通過自制科技實驗培養青少年的創造能力

趙 杰

(天津師范大學 天津 300387)

隨著當今社會的迅猛發展，人們越來越重視創造能力對科學技術的推動作用。如何培養青少年的創造能力，已經成為教育工作者們普遍關注的焦點。大量實踐證明，通過科技實驗對青少年進行科技教育，是培養青少年創造能力的有效途徑。

1 創造能力與科技教育

創造力，是指創造出前所未有的新事物的能力。[1]心理學家們認為創造力是人腦的機能，個體創造能力的差異只是由于開發程度的不同造成的，是可以通過培養提高的。大量研究表明，后天的教育與環境對個體創造能力的影響起著至關重要的作用。根據皮亞杰的認知發展階段理論，青少年正處于由具體運算向形式運算發展的重要階段，具有極強的好奇心和求知欲，是培養創造能力的關鍵時期。在這一時期有效提高青少年的創新能力，可以為其今后的學習奠定良好的基礎。

科技教育是培養青少年創造能力的有效途徑之一，科技教育包括一系列認識與行為操作教育以及方法、觀點、意識、信念、精神等一系列意識形態教育。[2]對青少年進行科技教育的目標，是通過普及科技教育活動，在青少年中開展品德、健康、文化水平和科學素養等方面的教育，幫助他們掌握科學思想，運用科學方法去處理學習、生活、工作中的問題。[3]

學校是青少年學習和生活的主要場所，是進行科技教育的園地。中國科普研究所的一項調查表明，在創造性想象力的豐富性、靈活性、深刻性、新穎性4個維度中，得分最高者均在學業成績為優的群體中，可見學業成績上的高分數與高創造力并不沖突。

2 基于自制科技實驗的科技教育

科技實驗作為科技教育的重要組成部分，對于培養青少年創造能力有著至關重要的作用。將以自制科技實驗為基礎的科學教育與學校教育有機結合起來，更好地培養學生的創新意識和創新能力勢在必行。

以下是筆者精選的 3個與課堂教學相結合的自制科技實驗，為教師將科技教育滲透到課堂教學中提供一些思路。通過與課程內容相關的科技實驗，多方面培養學生的創造能力，在兼顧教學任務的同時也可以達到培養學生創造能力的目的。

2.1 科技實驗參考案例

2.1.1 平衡鳥

用 4根牙簽和一些橡皮泥就可完成平衡鳥的制作，如圖 1所示。沒粘橡皮泥時，鳥兒的重心與支點不在一條豎直線上，所以不能立在支架上，粘了橡皮泥后，通過配重使平衡鳥整體重心與支點在一條豎直線上，所以能夠穩穩地立在支架上。

圖1 平衡鳥Fig.1 Balanced bird

在實際的教學課堂中，既不用花費很多時間在實驗操作的過程中，又可以使學生直觀體驗到物體重心的概念。在實驗的最后，還可以追問“怎樣利用一根牙簽支撐一副叉勺？”使重心的問題得到拓展，鍛煉學生舉一反三的能力，從而達到培養學生創造能力的目的，可謂是一舉多得(見圖2)。

圖2 叉勺平衡Fig.2 Balance of a spoon and a fork

2.1.2 看得見的聲音

我們的耳朵是如何捕捉到生活中的各種聲音的呢？在聲學部分的學習中，起初學生并不能夠真正理解“聲音是由振動產生的，并且具有能量”這一知識點，教師可以引導學生“大多數情況下，我們不能通過肉眼觀察到這樣的振動，只是因為此時的振動比較微小”，從而引導學生思考如何將微小的震動擴大化，培養學生發現問題、解決問題的能力。

為學生提供塑料瓶、牛皮紙、塑料泡沫等必要的實驗材料，引導學生進行科技實驗的設計與制作，如圖 3所示，為筆者制作的實驗作品。在教師的啟發和引導下，鼓勵學生設計出屬于自己的原創作品，既可以培養學生的創造能力，又可以激發學生的學習熱情。

圖3 看得見的聲音Fig.3 The visible sound

圖4 找朋友Fig.4 Finding out more friends

2.1.3 找朋友

平面鏡成像是光學部分非常重要的知識點，實際教學中只是通過講授法進行教學未免枯燥，不利于學生創造能力的培養。這里可以采用如圖 4所示“找朋友”的科技實驗進行輔助教學，給學生帶來視覺上和思維上的沖擊。實驗過程中，學生可以改變兩個平面鏡所成角度，觀察成像數目的變化。通過圖像位置和個數的觀察，分析和總結產生該現象的原因。由此來培養學生的動手能力和分析問題的能力，最終達到對學生創造能力的培養。

2.2 自制科技實驗的特點及作用

第一，自制實驗器材。相較于單純的實驗操作，更有利于學生創造能力的培養。完整地制作一套實驗器材，往往要通過構思、設計、選材、加工和調試等多個環節，還需要反復完善，是學生動手創造能力難得的鍛煉機會。同時，在制作過程中，學生也積累了前期操作經驗，這是相關技能或能力形成以前不可或缺重要的體驗。

第二，取材源于生活。實驗器材取材于生活中比較常見和價格低廉的一些物品，比如塑料瓶、易拉罐、硬紙板等。這些實驗器材取材廉價，即便制作或者實驗過程中損壞，還可以重新制作。同時，使用生活中的物品進行實驗，拉近了科學與生活的距離，使學生明白科學知識就在身邊。

第三，體現合作意識。合作學習是目前許多國家都普遍采用的一種實效性較強且富有創意的教學理論。在科技實驗的過程中，學生可以分成小組，進行實驗。學生在實驗過程中，組內可以進行討論交流，相互激勵、相互啟迪、相互修正、相互補充，在觀點的碰撞中激發出靈感的火花，從而產生更多的新見解、新觀點，最終創造性地解決問題。同時，在分組實驗中，學生不僅收獲了知識，還可以培養他們取長補短、團結互助的品質，提高他們與人交往溝通的能力，完善學生個體的人格發展。有研究表明，在任何一個組織中的成員，其85%的行為是直接同組織結構相關的。因此，合作分組就成為了合作學習是否能有效進行的關鍵環節。[4]

第四，培養創造能力。自制性科技實驗的設計是應用科技知識與教學經驗進行的一種具有多種潛在價值的創造性活動。任何一件實驗器材的制作都需要經過一番思考，之后出現創意，進而構思和設計。在制作實驗儀器的過程中，學生會發現自己的創造潛能，從而激起創造的欲望，產生創造的興趣，培養創新理想。同時，制作過程是充滿挑戰和困難的，能夠培養學生的創新勇氣，鍛煉創新意志。由于實驗的創作和使用過程涉及科學知識與生產技術，在創造性思維物化的過程中，對學生的科技意識也會起到強化作用。

3 結 語

綜上所述，以自制科技實驗為基礎的科學教育能夠為學生創新能力的培養提供行之有效的幫助。將其與課堂教學相結合更能夠事半功倍，達到提高學生創新能力的目的。相信我們只要勇于開發、敢于實踐，就一定能夠更好地培養青少年的創新能力。

［1］ 劉力. 素質教育與創新教育[M]. 北京市：知識產權出版社，2001：364.

［2］ 吳志華，程華. 關于青少年科技教育現狀的思考[J].遼寧教育研究，2000(9)：46-48.

［3］ 王靜，陳英和. 合作學習小組的認知風格對其問題解決的影響[J]. 心理發展與教育，2008(2)：102-107.

［4］ 蘭世春，袁榮華，劉玲. 青少年科技教育現狀分析與實施對策[J]. 九江學院學報，2008(5)：122-123.