發(fā)揮實(shí)驗(yàn)功能，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

摘 要： 科學(xué)新課程改革的重點(diǎn)之一就是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力提供了最佳 環(huán)境。教師要發(fā)揮科學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢，激發(fā)學(xué)生的探究興趣；鼓勵學(xué)生質(zhì)疑問難，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造意識；引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)猜想，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力；精心設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維；組織實(shí)踐活動，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞： 科學(xué)課程 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 創(chuàng)新能力

科學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是理論和實(shí)際相結(jié)合的一種實(shí)踐過程，因此科學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的主渠道。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何釋放學(xué)生的激情，如何調(diào)動學(xué)生求知欲，如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，如何挖掘?qū)W生的內(nèi)在潛力，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)品質(zhì)和思維品質(zhì)，形成完善的人格，這些都是我們科學(xué)教師需要深入研究的。

一、發(fā)揮實(shí)驗(yàn)優(yōu)勢，激發(fā)探究興趣

七年級是學(xué)生學(xué)習(xí)初中科學(xué)的開始，重點(diǎn)應(yīng)激發(fā)學(xué)生的好奇心、學(xué)習(xí)興趣和求知欲。愛因斯坦說：“興趣是最好的老師。”學(xué)生如果能在實(shí)驗(yàn)中感到自然的美妙，科學(xué)的神奇，并對科學(xué)產(chǎn)生由衷的喜愛，那就是實(shí)驗(yàn)教學(xué)成功的開始。所以用精彩的實(shí)驗(yàn)把學(xué)生帶進(jìn)絢麗多姿的科學(xué)世界很有必要。如在七年級的第一節(jié)課可以創(chuàng)設(shè)這樣一個情境：教師拿出一個用乒乓球和幾根頭發(fā)做成的布娃娃腦袋，讓學(xué)生想辦法使布娃娃的頭發(fā)全部豎起來，結(jié)果學(xué)生都想不出辦法。這時，教師用絲綢摩擦過的玻璃棒放在布娃娃頭發(fā)上方，頭發(fā)豎起來了。學(xué)生驚嘆不已，問題也就隨之而產(chǎn)生：這是怎么回事？頭發(fā)怎么會豎起來的呢？這樣就很好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激起了學(xué)生探究奧秘的欲望，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力奠定了基礎(chǔ)。

二、鼓勵質(zhì)疑問難，培養(yǎng)創(chuàng)造意識

科學(xué)始于問題，科學(xué)研究中，發(fā)現(xiàn)問題比解決問題更重要。因此在科學(xué)教學(xué)過程中首先應(yīng)盡量創(chuàng)造情景，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題。學(xué)生由于學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和生活經(jīng)驗(yàn)的限制，學(xué)習(xí)時往往提不出問題或問題質(zhì)量不高，針對這種情況，教師在教學(xué)中要有意識地通過提問，為學(xué)生質(zhì)疑問難作示范，從而使學(xué)生從教師的提問教學(xué)中學(xué)到提問的本領(lǐng)，進(jìn)而敢于提出有創(chuàng)意的問題，敢于說出有創(chuàng)新的但還不敢肯定是否正確的結(jié)論。

我們應(yīng)精心創(chuàng)設(shè)問題情境，啟發(fā)、鼓勵學(xué)生大膽質(zhì)疑，引導(dǎo)學(xué)生提出問題、主動探究，充分激發(fā)學(xué)生的好奇心和內(nèi)在的創(chuàng)新欲望。在實(shí)驗(yàn)中我們可以有意識地安排錯誤裝置，讓學(xué)生改正，并說明理由，同時要多讓學(xué)生補(bǔ)充和完善實(shí)驗(yàn)裝置。教師也可以讓學(xué)生對課本中的演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)習(xí)題、實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案。如在做“稀釋濃硫酸”時可以故意先把少量水直接倒入盛有濃硫酸錐形瓶中，造成沸騰現(xiàn)象。讓學(xué)生針對這種情況提出看法，作出評價，這樣學(xué)生可以加深印象，教學(xué)效果更好。

實(shí)驗(yàn)過程中教師要隨時給學(xué)生提問的機(jī)會。有時學(xué)生提出的獨(dú)特見解不一定正確，遇到這種情況，教師更要循循善誘，引導(dǎo)學(xué)生自己得到正確的結(jié)論。教師還可以組織學(xué)生相互提問，相互辯論、探討，而相互啟發(fā)又常常是有利于形成具有創(chuàng)新性問題的最佳環(huán)境。

三、引導(dǎo)科學(xué)猜想，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

科學(xué)猜想是用已知的科學(xué)規(guī)律對未知的自然現(xiàn)象及規(guī)律作出科學(xué)預(yù)見，可以為進(jìn)一步的探究指明方向。它在激發(fā)學(xué)生的興趣和強(qiáng)烈的求知欲，以及培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、創(chuàng)新能力等方面有著非常重要的作用?？茖W(xué)課程的優(yōu)點(diǎn)就在于蘊(yùn)含著極其豐富的猜想資源，恰好為我們培養(yǎng)學(xué)生的猜想能力提供了良好的平臺，因此教師應(yīng)鼓勵學(xué)生大膽進(jìn)行猜想。但是由于受傳統(tǒng)教育思想的影響，以及學(xué)生本身的知識和感性經(jīng)驗(yàn)的限制，而且猜想本身是一個或然性的判斷，學(xué)生容易對其缺乏足夠嚴(yán)肅的態(tài)度，甚至?xí)霈F(xiàn)隨便瞎猜的現(xiàn)象，這種“猜”不是真正意義上的科學(xué)猜想。為此教師應(yīng)善于引導(dǎo)學(xué)生提出合理的猜想。

1.提出猜想時要盡量說出依據(jù)

為了防止學(xué)生瞎猜，提高學(xué)生思維的縝密性，教師應(yīng)當(dāng)要求學(xué)生在進(jìn)行猜想時，盡量說出其依據(jù)。這樣不僅能培養(yǎng)學(xué)生的邏輯概括能力，而且能使這種思維的過程具有嚴(yán)肅性與合理性。

如在教學(xué)串并聯(lián)電路知識時，我安排學(xué)生“探究兩個電阻相并聯(lián)后的總電阻”這樣一個實(shí)驗(yàn)活動。其過程如下：

(1)提出問題。教師提出問題：兩個電阻并聯(lián)后的總電阻跟各個分電阻的大小關(guān)系如何?即是總電阻大，還是兩個分電阻大?

(2)提出猜想。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生通過相互討論，自己提出猜想。

教師：同學(xué)們可能一下子很難作出判斷，你們可以根據(jù)已有的知識和經(jīng)驗(yàn)，大膽地進(jìn)行猜測。

導(dǎo)體的橫截面積變大，而且導(dǎo)體的橫截面積越大，電阻越小。

學(xué)生2：兩個電阻并聯(lián)后總電阻應(yīng)當(dāng)會減小。理由是：家里的用電器都是并聯(lián)的，用兩個用電器時，電表走得快些，這表明兩個電器并聯(lián)后，電路的總電流變大了。因?yàn)殡娐返目傠妷翰蛔?，電流變大表明電路的總電阻變小了?/p>

學(xué)生3：……

2.盡量提供實(shí)驗(yàn)材料或背景進(jìn)行猜想

通過實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生有了感性認(rèn)識后，引導(dǎo)學(xué)生再去猜想，這樣的猜想就有了明確的指向性，才能做到猜而有路，想而有物。如“物體的浮沉條件與哪此因素有關(guān)”的教學(xué)設(shè)計(jì)話動：(1)請學(xué)生觀察并推測泡沫塑料、塑料方塊、木塊、塑料球、橡皮筋、回形針、牙簽、蠟燭等物體在水中是沉還是浮，將推測結(jié)果填寫在實(shí)驗(yàn)記錄表中。(2)檢驗(yàn)自己的推測，把推測錯和推測對的各放一堆。(3)討論：物體在水中的沉浮和什么因素有關(guān)?又如，在講授“改變物體內(nèi)能的方法”一節(jié)時，教師先發(fā)給每小組幾根鐵絲，通過學(xué)生動手操作實(shí)驗(yàn)，提出許多方案，如放在酒精燈上燒，用開水燙，用砂紙磨，用鐵錘反復(fù)敲打，來回折動，等等。最后引導(dǎo)學(xué)生分析、歸納，猜想出：一是外界傳給它熱，二是對它做功。可見有了這樣的實(shí)驗(yàn)材料和背景，學(xué)生猜想的合理性就可以得到保證。

3.加強(qiáng)對猜想的導(dǎo)航與評價

目前科學(xué)教學(xué)有一種不良傾向需要糾正：有些人認(rèn)為只要是學(xué)生講的、猜的，都是值得研究的，甚至哪怕學(xué)生想的是錯的，也要沿著這個方向研究下去，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究過程，認(rèn)為學(xué)生肯定會有收獲。這種觀點(diǎn)確實(shí)有其合乎道理的一面，但畢竟受課堂教學(xué)的時間和硬件設(shè)施限制，按上述觀點(diǎn)來實(shí)施“放羊式”的教學(xué)幾乎不可能。如探究摩擦力大小可能與什么因素有關(guān)時，學(xué)生很容易會猜想到與壓力有關(guān)，與空氣的濕度有關(guān)，與物體的質(zhì)量、軟硬度有關(guān)，卻不容易猜想到關(guān)鍵點(diǎn)上。如果把所有的猜想都設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證，顯然是不可能的。這時教師針對學(xué)生的猜想加強(qiáng)導(dǎo)航與評價顯得非常重要，對指向性明確給予肯定，對指向性不明的猜想找出共點(diǎn)后歸類評價、去偽存真。其實(shí)空氣的濕度、物體的軟硬度可以歸結(jié)到“接觸面粗糙程度”這個因素中，物體的密度與質(zhì)量可以歸納到“壓力”這個因素中。經(jīng)教師這樣一“導(dǎo)”，學(xué)生就會很明確地猜想到摩擦力大小可能與這兩個因素有關(guān)。

四、精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，激發(fā)發(fā)散思維

教學(xué)的目的不在于教師完成某種過程，而在于通過某種活動促使學(xué)生在行為上發(fā)生某些重要的變化，并增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)動機(jī)。如《凸透鏡成像規(guī)律》，教學(xué)中應(yīng)采用啟發(fā)式教學(xué)和有控開放。實(shí)驗(yàn)前教師先介紹光具座的結(jié)構(gòu)，并說明什么是物距、像距。讓學(xué)生觀察并思考：“為什么燭焰的焰心、透鏡中心、光屏中心要在同一高度？當(dāng)燭焰靠近透鏡，使u＜f，移動光屏，光屏上能成燭焰的像嗎？直接用眼睛通過透鏡觀察燭焰，你看到了什么？”指導(dǎo)學(xué)生多次改變物距，通過對成像情況的反復(fù)觀察和比較，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出成像規(guī)律。這個學(xué)生實(shí)驗(yàn)，從教學(xué)主體的角度強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造性，盡可能創(chuàng)造更多的機(jī)會，讓學(xué)生在創(chuàng)造中感受成功的體驗(yàn)，在成功中感受到學(xué)習(xí)的樂趣，從而激發(fā)思維的靈活性和創(chuàng)造性。

為了便于實(shí)驗(yàn)的開展，我們可以把演示實(shí)驗(yàn)中部分難度小、現(xiàn)象明顯、學(xué)生有濃厚興趣的項(xiàng)目改為學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，并同課本里有關(guān)的學(xué)生組實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來，提前在新課講授中實(shí)施。如在做“用天平和量筒測液體的密度”實(shí)驗(yàn)時，我讓學(xué)生自己去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，寫出實(shí)驗(yàn)器材和步驟。對于器材，有些學(xué)生把課本上的量筒換成了量杯。在這里教師還可以設(shè)疑：如果沒有量筒或量杯，該怎么辦？問題一提出，學(xué)生議論紛紛。在學(xué)生爭論無果時，我適時引導(dǎo)學(xué)生，在測規(guī)則固體(如立方體或圓柱體形容器)密度時，其體積不一定要用排水法測，可用什么方法測量？學(xué)生馬上會想到用刻度尺，那么液體的體積是否可以用刻度尺測量呢？通過這樣一過渡，學(xué)生就會聯(lián)想到把液體盛在規(guī)則容器中(如立方體，圓柱體)，就可以用刻度尺測出體積了。

在測液體質(zhì)量的步驟上，方案一，有些學(xué)生先稱出空燒杯的質(zhì)量，再把量筒內(nèi)的鹽水全部倒入燒杯，再稱出燒杯和鹽水總質(zhì)量。方案二，有些學(xué)生也是先稱空燒杯的質(zhì)量，但把量筒內(nèi)的鹽水部分倒入燒杯，稱出燒杯和鹽水總質(zhì)量。方案三，有些學(xué)生先稱鹽水和燒杯的總質(zhì)量，再稱出把鹽水全部倒入量筒后燒杯的質(zhì)量。方案四，有些學(xué)生也是先稱鹽水和燒杯總質(zhì)量，再稱出把部分鹽水倒入量筒后燒杯的質(zhì)量。在測液體質(zhì)量的步驟上，教師肯定了二﹑四兩種方案的優(yōu)越性，可以減小實(shí)驗(yàn)誤差，并對一﹑三兩種方案中將鹽水全部倒入的做法進(jìn)行討論，分析方案一：理論上可以操作，但在鹽水全部倒入后在量筒底部會粘有鹽水，使稱出的質(zhì)量偏小，測出的液體密度就偏小；分析方案三：將鹽水全部倒入量筒，若鹽水過多就會超出量筒的量程，且鹽水液面一般不會剛好與量筒的整數(shù)刻度相平，讀數(shù)上存在誤差。這樣既培養(yǎng)了學(xué)生的發(fā)散思維，又使學(xué)生的創(chuàng)新能力在潛移默化中得到了培養(yǎng)。

又如在學(xué)習(xí)“二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)”時，教師可增設(shè)這樣一個實(shí)驗(yàn)(讓學(xué)生自己完成)：取一塑料軟瓶，使其中充滿二氧化碳，然后將適量的滴有酚酞試液的氫氧化鈉溶液(紅色)倒入瓶中，迅速用塞子塞緊，震蕩后可觀察到塑料瓶奇跡般地癟下去，且溶液的紅色逐漸變淡或消失。學(xué)生可親自從中體驗(yàn)到二氧化碳與氫氧化鈉溶液發(fā)生了反應(yīng)，從而體會實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的實(shí)用性，進(jìn)而達(dá)到激發(fā)學(xué)生興趣、培養(yǎng)學(xué)生思維創(chuàng)造性的效果。

五、組織實(shí)踐活動，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

學(xué)生只有接觸生活，參加實(shí)踐，才能根據(jù)已有的扎實(shí)知識和已培養(yǎng)的創(chuàng)新意識，迸發(fā)出思想火花，從而進(jìn)一步增強(qiáng)求知欲和創(chuàng)造欲。自主探索，豐富的課外實(shí)驗(yàn)?zāi)苁箤W(xué)生擴(kuò)大視野，增長知識，發(fā)現(xiàn)新問題，激發(fā)求知欲望，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。教師可以定期開放實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生根據(jù)自己的需要選做實(shí)驗(yàn)。我們要善于啟發(fā)，注重“引導(dǎo)”，激發(fā)他們提出種種不同的設(shè)想，開闊思路。師生共同分析問題、準(zhǔn)備材料，而學(xué)生自己提出假設(shè)，自定方案，實(shí)驗(yàn)探索，自尋結(jié)論。

在自主實(shí)驗(yàn)過程中，教師的作用是積極引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，幫助他們把自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案付諸實(shí)踐。當(dāng)然在這個過程中，學(xué)生難免會出現(xiàn)各種各樣的差錯，我們要允許學(xué)生想錯、做錯，并引導(dǎo)他們在失敗中找出原因。成功的假設(shè)與實(shí)驗(yàn)是一種探索，失敗的假設(shè)與實(shí)驗(yàn)也同樣是一種探索。教師要相信學(xué)生經(jīng)過失敗的磨練，最終能迎來成功的“春天”；要引導(dǎo)學(xué)生密切聯(lián)系生產(chǎn)、生活和環(huán)境實(shí)際，關(guān)心環(huán)境變化、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步，關(guān)注與科學(xué)相關(guān)的社會熱點(diǎn)、焦點(diǎn)問題，進(jìn)行開放式學(xué)習(xí)。為此，教師可組織學(xué)生走出校門，到工廠、醫(yī)院等進(jìn)行實(shí)地考察，測定水質(zhì)因化工生產(chǎn)而受污染程度，調(diào)查工廠附近農(nóng)田、水質(zhì)、空氣污染情況，進(jìn)行分析，找出主要污染成分和污染源，提出治理污染意見，寫成調(diào)查報(bào)告。

如學(xué)生在對實(shí)驗(yàn)課題“調(diào)查本地汽車尾氣污染情況，提出防污治污方案”作了調(diào)查后，提出了下面6條措施：①加強(qiáng)小鎮(zhèn)綠化，設(shè)立衛(wèi)生防護(hù)地帶，擴(kuò)大城市綠地面積；②加強(qiáng)公共交通建設(shè)，推行“公交”優(yōu)先政策；③開發(fā)利H等清潔燃料；④增加電車數(shù)量，減少燃油汽車；⑤安裝汽車尾氣處理器；⑥大力宣傳有關(guān)法規(guī)，加強(qiáng)監(jiān)測功能，加大處罰力度。

培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，關(guān)鍵在于教師?？茖W(xué)教師應(yīng)該責(zé)無旁貸地率先在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有目的、有計(jì)劃地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新動機(jī)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，使學(xué)生能真正成為二十一世紀(jì)知識經(jīng)濟(jì)時代的強(qiáng)者。

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