高效性”的演示实验我们就可以让学生说说实验的器材,试验中可能出现的问题,让他们讨论。而这一演示实验也可以交给学生自己完成。当然,我们也可以和学生一起讨论这一实验创新的方法;如此,学生对这一实验的原理能有更好的掌握。当然,让学生自主进行验证、探究实验的时候,我们老师也成为学生实验活动的伙伴,关注学生们的分组实验进展与问题,和谐地推进实验有效开展。民主实验教学是和谐课堂的重要途径,只有让学生敢质疑、勇提问、能操作,他们的思维才能活跃,尝试才能大胆,实验才能达成预设效果甚至能有创新的生成;学生生物学习活动便能以课堂主人的姿态参与全程教学与活动,主动获取新知。
2.多边互动实验,让学生能思维交流。我们组织学生在实验室进行实验的时候,多是分组实验,让他们小组合作的进行实验活动。以往的实验活动,是我们老师教会学生如何做、应该注意什么、对实验现象和结果如何分析;有效的实验和学生实验思维能力提升应该是学生自己在阅读中思考,在操作中发现。如“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验教学之前,我给学生出示2014年高考题(江苏高考生物卷第15小题),该题是“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验的结果分析,我没有简单地让学生去对给出的选项进行选择,而是让他们结合教材内容,自己对实验原理、步骤与实验中的问题进行思考和谈论,交流质壁分离与复原要注意的问题从而选出答案。然后,组织学生实验进行验证并探讨“当红细胞细胞膜两侧的溶液具有浓度差时,红细胞会质壁分离情况会怎样?”等问题。如此,他们对该实验理解就更到位、更深刻,也能提升他们对信息的处理、分析与概括的能力,获得实验思维的提升。当然,多边互动要注意自主实验的合理有效分组,要做到能力激发学生实验兴趣的分组。有效分工确保实验的高效完成,鼓励学生对实验中出现的现象进行分析和探讨,鼓励他们进行创新实验。如在“影响酶活性的条件”的探究实验之后,我先让他们进行常规的操作,然后,让他们就自己实验中的问题进行改换条件进行实验,并分析、修正实验的问题,获得探究能力的提升。可见,互动教学应该成为我们实验教学的重要抓手。我们在实验中应该让学生讨论辩论或者竞赛中提升对实验的认识深刻,问题研究的深入,使学生逻辑性、敏捷性与创造性思维与语言表达能力和应变能力得到锻炼和训练。另外,我们生物实验教学要重视问题情境的创设来启动学生思维。实验活动中要提升一些问题激起学生的求知与探索的欲望,并思考对现实中实际问题的解决;而在学生实验活动与实验分析中,我们应该加强思维的引导,采用鼓励他们进一步实验探究活动的开展。如“PH对酶活性影响”实验中,学生会发现PH为9的烧杯中所需时间最短的形象。提出问题:为什么会这样呢?如何使得这一实验结果稳定呢?这一问题的解决以及“酶活性的影响因素”对解决生产、生活中实际问题又有哪些帮助呢?
二、发挥学生主动性,提倡边学边实验
初中物理教学中,单纯的以演示实验来引导学生观察,虽然通过师生互动可让学生更好地理解实验中所涉及的知识点,让学生形成知识构建,但毕竟学生没有亲自参与,体验不够深刻。初中物理教学实践中,不仅教师要优化演示实验让学生获得更直观的感知,还要注重引导学生主动参与,让学生“动”起来,边学边实验。教学实践过程中教师可根据教学内容就其中的一个片段、一个例子、一个问题引导学生展开小实验。提倡多学,让学生在学习过程中主动提出问题、多参与互动。多实验,让学生在经历实验中掌握物理知识,培养其探究能力。初中物理课堂教学中提倡边学边实验,虽然小实验不会像演示实验那么顺利进行,但对学生的应变能力、探究精神的培养都具有积极意义。以“磁场”的教学为例,对于磁场的磁性和指向性、磁体有两个磁极和磁极间的相互作用等知识点,要是讲授的话很快就完成了,然后再让学生背诵,学生也能很快记住,但却不能让学生较好理解。故而在教学中教师可先引导学生准备一些小物品,如硬币、大头针、木块之类,在教学中先引导学生用磁铁去尝试能吸起那些物品,引出磁铁具有磁性的知识点,然后再引导学生玩磁铁对对碰游戏,增强学生对“磁极间的相互作用”的感知,让物理课堂教学更加有效。同时,在物理教学实践中引导学生边学边做,可较好地激发学生的学习兴趣,以小实验来活跃课堂气氛,提高学生的参与度。
三、改革实验教学模式,提倡分组实验
初中物理教学实践中分组实验是在教师的组织和引导下,把学生分为不同的小组,然后展开实验探究。一般初中物理教学中分组实验以测量性、实验性和实用性的实验为主,更多的让学生在分组实验中更好地理解物理知识,通过操作活动培养学生的实验探究能力。从当前初中物理教学中的分组实验来看,学生实验的效果并不是很好,一方面是教师在实验前没有组织学生对实验进行预习,学生在实验中对实验目的不够明确,另一方面是学生实验过程中教师的指导作用没有较好的发挥,从而导致学生对实验步骤、结论不够清楚。因此,组织学生展开分组实验,一要做好课前预习指导,二要注重在实验中引导学生参与互动和探究。以“测量小灯泡的电功率”的教学为例,在导入环节中引导学生复习小灯泡的电阻测量方法引出电功率的测量,引导学生根据测量要求和之前讨论的实验方案选择实验器材,引导学生实验,实验中教师巡视并根据学生实验情况进行指导。如调节滑动变阻器时因实际电压超过了额定电压导致小灯泡烧坏,而学生对这一现象的原因并不明确,此时教师可引导学生进行分析。实验过程中要注重对学生的实验步骤进行引导,实验中可先根据学生的实验方案作出指导,教师帮助学生修改方案后再实验。如调节滑动变阻器这一环节,要使小灯泡两端电压为额定电压值的1.2倍,然后观察灯泡发光情况,记录电流表、电压表示数,学生设计方案时就可能忽略额定电压值,教师检查学生实验方案时就应做出指导。学生实验后教师要先引导小组学生对实验结论进行总结,然后再根据实验现象进行点拨。
二、在实验教学中应以学生为中心,增强学生主体意识,让学生感到学习的快乐
新课程对教学的要求:让学生参与学习的全过程,让学生自己动手去获取知识。因此,教学活动设计应贴近学生的生活,让学生从身边熟悉的生活现象中去探究和认识化学现象,并有效地结合起来,使学生体会到化学在生活和生产中的应用,从而更好地激发学生的兴趣,消除学生对化学的畏难情绪,使其感受到化学学习的快乐,积极参与探究学习,以培养学生自主学习的能力和创新精神。例如:测定空气中氧气含量的实验,氧气的性质与制取、二氧化碳的制取与性质实验等。让学生分组自主实验,探究,根据实验目的进行设计和操作,在自主实验中体会知识把握技能。最后让学生互相交流,然后师生共同作出评估。
三、注重意外实验和实验的改进,培养学生的探究创新精神
在化学实验中,应一丝不苟,必须刨根问底,做实验的有心人。在实验结束后,认真分析总结,提出一些新的实验思路,这样不但对相关概念和现象及原理熟记于心,而且还会激活思维,培养灵感,激发创新欲望。例如:Cu2+在水溶液中显蓝色,在做CuO和稀盐酸反应生成CuCl2溶液有时却是绿色溶液,学生可就这一意外现象进行探究,也可以做一些实验的改进。
四、把握好实验探究中“扶”与“放”,让学生学有目标,增强学生的成就感。
当学生在探究学习中遇到困难或偏出主题时,及时给予适当的指导和帮助,让学生的探究活动少走弯路,在有限的时间内获得最大的效果。例如在探究铁生锈的条件时,学生可能猜想与氧气有关,还有可能猜想与水有关,与二氧化碳有关……不容易猜想到关键点上,如果所有猜想都设计实验验证,课堂时间不够,教师可以给以提示,是不是单一因素呢?如果教师不把握好猜想过程中的“放”与“扶”,猜想就成了学生随便说说,胡乱猜想,造成课堂混乱和失控。